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LIFE15 ENV/IT/000268

Life Nereide franchit la ligne d’arrivée : le dernier développement du projet

Le projet Life Nereide (réduction efficace du bruit grâce au recyclage des chaussées) est coordonné par le département de génie civil et industriel de l’Université de Pise et arrive actuellement à sa phase finale.

 

Le projet Life Nereide (réduction efficace du bruit grâce au recyclage des chaussées) est coordonné par le département de génie civil et industriel de l’Université de Pise et arrive actuellement à sa phase finale.

Ce projet est né avec l’objectif de contribuer à la résolution des problèmes environnementaux liés aux phénomènes de perturbation créés par le bruit des véhicules qui circulent. Cette perturbation est particulièrement ressentie dans les zones urbaines et elle est strictement liée aux caractéristiques superficielles de la couche de roulement. Ce projet vise à rédiger des lignes directrices pour la conception, la construction et la surveillance de revêtements routiers à haute durabilité environnementale.

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Image 1 – Exemple de technologie à chaud : la pose des composés sans fumée

Le projet a été développé sur la base d’investigations menées sur deux sites expérimentaux, où 12 composés de conglomérat bitumineux pour couches de roulement ont été posés, dont : 7 conglomérats à faibles émissions sonores (ils travaillent à la réduction de la génération du bruit créé par le roulement des pneus sur la surface) et 5 sont des conglomérats bitumineux insonorisants.

Ces conglomérats ont été produits à des températures plus basses que celles des conglomérats chauds traditionnels. Les technologies dites « chaudes » ont été utilisées pour atteindre cet objectif. Ils sont composés de granulats bruts vierges et de bitume, mais aussi de broyats provenant du resurfaçage de surfaces existantes ainsi que de poudre de caoutchouc provenant de pneus usagés non réutilisables (PUNR). Les principaux éco-objectifs visés par le NEREIDE étaient les suivants :

  • l’atténuation de la pollution sonore ;
  • la réduction des émissions de CO2 dans l’atmosphère. Cela a été rendu possible grâce à l’abaissement des températures de production et à la réutilisation des déchets qui seraient autrement destinés à la décharge.

Le projet a prévu la construction de 12 tronçons de route expérimentaux : un pour chaque enceinte. Chaque tronçon de route avait une longueur d’environ 400 m. Ils sont situés en deux points précis, identifiés sur les routes urbaines de la Région Toscane. Ces tronçons de route ont été choisis de manière appropriée parmi ceux qui nécessitaient des activités d’amélioration visant à réduire la pollution sonore dans le cadre des plans régionaux. En particulier, six couches de roulement expérimentales ont été réalisées sur la « SRT 439 Sarzanese-Valdera » dans la ville de Massarosa (LU) fin 2018. Les 6 autres tronçons de route ont été réalisés sur la « SRT 71 Umbro-Casentinese » dans les villes d’Arezzo et de Castiglion Fiorentino (AR) entre avril et mai 2019.

  

LE PROJET DE COMPOSÉS

La conception sans aucun doute représenté la tâche la plus difficile du projet. Une connaissance approfondie des matériaux constitutifs, de la composition volumétrique et des caractéristiques mécaniques du composé épaissi est fondamentale pour envisager son comportement une fois mis en place. La conception des composés a été réalisée en deux phases au cours de plus d’un an. Dans la première phase, les composés contenant les poudres de caoutchouc pour le Site I ont été étudiés. Dans la deuxième phase, les composés contenant des poudres de caoutchouc et des broyages pour le Site II ont été développés. La première étape a consisté à définir les quantités maximales de poudre de caoutchouc et de broyats pouvant être ajoutées aux composés afin de garantir l’obtention des performances sonores et fonctionnelles requises sans compromettre leurs performances mécaniques au moyen d’essais spécifiques en laboratoire effectués sur les liants et les mastics (composés fabriqués avec du bitume brut + une partie de RAP passant à 0,15 mm). 

NEREIDE Picture 2 – Example of road surface with low sound emission.jpg Nereide - Picture 3 – Example of sound-adsorbing road surface.jpg

Image 2 – Exemple de revêtement routier à faible émission sonore : l’atténuation du bruit est réalisée en limitant la production de bruit de roulement

Image 3 – Exemple de revêtement routier absorbant le son : l’atténuation du bruit est réalisée grâce à l’absorption de l’énergie acoustique

Le caoutchouc des PUNR utilisé dans la production de conglomérats bitumineux peut être obtenu à partir de pneus d’automobiles ou de camions. Le polymère styrène-butadiène-caoutchouc (SBR) est le matériau le plus utilisé pour la composition des pneus automobiles. Il s’agit d’un copolymère de caoutchouc synthétique à base de styrène et de butadiène. Le composé pour les pneus de camion est, au contraire, principalement composé de caoutchouc naturel (NR). En général, on utilise de la poudre de caoutchouc provenant des deux types de pneus (50 % chacun) et, par conséquent, la poudre dérivée est connue sous le nom de SBR/NR.

Comme on le sait, la méthodologie qui prévoit l’ajout de poudre directement aux agrégats et au bitume lors du mélange du conglomérat bitumineux est connue sous le nom de technologie « sèche ». En revanche, celle qui prévoit l’ajout de caoutchouc au bitume dans une usine de mélange spécifique est connue sous le nom de technologie « humide ». Dans ce dernier cas, le bitume et le SBR/NR sont mélangés et mis à réagir à une température qui permet aux particules de caoutchouc de gonfler. La quantité de caoutchouc à ajouter au bitume varie de 15 à 22 % en poids. La qualité du liant obtenu dépend fortement d’un certain nombre de facteurs, tels que : la température, le temps de mélange, le type et l’intensité de l’énergie mécanique de mélange imposée, la morphologie et la taille des grains de la poudre, la présence éventuelle de groupes aromatiques dans le bitume.

Tous les composés créés dans le cadre du projet NEREIDE ont été fabriqués en introduisant une poudre à la fois par un procédé sec et un procédé humide – à l’exception des composés traditionnels de référence. En ce qui concerne le contenu du RAP à utiliser pour chaque typologie de composé, le pourcentage maximum de réutilisation a été identifié en assurant le respect contemporain de deux exigences fondamentales :

  • définition d’une granulométrie composée apte à garantir l’obtention d’une texture superficielle spécifique de la couche finie nécessaire à la réduction de la génération de bruit ;
  • une résistance adéquate à la fatigue des mastics produits avec le pourcentage maximum de RAP qui n’affecte pas la durée de vie de la surface.

Une autre étape a été l’identification des additifs nécessaires à la réduction des températures de mélange et de pose , à la fois grâce à des mesures rhéologiques sur le bitume avec un rhéomètre rotatif, et au moyen de mesures de maniabilité effectuées sur les composés lors de leur épaississement avec un analyseur de distribution de pression giratoire (GPDA).

LES SITES D’EXPÉRIMENTATION 

Les tronçons ou l’objet routier d’intervention ont été choisis sur la base d’un indice de priorité lié à la présence contemporaine de plusieurs écoles et de plus de 800 personnes exposées à des niveaux de bruit quotidiens supérieurs à 65 dB(A). a été précédée par l’enlèvement de la surface précédente pour une épaisseur de 4 cm. Les parties les plus endommagées de la route ont également été rénovées grâce à la reconstruction de la couche de liaison. Les zones à rénover ont été identifiées grâce à la surveillance des caractéristiques structurelles de la surface existante avec un déflectomètre à masse tombante (FWD) et à l’enregistrement constant des couches avec le radar à pénétration de sol (GPR).

Le premier site expérimental mesure 2 400 mètres de long. Il a été identifié sur la « SRT 439 Sarzanese-Valdera » dans la ville de Massarosa (LU), dans les quartiers de Quiesa et Pian del Quercione. Le deuxième tronçon de route est long d’environ 3 000 m et se situe le long de la SRT 71 « Umbro-Casentinese » dans les villes d’Arezzo (dans les quartiers de Rigutino, Policiano et Il Matto), et de Castiglion Fiorentino (AR).

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Image 4 – La réalisation du site expérimental : l’enlèvement de la surface existante et la pose de la nouvelle couche de roulement

  

Les typologies des composés déposés sur le Site I étaient:

  • 2 composés chauds de contrôle « traditionnels », dont :

➢ un composé de drainage 0-12 ;

un composé d’asphalte 0-12 Splittmastix (SMA) ;

  • 4 composés « chauds » innovants, contenant de la poudre de caoutchouc à granulométrie irrégulière, dont :

deux avec granulométrie « ouvertes » (procédé sec et humide) ;

deux avec granulométrie « calibrée par écart » (procédé sec et humide).

Les typologies de composés déposées sur le Site II étaient 6 composés « chauds » innovants contenant de la poudre de caoutchouc et des broyages (RAP) ; en particulier :

  • 4 dont la granulométrie est inégale :

deux avec granulométrie « ouvertes » (procédé sec et humide) ;

deux avec granulométrie « calibrée par écart » (procédé sec et humide) ;

deux avec granulométrie « dense » (procédé sec et humide) ;

 

L’ENREGISTREMENT DES CARACTÉRISTIQUES SUPERFICIELLES : SUIVI ANTE ET POST-OPÉRATOIRE

Des campagnes de surveillance ont été menées sur les sites faisant l’objet de l’intervention. Ils ont été réalisés pour enregistrer les indicateurs sonores, structurels et fonctionnels afin de quantifier les bénéfices obtenus suite à une approche avant-après. De plus, le suivi de ces indicateurs a permis d’enregistrer leur évolution au cours du temps comme conséquence du passage du trafic. L’évaluation des caractéristiques superficielles a été réalisée en référence à la macro texture, la régularité et l’adhérence. Les profils pour le calcul des indices de macrotexture et de régularité ont été obtenus grâce à un profilomètre laser. La macrotexture a été évaluée en référence à l’ETD, tandis que la régularité en termes d’IRI.

Les mesures d’adhérence ont été effectuées à l’aide d’un skiddomètre BV11. Elles ont été exprimées en référence aux BPN, CAT et F60 (selon le modèle des IFI). Ces indicateurs font partie des indicateurs de performance vie (Life Performance Indicators – LPI) qui représentent les indices de suivi des impacts du projet. Trois sessions de surveillance ont déjà été effectuées pour la texture, l’adhérence et la régularité sur le Site I de Massarosa (LU) et une session de surveillance pour le Site II à Arezzo et Castiglion Fiorentino (AR). Les résultats sont pleinement satisfaisants.

Nereide Picture 5 – The temperature control during the laying of the compounds..jpg

Image 5 – Le contrôle de la température pendant la pose des composés. La température est inférieure d’au moins 40 °C à celle des composés chauds traditionnels

L’ANALYSE DES AVANTAGES

Afin de quantifier la consommation d’énergie matérielle, ainsi que le rejet de CO2 et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (APH) dans l’environnement associé à cette intervention, une analyse quantitative des bénéfices obtenus de la mise en œuvre du projet a été réalisée. Les résultats ont montré que la production de composés avec une technologie à chaud et l’utilisation de matériaux recyclés permettent une réduction importante de l’impact environnemental associé à la construction des . Ils représentent donc une alternative valable aux technologies traditionnelles et sont en mesure de respecter pleinement les résultats « éco-environnementaux » attendus. En particulier, l’utilisation de matériaux recyclés réduit l’élimination des déchets dans les décharges et, notamment en ce qui concerne les broyages, elle permet des économies importantes par rapport aux matières premières vierges telles que le bitume et les agrégats. De plus, la réduction des températures de production et de pose (Photo 5) permet d’améliorer les conditions sanitaires des travailleurs.

ACTIVITÉS FUTURES

Des campagnes de surveillance sonore et fonctionnelle post-opératoire sont prévues sur le Site II au cours des prochains mois. Les nouveaux protocoles de mesure du bruit de roulement des pneus y seront expérimentés. La rédaction de lignes directrices contenant des indications utiles pour l’identification des technologies, des matériaux et des typologies d’intervention à utiliser sans affecter les performances mécaniques et les caractéristiques fonctionnelles des nouveaux revêtements routiers sera la tâche finale du projet.

 

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