Étude des matériaux bitumineux à faible empreinte environnementale et dimensionnement mécaniste-empirique de réhabilitation des chaussées souples

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Le réseau routiers du Canada prend de l’âge et doit être réhabilité en grande partie. Au Canada, environ 95% des chaussées revêtues sont des chaussées bitumineuses, soit des chaussées qui sont non seulement recouvertes de matériaux bitumineux, mais dont la structure, qui ne comprend pas de couche rigide, se déforme sous le passage des véhicules. Le choix du nombre de couche de matériaux, liés ou non, de même que l’épaisseur de chacune de ces couches est déterminé pendant le dimensionnement structural. Puisque la grande majorité des chantiers routiers sont des chantiers de réhabilitation et non des constructions neuves, il est important de mettre l’emphase sur le dimensionnement de ces réhabilitations. Présentement, la plupart des chaussées sont dimensionnés à l’aide de méthodes empiriques, soit des méthodes statistiques basées sur l’expérience. Une des plus grosses lacunes de ces méthodes est la difficulté d’utiliser de nouveaux matériaux. Un matériau nouvellement développé qui permettrait une meilleure résistance à la fissuration par fatigue tout en étant plus mince ne pourrait être utilisé avec ces méthodes sans faire de grosses modifications. Les méthodes de dimensionnement mécaniste-empirique permettent l’utilisation de ces nouveaux matériaux. Il s’agit de méthodes de dimensionnement qui utilisent les caractéristiques intrinsèques des matériaux et des lois de comportement pour arriver à prédire l’endommagement des chaussées sous l’effet du trafic et du climat. Les méthodes de dimensionnement mécaniste-empirique de chaussées souples actuellement disponibles sont incomplètes et difficiles d’utilisation. Ce projet de recherche vise au développement d’une méthode de dimensionnement mécaniste-empirique axé surtout sur la réhabilitation des chaussées souples. Pour ce faire différents éléments devront être étudiés. Premièrement, les différentes méthodes de dimensionnement mécaniste-empirique disponible seront analysées puis ajustées pour être plus facilement utilisable. Ensuite, différents matériaux de réhabilitation seront caractérisés de manière précise afin de pouvoir être correctement utilisés dans les réhabilitations. Plus précisément, pour la méthode de dimensionnement proprement dite, les fonctions de transferts, qui font le lien entre les caractéristiques des matériaux en laboratoire et les dégradations sur les chaussées seront ajustés à la réalité canadienne. De plus, les modèles de simulation de trafic seront revue car les modèles actuels sont trop complexe et apporte très peu d’avantage par rapport au modèle utilisant un essieu équivalent. Comment la capacité portante résiduelle des chaussées est utilisé dans le dimensionnement sera également revue afin d’enlever le coté subjectif actuellement utilisé, et l’évolution des caractéristiques des matériaux dans le temps devra être incluse. En ce qui concerne la caractérisation de matériaux bitumineux utilisés pour la réhabilitation, l’emphase sera mise sur les matériaux retraités à froid, en place ou en usine, avec de la mousse de bitume ou de l’émulsion et sur les traitements de surface. Actuellement, ces matériaux sont caractérisés principalement avec la stabilité Marshall, ce qui n’est pas une propriété intrinsèque du matériau. De plus, il y a du travail à faire afin de bien reproduire en laboratoire des matériaux qui montrent des caractéristiques similaires à celles observées en chantier. Ces travaux permettront de mieux dimensionner les chaussées à réhabiliter et ainsi s’assurer d’avoir le meilleurs compromis entre le confort et la sécurité des usagers, les coûts reliées à la réhabilitation et l’entretien et une durée de vie la plus longue possible.