Matériaux bitumineux durables et éconologiquese

Responsables

Vincent Gaudefroy (Ifsttar/MAST/MIT) et Louisette Wendling (LR Autun)

Enjeux et objectifs

Les enjeux de la transition écologique et énergétique engagées ces dernières années tend à favoriser les pratiques routières à faible empreinte écologique.  Cela se traduit par un objectif de sobriété énergétique et plus généralement par une baisse des consommations en ressources naturelles non renouvelables, accompagnée d’une limitation de la production de déchets routiers et des risques environnementaux et sanitaires. Ces bouleversements font évoluer les composants et/ou les procédés de fabrication des matériaux routiers et posent la question de leur devenir dans le temps compte tenu du faible recul qu’il est possible d’avoir actuellement.

Si les résultats des programmes de recherches au niveau national (OPTIMIRR, EPEES) ou européen (Re_Road, Direct Mat, Samaris) ont montré tout le potentiel des produits routiers à base de liants hydrocarbonés  à répondre à ces objectifs, ils ont aussi mis en évidence les verrous scientifiques à lever garant de leur acceptabilité vis à vis de leur rôle fonctionnel à remplir au sein des structures de chaussée et  de leur durabilité.

Il est proposé à travers l’ORSI MBDE, de s’attacher à lever ces verrous scientifiques afin d’offrir aux gestionnaires d’infrastructures les outils nécessaires à une évaluation des risques de modification des cycles de vie des matériaux de chaussées traités aux liants hydrocarbonés. 

Structuration de l'ORSi

Elle s’articule autour de 4 axes de recherche complémentaires :

  • Axe 1 : Comportement des matériaux bitumineux en laboratoire
  • Axe 2 : Etude et modélisation des mécanismes de durabilité in situ
  • Axe 3 : Impacts environnementaux des produits et des procédés
  • Axe 4 : Analyse des cycles de vie globaux des infrastructures routières

Si les trois premiers axes ont pour objectifs communs de résoudre par des apports scientifiques fondamentaux ou opérationnels des besoins exprimés ci avant, Le quatrième axe à vocation à dégager des pistes de développement de matériaux routiers innovants basée sur l’analyse de gravité d’études de cycle de vie à l’échelle de l’infrastructure.

Avancées scientifiques attendues

L’ORSI MBDE s’inscrit dans une volonté d’approche globale du cycle de vie des matériaux de chaussée en complétant les approches économiques et performantielles par une approche environnementale. Les produits routiers concernés par l’Opération sont les matériaux traités à base de liants hydrocarbonés utilisés sous forme anhydre, mis en émulsion et sous forme de mousse que ce soit pour les couches de surface que pour les couches structurelles avec ou sans recyclés. La méthodologie de  formulation en laboratoire des matériaux routiers est basée sur le concept « d’une  prédiction, en fonction d’une liste de paramètres que l’on se sera donnée, des  propriétés qui nous semblent importantes du comportement in situ ». De fait de la complexité des matériaux routiers l’approche opérationnelle est privilégiée accompagnée d’un approfondissement sur des points particuliers pour lesquels les besoins en connaissances fondamentales est incontournable. Sont concernés à titre d’exemple, le vieillissement des liants, leur miscibilité pour appréhender leur pluri-recyclabilité, l’adhésion des liants sur le substrat minéraux, les eaux de ruptures des matériaux traités à l’émulsion. A titre d’exemple et pour les techniques à l’émulsion de bitume ; ces thèmes sont complétés par des travaux sur les évolutions au jeune âge des micro-structures et des matériaux ainsi que le comportement thermo-mécanique évolutif.

Différents vecteurs de communication sont envisagés pour porter à la connaissance des communautés impliquées les différents aspects traités : Publications scientifiques, rédaction de normes d’essais et de méthodes d’essais, guides et recommandations.

Partenariats

  • IFSTTAR, CEREMA et RST (y compris IDRRIM), DGITM
  • Universités-Centres de Recherche : Univ Nantes, Univ Aix-Marseille, Univ Limoges, ENSC Rennes, ENTPE, CEREGE, Centre de Recherche Paul Pascal Bordeaux
  • Entreprises et collectivités : USIRF, GPB, EIFFAGE TP, COLAS, EUROVIA, Charier, Conseils Généraux (31, 35, 43)
  • International : Rilem TC SIB : TG5 Recycling of bituminous materials, et TG6 Cold recycling, Rilem TC NanoBM : TG2 Bitumen-aggregates Interactions, ISAP TC APE WG2 Cold recycling of asphalt, Projet Européen Re-Road

Collaborations majeures

  • Contrat de Collaboration USIRF IFSTTAR Chantier RD26 (2012-2014)
  • Projet IMPROVMURE (ANR MATETPRO, 2014-2017)
  • Sustainable Pavements & Railways Initial Training Network (Marie Curie Actions, 2013-2016)
  • Projet MURE « Multirecyclage des enrobés »
  • Produits routiers bitumineux : vers une nouvelle méthodologie d’évaluation des matériaux et de leurs émissions (ANSES)

Participants

IFSTTAR Départements MAST, GERS, TS2, AME et UMRs NAVIER et UMRESTTE

CEREMA CETE de Lyon, Méditerranée, Ouest, Sud-Ouest, Normandie-Centre, Nord Picardie, Ile de France, CECP, SETRA

Thèses associées

  • Layella Ziyani Apport de la physico chimie pour une meilleure formulation et compréhension du comportement au jeune âge des matériaux retraités à l’émulsion de bitume (Cifre Charier - IFSTTAR, 2010-2013)
  • Manuela Lopes Evaluation de la durabilité des enrobés chauds et tièdes contenant des agrégats d’enrobés (Coopération France-Brésil, CEREMA-IFSTTAR, 2011-2014)
  • Evaluation du comportement de mélanges à l’émulsion et de l’interface liant granulat en relation avec leur état hydrique (IFSTTAR-Région Pays de Loire, 2013-2016)

Résultats attendus en 2014

  • Deux Guides Techniques IDRRIM (tiède et à froid)
  • Lancement des projets financés à l’échelle national (IMPROVMURE) et européen (ITN)
  • Montage de projets (Projet National MURE) et de collaborations académiques et industrielles
  • Rapport sur le suivi des chantiers de grave-émulsion
  • Rapports de thèse de Layella Ziyani (CIFRE CHARIER) et Manuela Lopes (Coll France Bresil)
  • Livrable phare de l’Axe 2 : Méthode MLPC « fumées d’enrobés »
  • Deux Méthodes MLPC : détection de HAP et d’amiante dans les enrobés
  • 2 Articles de revues (thèses L Ziyani et M Lopes)…