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CONCEPTION ET RENDEMENT DES CHAUSSÉES :Questions de l’heure et besoins en recherches

Programme stratégique de recherche routière du Canada (C-SHRP)

Le Programme stratégique de recherche routière du Canada (C-SHRP) a été instauré en 1987 dans le but de tirersystématiquement avantage des résultats du Programme stratégique de recherche routière (SHRP) des États-Unis.L’objectif du SHRP est de trouver des solutions aux problèmes de détérioration continue de l’infrastructure routièreen favorisant l’amélioration de l’ingénierie et des technologies propres aux routes, le tout grâce au financementd’activités de recherches dans quatre principaux domaines.  Le C-SHRP vise pour sa part à apporter des solutionsaux problèmes routiers prioritaires du Canada en encourageant l’exécution de recherches apparentées aux projetsmenés dans le cadre du SHRP.  Le but ultime que poursuivent le C-SHRP et le SHRP est en définitive d’améliorerle rendement et la durabilité des routes ainsi que de rendre celles-ci plus sûres pour les automobilistes et lestravailleurs de la voirie.

Novembre 2000 Bulletin de recherche no F2 du millénaire

À l’approche du nouveau millénaire, les comités tech-niques du Transportation Research Board (TRB) desÉtats-Unis ont, dans leur domaine respectif du trans-port routier, consenti un effort spécial aux fins debrosser un bilan des connaissances et pratiques lesplus récentes et de leurs perspectives d’avenir. Chacunde ces « rapports du millénaire » traite de façonapprofondie d’un volet du réseau actuel des trans-ports des États-Unis et de l’évolution que celui-cidevrait connaître au fil du prochain siècle.

En septembre 1999, l’Association des transports duCanada (ATC) a diffusé un document intitulé « ANational Agenda for Technological Research and De-velopment in Road and Intermodal Transportation ».Ce programme national de R-D technologique entransport routier et intermodal cerne non seulementles tendances, les possibilités et les besoins en lamatière, mais encore des projets hautementprioritaires pour l’évolution du transport routier auCanada. Le but même de ce programme est dedéterminer les avenues de R-D se prêtant àl’optimisation de la gestion des réseaux de transportroutier et intermodal tout en favorisant la diminu-tion des coûts du transport routier en même tempsque le maintien ou l’amélioration de la sécurité desactivités ici visées.

De manière à encourager le transfert de la technologieroutière couramment exploitée en Amérique du Nordet à faire connaître les futurs besoins connexes enrecherches, les responsables du C-SHRP ont préparéune série spéciale de bulletins techniques, enl’occurrence les Bulletins de recherche du millénaire.Ces bulletins sont inspirés de l’information publiéedans les rapports du millénaire du TRB et dansl’énoncé du programme précité de l’ATC.Concrètement, un bulletin a été élaboré dans chacundes quatre principaux domaines originaux d’intérêtdu C-SHRP et du SHRP : les bitumes, les bétons etles ouvrages d’art, le rendement des chaussées etl’exploitation des routes.

CONCEPTION DES CHAUSSÉESSOUPLES [1]

Dans le domaine des chaussées souples, l’état actuelde l’évolution des connaissances se caractérise parle recours à des méthodes mécanistes ou mécanisto-empiriques de conception qui tiennent à la fois comptedes coûts du cycle de vie desdites chaussées et de lafiabilité de leur conception. Dans la pratiquecependant, les méthodes employées sont plutôtfondées sur des corrélations empiriques avec des

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données antérieures sur le rendement des chaussées,sur la caractérisation des valeurs-indices despropriétés des matériaux et sur le jugement desingénieurs responsables de la sélection des meilleuresstratégies de conception. Qui plus est, ces méthodessont appliquées en utilisant des paramètres decontrainte de charge et de milieu qui dépassent deloin les observations à partir desquelles elles ont étéélaborées au départ. Ainsi, le Guide for Design ofPavement Structures de l’AASHTO est courammentutilisé à l’appui de la conception de chausséessoumises à des contraintes de circulation supérieuresà 50 millions de charges équivalentes par essieusimple (CEES) alors que les équations de conceptionélaborées à l’origine avaient été établies pour descontraintes inférieures à 2 millions de CEES. Lesméthodes de nature mécaniste peuvents’accompagner de plusieurs avantages importants,dont ceux qui sont énumérés ci-après.

♦ Meilleures possibilités de caractérisation despropriétés des matériaux et d’évaluation de lacapacité structurale des chaussées existantes (aumoyen d’essais en laboratoire, d’essais nondestructifs et de rétrocalculs);

♦ possibilité d’évaluer et de comparer de façonéquitable (et défendable) différentes stratégies deconception;

♦ possibilité de tenir rigoureusement compte desvariables ou incertitudes stochastiques inhérentesau processus conceptuel.

En revanche, le principal inconvénient des méthodesmécanistes (de l’avis des usagers) tient au fait qu’ellessont plus complexes, plus chronophages et pluscoûteuses à appliquer car elles exigent un complémentde données que ne recueillent habituellement pas lesadministrations routières.

Le 2002 Guide for Design of New and RehabilitatedPavement Structures, qui est présentement en coursd’élaboration dans le cadre du Projet 1-37A mis enœuvre sous les auspices du Programme nationalcoopératif de recherches routières (PNCRR) des États-Unis, permettra d’améliorer les pratiques courantesà plusieurs égards importants, dont l’utilisation despectres de charge à l’essieu pour fins de modélisationdu trafic, le recours à l’analyse par éléments finis pourla prédiction des réactions et l’intégration deparamètres de fiabilité conceptuelle dans l’évaluationdes coûts du cycle de vie des chaussées. Le plus grand

avantage qu’offrira le guide susmentionné sera sansdoute l’instauration généralisée de méthodesmécanisto-empiriques au sein de l’industrie destransports.

Modèles analytiques

Les modèles analytiques sont utilisés pour prédirel’état de contrainte d’une chaussée dans des condi-tions simulées de trafic routier et de milieu. La plupartde ces modèles sont fondés sur la théorie de l’élasticitédes chaussées multicouches ou l’analyse par élémentsfinis, ou les deux. Les modèles fondés sur l’élasticitédes chaussées multicouches sont jugés satisfaisantspour prédire les réactions des chaussées souplesexposées aux contraintes de charge transmises parles roues des véhicules et ils sont en outre relativementfaciles à appliquer. Ceci dit, ces modèles ne permettentpas de prédire les réactions des chaussées auxcontraintes environnementales (c.-à-d. les contraintesassociées aux variations quotidiennes de températureet d’humidité, aux gradients de température, etc.).Par ailleurs, les modèles fondés sur l’analyse paréléments finis permettent de tenir compte à la foisdes contraintes environnementales et de trafic, maisils sont assez complexes à appliquer et chronophages.Avant que ne soit amorcée l’élaboration du 2002Guide précité, l’analyse par éléments finis n’était pascouramment appliquée à la conception des chausséessouples.

Fonctions de transfert

Une multitude de relations mathématiques ont étéélaborées aux fins de corréler l’état de contrainte d’unechaussée à son rendement global. Les principalesfonctions de transfert auxquelles font appel lesméthodes actuelles de conception des chausséessouples ont notamment trait : a) l’allongement maxi-mal en traction des couches surfacielles d’enrobés àchaud soumises aux contraintes de charge du traficet leur résistance à la fissuration due à la fatigue, etb) les contraintes de compression causées par lescharges du trafic au niveau de la face supérieure dessous-fondations de chaussée et la résistance de cesdernières à l’orniérage. Ces modèles sontcouramment dérivés de l’établissement decorrélations statistiques entre les réactions deschaussées et le rendement observé dans le cadred’essais de spécimens en laboratoire ou d’expériencesexhaustives sur des tronçons routiers, ou des deux.Les fonctions de transfert représentent l’élément leplus important de toute méthode mécanisto-

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empirique de conception des chaussées, mais desefforts notables devront encore être consentis aux finsd’élaborer des modèles plus efficaces et plus réalistesde prédiction du rendement de ces dernières.

Modèles de simulation des contraintes de chargedues à la circulation routière

Présentement, les différentes charges imposées auxchaussées par la circulation automobile et leur ap-plication cumulative sont converties en un paramètreunique de 80-kN CEES au moyen d’un facteurd’équivalence de charge (FEC) élaboré il y a plus de40 ans. Bien que toujours valide, cette méthodeprésente cependant plusieurs faiblesses lorsque vientle temps de prendre en compte les incidences desnouveaux types de pneus, les pressions plus élevéesde ces derniers et les diverses configurationsd’essieux. De plus, les FEC couramment utilisés parl’AASHTO ont été mis au point uniquement dans lebut de déterminer dans quelle mesure les chargespar roue influaient sur le rendement global deschaussées et leur facilité d’entretien, et non pas pourcaractériser les désordres individuels. La nouvelleméthode des spectres de charge par roue devrait à lafois remplacer le concept de la CEES dans le 2002Guide et permettre de trouver des solutions auxproblèmes ici visés.

Méthodes de caractérisation des matériaux

L’un des avantages des méthodes mécanisto-empiriques tient au fait que celles-ci se fondent surune ou plusieurs des propriétés mécaniquesfondamentales des revêtements de chaussée et descouches de sol pour déterminer l’état de contrainteet de là, prédire le rendement des chaussées. L’unedes propriétés les plus importantes que l’on étudiedans ce contexte est le module d’élasticité. Le mod-ule d’élasticité offre de nombreux avantages par rap-port à d’autres valeurs-indices comme les coefficientsde couche de l’AASHTO, la valeur R et le CBR (indiceportant de Californie) du fait qu’il influe directementsur les modèles analytiques employés pour prédirel’état de contrainte. Malgré cet avantage déterminant,il demeure que l’utilisation du module d’élasticités’accompagne aussi de certains problèmesimportants. Tout d’abord, les matériaux constituantsdes chaussées bitumineuses ne sont pas élastiques.Conséquemment, on utilise plutôt un substitut dumodule d’élasticité – le module de résilience – pourcaractériser la résistance à la flexion que démontreraitun matériau d’une couche donnée soumis à l’état de

contrainte auquel il serait exposé in situ. Un autreproblème associé à cette méthode a trait à la difficultéde mesurer le module de résilience avec précision enlaboratoire. Même si d’aucuns prévoient que desaméliorations seront apportées aux méthodes d’essaien laboratoire de ce module, mentionnons par ailleursqu’une autre méthode faisant appel à des essais nondestructifs et à l’analyse de rétrocalcul semble elleaussi prometteuse. À la faveur de cette dernièreméthode, des mesures de la flexion surfacielle sontobtenues de façon non destructive sur le terrain, puisévaluées selon une procédure mécaniste (enl’occurrence un processus informatisé dit derétrocalcul) afin de déterminer le module de résiliencein situ de chaque couche. Ce processus s’avèreparticulièrement utile dans le cas de la conceptiondes stratégies de réfection et il peut également êtreappliqué à la conception d’un nouveau revêtementde chaussée à la condition de recueillir des donnéesd’essai non destructif le long du tracé prévu de laroute visée.

Modèle d’analyse des coûts du cycle de vie

Dans l’état actuel des connaissances concernant laconception des chaussées, l’analyse des coûts du cyclede vie apparaît comme un élément de première im-portance même si cette méthode ne ressortit pasentièrement aux principes mécanisto-empiriques deconception dont il a été question jusqu’ici. L’analysedes coûts du cycle de vie se présente comme un outilfondamental pour évaluer, du point de vueéconomique, un certain nombre de stratégiesapplicables de conception des chaussées.

Modèle de fiabilité

La fiabilité est une caractéristique qui a été intégréeau Guide de l’AASHTO de 1986 dans le but de tenircompte de l’incertitude entourant la déterminationdes paramètres conceptuels et la prédiction durendement des chaussées. Tout comme l’analyse descoûts du cycle de vie, le modèle de fiabilité n’est pasun processus ressortissant directement aux principesmécanisto-empiriques de conception des chaussées,mais plutôt un processus complémentaire de cesderniers qu’il est prévu d’intégrer au 2002 Guide. Lemodèle de fiabilité repose sur une évaluation de lavariabilité stochastique des paramètres conceptuelset de l’erreur de prédiction inhérente aux fonctionsde transfert, le tout de manière à pouvoir concevoiravec un certain degré de confiance une structure dechaussée.

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FUTURES ÉTAPES DE L’ÉVOLUTION DELA CONCEPTION DES CHAUSSÉES

Intégration des résultats des programmesLTPP et C-LTPP

Le calendrier actuel de mise en œuvre du Programmed’étude du rendement à long terme des chaussées(LTPP) des États-Unis prévoit que l’étape de la collectede données sur le terrain sera menée à terme au coursdes sept ou huit prochaines années. Le programmeanalogue (C-LTPP) mis en œuvre au Canada sera poursa part terminé en avril 2004. Certaines analysespréliminaires des données ainsi recueillies sont encours ou seront entreprises prochainement. Lorsqueprendra fin la surveillance des tronçons routiersexpérimentaux construits pour les fins de cesprogrammes et que les bases connexes de donnéesauront été constituées de façon définitive, une secondeétape d’analyses plus approfondies s’amorcera. Cestravaux de recherche poursuivront différents buts,dont l’élaboration de nouvelles fonctions de transfert,de nouveaux modèles de prédiction et de nouvellesprocédures mécanisto-empiriques de conception,bref autant de résultats qui tous serontvraisemblablement intégrés aux futurs guides de con-ception des chaussées.

Interactions véhicules-chaussées

Les interactions entre les véhicules et les chausséesont au cours des dernières années fait l’objet decertaines études qui n’ont toutefois pas influé de façonnotable sur la conception des chaussées souples.Lesdites études ont notamment été consacrées auxincidences de la dynamique de la circulation routièresur la détérioration accélérée des chaussées ou en-core aux effets de la rugosité des chaussées sur ladétérioration des camions. Si l’on considère lescentaines de milliards de dollars qui sont consacréschaque année à l’entretien de l’infrastructure routièreet aux activités de camionnage, on ne saurait douterde l’importance d’en arriver à un juste équilibre en-tre la charge maximale par essieu (ou la masse brutedes véhicules) qui devrait être autorisée et le coût derestauration de l’infrastructure routière, le tout dansle but d’optimiser les avantages que retirentglobalement de cette dernière les contribuables.

GESTION DES CHAUSSÉES [2]

On constate à l’échelle mondiale une concertationévidente des administrations responsables des trans-ports à l’égard de la gestion des chaussées. Toutefois,

les récentes modifications apportées à la législationdes États-Unis – modifications visant à supprimerl’obligation d’appliquer des systèmes de gestion deschaussées – ont réduit en cette matière l’appui descadres supérieurs desdites administrations. Denombreux praticiens ont fait valoir la nécessité deregagner cet appui, sinon d’en favoriser le maintien,le tout à la faveur d’une accentuation des activités decommunication et de transfert technologique.

D’autres instances remettent par ailleurs en questioncertains aspects techniques de la gestion deschaussées, notamment la normalisation accrue desméthodes de collecte de données sur celles-ci etl’accroissement des programmes de formation dupersonnel affecté à leur gestion. Globalement, les défisà relever dans ce contexte s’entendent de ceux énoncésci-après.

♦ Le besoin de normaliser davantage les processusde collecte des données afin de faciliter unecommunication plus cohérente de ces dernièresentre les administrations.

♦ L’instauration d’une plus grande souplesse auchapitre de l’adaptation des programmes degestion des chaussées, le tout de manière que lesadministrations puissent modeler leursprogrammes respectifs selon la philosophie degestion en vigueur et les ressources disponibles.

♦ Le manque d’études pratiques cofinancées etaxées sur des priorités de recherche communesà plusieurs administrations.

♦ Le roulement continu du personnel affecté à lagestion des chaussées, roulement qui exige uneaccentuation des efforts de formation et la miseau point de programmes innovateurs en lamatière.

♦ Le besoin de mieux corréler les décisions degestion à l’échelle des réseaux et des projets.

♦ Le besoin accru de vendre les résultats desrecherches en gestion des chaussées auxresponsables de l’élaboration des programmes,des politiques et des budgets visés.

Futures orientations

Dans le domaine de la gestion des chaussées,plusieurs buts et objectifs ont été cernés pour lenouveau millénaire.

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♦ Le processus d’élaboration de programmes, ycompris les recommandations concernant lessystèmes de gestion des chaussées, devrait êtredavantage officialisé au sein des administrationsresponsables des transports et les décisions enla matière devraient être prises de façon plusobjective.

♦ Le recours à des systèmes de gestion deschaussées devrait être étendu à d’autres instancesque les grandes administrations des transports,notamment les villes, les comtés et les aéroports.

♦ Un centre de diffusion de l’information sur lagestion des chaussées devrait être mis sur piedde façon que les administrations puissent avoirun accès immédiat aux données sur les meilleurespratiques et sur l’utilisation des nouvellestechniques du domaine.

♦ Des processus et procédures devraient êtreélaborés afin de faciliter une meilleure coordina-tion de la gestion des chaussées entre les admin-istrations responsables des transports,notamment à la faveur du partage de certainesactivités et du cofinancement d’études en lamatière.

♦ Des recherches plus poussées sont nécessairesaux fins d’améliorer la technologie existante decollecte de données sur les chaussées.

♦ Des programmes complémentaires de formationdevraient être élaborés à l’intention des praticienset des cadres supérieurs du domaine. Dans cecontexte, des approches innovatrices de forma-tion devraient être envisagées, eu égard auxrestrictions budgétaires imposées auxdéplacements de ces derniers et à la naturepermanente des besoins en programmes detransfert technologique.

♦ Des efforts devraient être consentis à la corrélationdes facettes de la gestion des éléments d’actifroutiers – dont les chaussées – à un modèledécisionnel intégré que les administrationsresponsables des transports pourraient appliquerà tous les éléments d’actif infrastructurels.

SURVEILLANCE/ÉVALUATION DESCHAUSSÉES ET STOCKAGE DESDONNÉES CONNEXES [3]

Il importe d’accélérer et d’améliorer la fiabilité desprocessus de collecte de données sur le rendementdes chaussées. Tandis que les technologies

d’automatisation continuent d’évoluer à un rythmeexponentiel, les techniques actuelles permettent derecueillir des données sur la capacité structurale deschaussées, le confort de roulement qu’elles offrent etles désordres surfaciels dont elles sont victimes. Lesprogrès de l’informatique ont facilité la collecte et lestockage de grandes quantités de données.Parallèlement, l’accès accru aux systèmes depositionnement de satellites a non seulement permisd’ajouter à la précision géographique des donnéesde terrain, mais encore de favoriser une gestion plusconviviale des opérations de stockage et d’extractionde quantités croissantes de renseignements.Néanmoins, seules les données sur le confort deroulement et la profondeur des ornières deschaussées peuvent être recueillies à des niveauxacceptables de résolution et de précision en tempsréel (c.-à-d. aux vitesses normales de circulation surles routes). Divers projets de recherche et dedéveloppement se poursuivent à l’heure actuelle envue de perfectionner les techniques de collecte dedonnées sur la capacité structurale des chaussées.En revanche, les techniques automatisées de collectede données sur l’état surfaciel de ces dernièresdemeurent insatisfaisantes.

Lacunes en matière d’information

Nombre d’administrations routières doivent encoredéterminer à quels moments elles ont véritablementbesoin de données sur la capacité structurale deschaussées. Ainsi, ces données devraient-elles êtrerecueillies pour les seules fins de la conception deprojets? Pourrait-on les utiliser à l’appui de la prisede décisions de gestion? Le coût de leur collecte àl’échelle d’un réseau routier peut-il être justifié et dansl’affirmative, comment devrait-on le cas échéantsynthétiser et communiquer ces données pour uneapplication d’une telle envergure?

Le besoin d’évaluer l’état surfaciel des chaussées con-tinue d’être une source d’incertitudes au sein desadministrations routières. À quel degré de détaildevrait-on par exemple évaluer l’état surfaciel deschaussées d’un réseau? Combien de désordressurfaciels différents devrait-on ainsi évaluer et jusqu’àquel degré de gravité devrait-on en assurer la surveil-lance? Est-il important de recueillir des données surl’emplacement des désordres ou suffit-il d’en établirles valeurs moyennes? Quels genres de décisionsdevrait-on prendre au regard des degrés de gravitédes désordres surfaciels les plus importants et desautres types de désordres?

Dans la même veine, l’analyse de données visuellessur les désordres des chaussées pour fins de gestion

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de ces dernières demeure une profonde abstractionpour nombre d’administrations routières. Devrait-onpar exemple intégrer des valeurs-seuils à l’analysede ces données? Devrait-on procéder à la réfectiondes chaussées visées lorsque le taux de détériorationde celles-ci augmente? Jusqu’à quel niveau de détaildevrait-on recueillir des données aux fins de garantirla validité de leur analyse? La collecte de donnéescomposites permet-elle d’optimiser les activités icivisées? Devrait-on réunir des donnéessupplémentaires à l’appui des programmes de gestiondes chaussées, notamment des programmes depréservation de ces dernières? Les techniques destockage et de traitement de grandes quantités dedonnées ont considérablement évolué. Ceci dit, cetteévolution pourrait bien n’avoir pour effet qued’accentuer d’importantes inefficiences.

Cohérence des données

La cohérence des données réunies individuellementpar les administrations responsables des transportscontinue d’être un problème qui touche l’ensemblede l’industrie. En dépit des recherches exécutées auxfins d’optimiser les stratégies de collecte des données,les administrations n’ont d’autres choix entre-tempsque de prendre des décisions individuelles pourrépondre à leurs besoins courants en la matière. Cesdécisions contribuent à instaurer des tendances qu’iln’est pas facile par la suite de réorienter. L’urgence deconvaincre les administrations de se convertir à dessystèmes nouveaux ou universels de collecte dedonnées s’accentue d’année en année.

Perspectives d’avenir

D’aucuns souhaitent vivement que l’on en arrive àmettre au point une technologie ou un système « toutcompris » de surveillance des chaussées. Déjà, il estpossible de recueillir en temps réel des données surle profil des chaussées et au cours de la prochainedécennie, il en sera vraisemblablement de même pourles données sur la capacité structurale de celles-ci.Toutefois, il sera nécessaire de cerner plus clairementles objectifs de la collecte d’information sur l’étatsurfaciel des chaussées afin de favoriserl’automatisation de cette tâche. Ainsi, s’il s’avèreréellement nécessaire de réunir des données détailléessur les désordres surfaciels, des progrès notablesdevront être réalisés au chapitre de la résolution desimages. De plus, dans la mesure où un ensemble denormes concernant les désordres critiques pourraitêtre adopté (tolérances de précision à l’appui),l’industrie serait alors en mesure de se concentrer

sur ces désordres et d’en arriver à une certaineuniformité des données ainsi réunies. La qualité et laprécision des données semblent revêtir davantaged’importance que l’aptitude à recueillir celles-cirapidement. Quoi qu’il en soit, l’industrie dans sonensemble continue malgré tout d’exercer ses activitésde collecte d’information en l’absence d’unquelconque énoncé de normes minimales de qualitéet de précision des données. En définitive,l’automatisation de la surveillance des chaussées doitnécessairement passer par la recherche de solutionsadéquates à ces questions.

ENTRETIEN DES CHAUSSÉES [4]

Il y a véritablement pénurie d’information surl’efficacité et l’efficience des pratiques d’entretien deschaussées. Bien qu’il soit possible de recueillir desdonnées à ce sujet, force est de constater que les docu-ments en la matière sont peu nombreux et que lesdonnées en question, trop souvent, sont analyséesde façon aléatoire. Les divers systèmes de gestioncouramment appliqués (gestion des chaussées,gestion de leur entretien, gestion de projets, etc.)doivent être intégrés afin d’administrer efficacementl’information sur les chaussées et d’améliorer laplanification de leur entretien, programmes etcalendriers d’exécution à l’appui. Certaines adminis-trations s’emploient déjà à intégrer leurs systèmesde gestion, mais davantage d’efforts devront êtreconsentis dans ce domaine. L’instauration desystèmes intégrés favorisera en outre la mise en œuvrede programmes efficaces de préservation deschaussées.

Les pratiques d’assurance de la qualité des activitésd’entretien des chaussées ont évolué plutôt lentement.Même si certaines administrations ont adopté desprogrammes à cet égard, il demeure encore beaucoupde travail à accomplir. Il est d’autant plus importantd’instaurer dans ce domaine des spécificationsd’exécution et des normes d’assurance de la qualitéqu’un nombre croissant d’administrations confientleurs activités d’entretien à des sous-traitants.

ESSAIS ACCÉLÉRÉS ET À PLEINEÉCHELLE DES CHAUSSÉES (EA/PEC) [5]

Au plan mondial, les programmes d’EA/PEC suscitentde plus en plus d’intérêt. Aux États-Unis, desinvestissements importants ont été engagés dans detels programmes par la FHWA, le US Army Corps ofEngineers et plusieurs États. Qui plus est, la Federal

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Aviation Agency (FAA) parraine à l’heure actuelle leplus important projet au monde d’essais à pleineéchelle des chaussées. De son côté, l’État de la Florideet le National Center for Asphalt Technology, en col-laboration avec le ministère des Transports del’Alabama, ont entrepris d’importants projets d’EA/PEC qui compteront vraisemblablement au nombredes tout premiers efforts consentis dans ce domaineau XXIe siècle. Au Canada, l’Université Laval s’estdotée d’une installation d’essais accélérés pour lesroutes à faible trafic. Pour sa part, l’Université deWaterloo s’emploie à instaurer une installationd’essais pour les routes et les chaussées. Lesprogrammes d’EA/PEC favorisent l’évaluation rapidede solutions potentielles à un certain nombre deproblèmes courants et persistants, dont l’orniéragedes chaussées de béton bitumineux, les méthodes decontrôle et d’assurance de la qualité, les garanties deconstruction, les spécifications fondées sur lerendement, les méthodes améliorées d’entretien etles procédures non destructives d’évaluation deschaussées.

Dans l’immédiat, ce dont profiteraient le plus lesprogrammes d’EA/PEC serait une coordinationaméliorée des efforts aux fins d’assurer une utilisationplus efficace des ressources et d’éviter lesdédoublements d’activités dans ce domaine. L’atteintede ce but exigera une importante normalisation desdéfinitions des désordres des chaussées et desméthodes connexes de collecte de données.

RÉFECTION DES CHAUSSÉES [6]

L’exécution de travaux durables de réfection deschaussées tout en gérant efficacement la circulationautomobile élevée traversant les zones de travauxreprésente un défi permanent. Dès lors, desperfectionnements continus de la technologie ici visées’imposent si l’on veut améliorer le processus toutentier de réfection des chaussées. Les principalesfacettes de ce processus qui profiteraient le plus detels perfectionnements sont les suivantes :

♦ L’évaluation in situ de l’état des chausséesexistantes. L’utilisation de géoradars, detechniques d’analyse sismique et d’autrestechniques non destructives doit être étendue, encomplément des essais au moyen dedéflectomètres à poids tombant. Il importeégalement de normaliser les protocoles d’essai etd’évaluation des chaussées.

♦ L’utilisation de matériaux durables de revêtementet de réfection des chaussées, matériaux capablesde supporter la circulation des camions quelquesheures seulement après leur application.

♦ L’utilisation d’équipements d’asphaltage dont lesdimensions permettront de réduire les fermeturesprolongées de voies de circulation.

♦ L’élaboration de méthodes de réfection conçuespour contrer le plus possible des désordresspécifiques des chaussées et répondreefficacement aux futurs besoins de la circulationautomobile lourde.

♦ La mise au point de techniques de réfection deschaussées bétonnées (p. ex., la technique deréfection par goujonnage) et de techniquesd’atténuation de la fissuration des chaussées parréflexion.

SCELLEMENT DES JOINTSET DES FISSURES [7]

Les produits de scellement des joints et des fissuressont conçus pour prolonger la durée de vie utile deschaussées tout en empêchant le plus possible les in-filtrations d’eau et les accumulations de débris. Desrecherches ont démontré que lorsqu’ils sont utilisésde concert avec des produits d’entretien tels les coulisbitumineux et les enduits surfaciels, les produits descellement des fissures contribuent aussi à prolongerla durée de vie des chaussées souples. L’un desprincipaux défis que doit relever l’industrie de la fab-rication de ces produits consiste à quantifierl’efficacité des produits utilisés pour le scellement desjoints de chaussées rigides et à en fixer le ratio coûts-avantages par rapport aux coûts du cycle de vie decelles-ci. Un autre défi auquel se mesure cetteindustrie consiste à déterminer quels sont lesmeilleurs produits à utiliser dans des circonstancesspécifiques. Enfin, un troisième défi auquel fait facecette même industrie a trait à la formation des entre-preneurs et des utilisateurs à différents égards : lestypes de matériaux, les aspects géométriques de lapose des produits de scellement et les méthodes denettoyage des joints ou des fissures avant la pose deces produits.

Matériaux et spécifications

Du simple point de vue de leur composition et deleur utilisation, il est indéniable que le choix desmatériaux constituants d’un produit de scellement

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est fonction du type de chaussée auquel celui-ci estdestiné. Les produits de scellement à base de bitumesmodifiés et appliqués à chaud sont non seulementles plus efficaces, mais encore les plus utilisés dansle cas des chaussées souples. Certes, d’autresmatériaux – par exemple les produits émulsifiés,fluidifiés et à durcissement chimique – continuerontd’être utilisés dans des applications spécifiques oùles coûts sinon les caractéristiques des matériauxconstituants des produits de scellement le justifient.Les matériaux de scellement des chaussées rigidesvarient davantage que ceux employés pour leschaussées souples. Historiquement, les matériaux àbase de bitume et appliqués à chaud ont dans cedernier cas été les plus employés. Néanmoins, lesproduits de scellement à base de silicone et les jointsà compression préformés ont gagné en popularité etsont même devenus les matériaux préférés d’un cer-tain nombre d’administrations des transports desÉtats-Unis.

Des matériaux résistant aux attaques des carburantsd’aviation et aux échappements des avions sontcouramment exigés pour revêtir les pistes d’aéroports.Que ce soit du côté civil ou du côté militaire, lesmatériaux à base de silicone sont de plus en plusutilisés pour les pistes exposées à des déversementsponctuels de carburant d’aviation. Lorsque vient letemps de construire de nouvelles chausséesaéroportuaires, l’Armée américaine privilégie pour sapart des joints à compression préformés, lesquelssont réputés pour leur durabilité.

On peut s’attendre à ce que de nouveaux matériauxplus efficaces soient mis au point pour le scellementdes fissures et le jointage des chaussées souples etrigides. Au fur et à mesure où ces nouveaux produitsseront élaborés, il sera important d’en vérifier lerendement dans des applications spécifiques. De fait,le défi réel qu’il faudra ici relever sera de caractériserles propriétés des matériaux et de mettre au pointdes procédures d’essai permettant d’évaluer lerendement in situ de ces produits de scellement. LeProgramme stratégique de recherche routière (SHRP)a permis de concevoir des méthodes et des conceptsde catégorisation du rendement des bétonsbitumineux ainsi que des techniques d’essaid’adhérence de ces derniers aux substrats. Cesméthodes et concepts pourraient permettre d’élaborerdes spécifications fondées sur le rendement desproduits ici visés. De telles spécifications offriraientdeux avantages. Premièrement, le rendement denouveaux matériaux pourrait être évalué plus

rapidement en regard du rendement connu desproduits existants de scellement. Deuxièmement, cesspécifications pourraient permettre de sélectionnerobjectivement le produit de scellement le plusapproprié à un ensemble de conditions spécifiques.Ceci dit, l’établissement de nouvelles spécificationsde matériaux ne saurait, seul, améliorer le rendementin situ des produits de scellement et de jointage. Lesméthodes d’application de ces produits et leséquipements utilisés dans ce contexte jouentégalement un rôle prépondérant au chapitre durendement sur le terrain desdits matériaux.

FACETTES À EXPLORER DE LATECHNOLOGIE DES CHAUSSÉES ETPOSSIBILITÉS AU CANADA [8]

À la suite d’un vaste processus de consultation, lesdomaines ci-après de la technologie des chausséesont été inscrits au programme national de R-Dtechnologique de l’ATC.

Préservation des chaussées

Jusqu’à tout récemment, la sélection des méthodesde réfection des chaussées et du moment de lesappliquer était essentiellement fondée sur lesjugements d’experts. L’émergence rapide des technolo-gies et systèmes de gestion des chaussées agrandement facilité les processus décisionnels en lamatière. Toutefois, ces technologies et systèmes n’ontpas tous évolué au même rythme au cours desdernières années. Quelques technologies de premierplan n’ont toujours pas satisfait aux attentes del’industrie et restreignent les possibilités des autresoutils modernes de gestion des chaussées. Lesprincipales questions et possibilités qui se posent ouse présentent dans ce contexte ont trait aux donnéessur les chaussées, à la gestion de ces dernières etaux méthodes d’impartition de leur entretien.

Durabilité des matériaux constituants deschaussées

L’accroissement des charges imposées aux chausséespar la circulation routière de même que ladétérioration et le vieillissement des matériaux utiliséspour leur construction dans les années 60 et 70 ontfait ressortir le besoin de mettre au point desmatériaux de chaussée plus résistants et plusdurables. Les récents perfectionnements apportés àla conception des bitumes, des liants Superpave etdes spécifications des mélanges, conjugués au

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rendement élevé des bitumes, ont aidé à résoudreplusieurs problèmes de rendement des chaussées.Toutefois, d’autres améliorations s’imposent àplusieurs égards du rendement des matériaux utilisésen contexte canadien. Au cours de la dernièredécennie, l’attention accrue consentie aux questionsenvironnementales et au développement durable ontforcé les administrations routières à mettre au pointdes technologies et des méthodes de recyclage deschaussées et des autres matériaux utilisés dans ledomaine de la construction routière. Ceci dit, d’autresrecherches sont nécessaires afin de raffiner les pro-cessus actuels de recyclage de ces matériaux et d’enélaborer de nouveaux. Les principales questions etpossibilités qui se posent ou s’offrent dans ce domaineont trait au développement de matériaux surfacielsrésistant à la fissuration par réflexion, à l’élaborationde spécifications de matériaux de chaussées fondéessur le rendement et aux méthodes de recyclage desmatériaux.

Méthodes de conception des chausséesnouvelles et remises en état

D’importants projets de perfectionnement sepoursuivent à l’heure actuelle à la faveur du PNCRRdu TRB, du C-SHRP et de projets menés par la FHWA.Ces perfectionnements contribueront à l’améliorationdes technologies de conception des chausséesnouvelles et remises en état en permettantl’application de principes mécanistes et de fonctionsempiriques de transfert spécifiquement élaborésd’après les conditions locales des désordres deschaussées. On s’attend à ce que ces recherchesaboutissent à d’importantes améliorations.Néanmoins, des efforts considérables devront êtreconsentis aux fins d’adapter et d’étalonner lesrésultats de ces recherches aux circonstances que l’onretrouve au Canada.

Variabilité des facteurs de conceptiondes chaussées

Les méthodes de conception des chaussées del’AASHTO et d’OPAC 2000 sont notamment fondéessur la notion de fiabilité de conception des chaussées.Cette notion, qui repose sur la quantification de lavariabilité des facteurs importants de conception, seravraisemblablement intégrée à d’autres méthodes deconception dans le futur.

Politiques et procédures d’application relatives auxrestrictions printanières de charge

La perte de portance des routes lors du dégelprintanier est de longue date reconnue comme unimportant facteur de détérioration des chaussées. Laplupart des administrations routières canadiennesappliquent des restrictions printanières de charge afind’atténuer la détérioration des chaussées attribuableau passage de véhicules lourds en période de dégel.Par ailleurs, les méthodes et les critères dedétermination des dates de début, de la durée et del’ampleur de ces restrictions varient consi-dérablement d’une administration à une autre.L’élaboration et l’application généralisée d’uneapproche normalisée en cette matière profiteraientgrandement aux administrations routières et àl’industrie des transports.

CONCLUSION

Le présent bulletin de recherche met l’accent sur l’étatdes connaissances et certains problèmes importantsconcernant la conception et le rendement deschaussées, problèmes cernés par le TransportationResearch Board et l’Association des transports duCanada. Au cours des cinquante dernières années,les intervenants du secteur des transports ontprogressivement démontré un intérêt accru vis-à-visde ces questions. C’est d’ailleurs dans ce contextequ’au fil de la dernière décennie différentes initiativesont été mises de l’avant, notamment les programmesLTPP/C-LTPP ainsi que les programmes SHRP/C-SHRP, qui tous sont axés sur les défis que doit releverle secteur de la technologie des chaussées. La majoritédes problèmes cernés au regard de la conception etdu rendement des chaussées touchent la qualité et lagestion des données sur le sujet, la caractérisationnormalisée des désordres surfaciels, les pratiques etméthodes de contrôle de la qualité ainsi que lesspécifications fondées sur le rendement. Le besoind’intensifier la R-D dans ces domaines est évident.On peut espérer que les projets de collaboration etles partenariats réunissant l’industrie des chaussées,les instituts de recherche et les administrationsresponsables des transports permettront de trouverdes solutions à nombre des problèmes et questionsci-haut énoncés.

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Préparation et distribution du présent bulletin technique :

Programme stratégique de recherche routière du Canada (C-SHRP)2323, boul. Saint-Laurent, Ottawa (ON) K1G 4J8

Tél. : (613) 736-1350 ~ Téléc. : (613) 736-1395www.chsrp.org

ISBN 1-55187-066-5

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