Le retour du béton Portland sur l'autoroute de l'Arizona pourrait bien démontrer l'intérêt du meulage au diamant comme alternative au meulage et au remplissage classiques. Les prévisions montrent que sur une période de 30 ans, les coûts d'entretien seront réduits de 3,9 milliards de dollars.
Cet article est basé sur un webinaire initialement organisé lors de la conférence technique de l'International Grooving and Grinding Association (IGGA) en décembre 2020. Regardez la démo complète ci-dessous.
Les habitants de la région de Phoenix souhaitent des routes lisses, belles et tranquilles. Cependant, en raison de la croissance démographique explosive et du manque de fonds pour maintenir ce rythme, l'état des routes s'est dégradé ces dix dernières années. Le Département des Transports de l'Arizona (ADOT) étudie des solutions innovantes pour entretenir son réseau routier et offrir le type de routes attendu par le public.
Phoenix est la cinquième ville la plus peuplée des États-Unis et continue de croître. Son réseau de routes et de ponts de 700 kilomètres est entretenu par le Département des Transports de l'Arizona (ADOT) dans la zone centrale. Il est principalement constitué d'autoroutes à quatre voies avec des voies réservées aux véhicules à haut trafic (VHT). Avec un budget de construction de 500 millions de dollars par an, la région réalise généralement entre 20 et 25 projets de construction sur un réseau routier à fort trafic chaque année.
L'Arizona utilise des chaussées en béton depuis les années 1920. Le béton peut être utilisé pendant des décennies et ne nécessite un entretien que tous les 20 à 25 ans. Pour l'Arizona, 40 ans d'expérience réussie ont permis son utilisation lors de la construction des principales autoroutes de l'État dans les années 1960. À l'époque, le bétonnage des routes impliquait un compromis en termes de bruit routier. À cette époque, la surface du béton est finie par étamage (on passe un râteau métallique sur la surface du béton perpendiculairement au flux de circulation), et les pneus roulant sur le béton étamé produisent un sifflement sonore et cohérent. En 2003, afin de résoudre ce problème de bruit, une couche de friction en caoutchouc bitumineux de 2,5 cm (AR-ACFC) a été appliquée sur du béton de ciment Portland (PCC). Cette couche assure un aspect uniforme, un bruit silencieux et un confort de conduite optimal. Cependant, la préservation de la surface de l'AR-ACFC s'est avérée complexe.
La durée de vie prévue de l'AR-ACFC est d'environ 10 ans. Les autoroutes de l'Arizona ont désormais dépassé leur durée de vie prévue et vieillissent. La stratification et les problèmes connexes posent des problèmes aux conducteurs et au ministère des Transports. Bien que le délaminage n'entraîne généralement qu'une perte d'environ 2,5 cm de profondeur de la chaussée (car l'asphalte caoutchouté de 2,5 cm d'épaisseur s'est séparé du béton sous-jacent), le point de délaminage est perçu comme un nid-de-poule par les usagers de la route et constitue un problème grave.
Après avoir testé le meulage au diamant, les surfaces en béton de nouvelle génération et la finition de la surface du béton par meuleuse à glissement ou microfraisage, l'ADOT a déterminé que la texture longitudinale obtenue par meulage au diamant offre un aspect velours côtelé agréable, de bonnes performances de conduite (comme le montrent les faibles indices IRI) et de faibles émissions sonores. Randy Everett et le Département des Transports de l'Arizona
L'Arizona utilise l'indice international de rugosité (IRI) pour mesurer l'état des routes, et ce chiffre est en baisse. (L'IRI est une sorte de donnée statistique sur la rugosité, qui est presque universellement utilisée par les institutions nationales comme indicateur de performance de leur système de gestion des chaussées. Plus la valeur est faible, plus la rugosité est faible, ce qui est souhaitable.) Selon les mesures IRI effectuées en 2010, 72 % des autoroutes inter-États de la région sont en bon état. En 2018, cette proportion était tombée à 53 %. Les routes du réseau routier national affichent également une tendance à la baisse. Les mesures de 2010 ont montré que 68 % des routes étaient en bon état. En 2018, ce chiffre était tombé à 35 %.
Face à l'augmentation des coûts et à l'insuffisance du budget, l'ADOT a commencé à rechercher, en avril 2019, de meilleures options de stockage que celles proposées précédemment. Pour les chaussées encore en bon état au cours de leur durée de vie nominale de 10 à 15 ans – et il est de plus en plus important pour le département de maintenir la chaussée existante en bon état – les options incluent le colmatage des fissures, le colmatage par projection (application d'une fine couche d'émulsion d'asphalte légère à solidification lente) ou la réparation des nids-de-poule. Pour les chaussées dépassant cette durée de vie nominale, une solution consiste à meuler l'asphalte détérioré et à poser un nouveau revêtement en caoutchouc. Cependant, compte tenu de l'étendue de la zone à réparer, cette solution s'avère trop coûteuse. Un autre obstacle à toute solution nécessitant un ponçage répété de la surface asphaltée est que l'équipement de ponçage endommagera inévitablement le béton sous-jacent, et la perte de béton au niveau des joints est particulièrement importante.
Que se passerait-il si l'Arizona revenait à sa surface d'origine en béton cellulaire ? L'ADOT sait que les routes en béton de l'État sont conçues pour assurer une stabilité structurelle durable. Le département a réalisé que si le béton cellulaire sous-jacent pouvait améliorer sa surface dentelée d'origine et créer une route silencieuse et praticable, la route réparée pourrait durer plus longtemps et nécessiter un entretien. De plus, son coût est bien inférieur à celui de l'asphalte.
Dans le cadre du projet sur la SR 101 au nord de Phoenix, la couche AR-ACFC a été retirée. L'ADOT a donc installé quatre sections d'essai afin d'explorer de futures solutions qui utiliseront le béton existant tout en garantissant la régularité, le silence de roulement et un bel aspect de la route. Le service a étudié le meulage au diamant et la surface en béton de nouvelle génération (NGCS), une texture au profil de sol contrôlé et à texture globalement négative ou descendante, développée pour une chaussée en béton particulièrement silencieuse. L'ADOT envisage également l'utilisation d'une meuleuse coulissante (un procédé par lequel une machine guide des roulements à billes sur la surface de la route pour améliorer les caractéristiques de frottement) ou du micro-fraisage pour la finition de la surface en béton. Après avoir testé chaque méthode, l'ADOT a constaté que la texture longitudinale obtenue par meulage au diamant offre un aspect velours côtelé agréable, une bonne expérience de roulement (comme l'indique la faible valeur IRI) et un faible niveau sonore. Le meulage au diamant s'est également avéré suffisamment doux pour protéger les zones de béton, notamment autour des joints, précédemment endommagées par le meulage. Le meulage au diamant est également une solution économique.
En mai 2019, l'ADOT a décidé de meuler au diamant une petite section de la SR 202, située dans le sud de Phoenix. La route AR-ACFC, vieille de 15 ans, était si meuble et stratifiée que des pierres étaient projetées sur le pare-brise, et les automobilistes se plaignaient quotidiennement des dommages causés par les projections de pierres. Le taux de sinistres dans cette région est plus élevé que dans d'autres régions du pays. Le trottoir est également très bruyant et difficile à conduire. L'ADOT a opté pour une finition au diamant pour les deux voies de droite de la SR 202, longue d'un demi-mile. Ils ont utilisé une pelle chargeuse pour retirer la couche AR-ACFC existante sans endommager le béton en dessous. Le service a testé cette méthode avec succès en avril, lors d'une réflexion sur les solutions de réutilisation de la route PCC. Une fois le projet terminé, le représentant de l'ADOT a constaté que les automobilistes quittaient la voie AR-ACFC pour la voie en béton poli au diamant afin de bénéficier d'une meilleure adhérence et d'une meilleure sonorité.
Bien que tous les projets pilotes n'aient pas été menés à terme, les premières conclusions sur les coûts indiquent que les économies liées à l'utilisation de revêtements en béton et au meulage au diamant pour optimiser l'apparence, la régularité et la qualité sonore pourraient réduire les coûts d'entretien de 3,9 milliards de dollars par an. Sur une période de 30 ans. Randy Everett et le Département des Transports de l'Arizona.
À la même époque, la Maricopa Government Association (MAG) a publié un rapport évaluant le bruit et la maniabilité des autoroutes locales. Ce rapport reconnaît la difficulté d'entretien du réseau routier et se concentre sur les caractéristiques sonores de la route. Une conclusion clé est que, compte tenu de la disparition rapide de l'avantage acoustique de l'AR-ACFC, « le traitement au diamant du sol devrait être envisagé plutôt que le revêtement en asphalte caoutchouté ». Parallèlement, un contrat d'approvisionnement en maintenance autorisant le meulage au diamant a été conclu. L'entrepreneur a été mandaté pour l'entretien et la construction.
L'ADOT estime qu'il est temps de passer à l'étape suivante et prévoit de lancer un projet de meulage au diamant de plus grande envergure sur la SR 202 en février 2020. Le projet couvre un tronçon de quatre miles de long et quatre voies de large, comprenant des sections en pente. La zone étant trop vaste pour être déblayée à l'aide d'une chargeuse, une fraiseuse a été utilisée. Le service découpe des bandes d'asphalte caoutchouté que l'entrepreneur en fraisage utilise comme guide pendant le fraisage. En permettant à l'opérateur de mieux visualiser la surface du PCC sous la couverture, l'équipement de fraisage peut être ajusté et les dommages au béton sous-jacent sont minimisés. La surface finale rectifiée au diamant de la SR 202 est conforme à toutes les normes de l'ADOT : silencieuse, lisse et esthétique. Comparé aux surfaces en asphalte, l'indice IRI était très favorable dans les années 1920 et 1930. Ces caractéristiques sonores comparables sont obtenues car, bien que le nouveau revêtement AR-ACFC soit environ 5 dB plus silencieux que le sol diamanté, après une utilisation de 5 à 9 ans, les résultats de mesure sont comparables ou supérieurs. Non seulement le niveau sonore du nouveau sol diamanté SR 202 est très faible pour les conducteurs, mais le trottoir génère également moins de bruit dans les communautés voisines.
Le succès de leurs premiers projets a incité l'ADOT à lancer trois autres projets pilotes de meulage au diamant. Le meulage au diamant de la boucle 101 Price Freeway est terminé. Le meulage au diamant de la boucle 101 Pima Freeway sera réalisé début 2021, et la construction de la boucle 101 I-17 jusqu'à la 75e Avenue devrait être réalisée dans les cinq prochaines années. L'ADOT surveillera la performance de tous les éléments afin de vérifier le maintien des joints, l'absence d'écaillage du béton et le maintien de la qualité sonore et de la conduite.
Bien que tous les projets pilotes n'aient pas été menés à terme, les données recueillies jusqu'à présent justifient l'utilisation du meulage au diamant comme alternative au meulage et au remplissage classiques. Les résultats préliminaires de l'étude de coûts montrent que les économies réalisées grâce à l'utilisation de revêtements en béton et au meulage au diamant pour optimiser l'apparence, la régularité et la qualité sonore peuvent réduire les coûts d'entretien jusqu'à 3,9 milliards de dollars sur 30 ans.
L'utilisation du revêtement en béton existant à Phoenix permet non seulement d'augmenter le budget d'entretien et de maintenir davantage de routes en bon état, mais aussi de minimiser les perturbations liées à l'entretien routier grâce à la durabilité du béton. Plus important encore, le public pourra profiter d'une surface de circulation lisse et silencieuse.
Randy Everett est un administrateur principal du département des transports du centre de l'Arizona.
L'IGGA est une association professionnelle à but non lucratif fondée en 1972 par un groupe de professionnels du secteur, dédiée au développement de procédés de meulage et de rainurage au diamant pour les surfaces en béton Portland et en asphalte. En 1995, l'IGGA a rejoint une filiale de l'American Concrete Pavement Association (ACPA), formant ainsi l'actuel Partenariat IGGA/ACPA pour la protection des chaussées en béton (IGGA/ACPA CP3). Aujourd'hui, ce partenariat est une ressource technique et un leader du secteur dans la commercialisation mondiale de surfaces de chaussée optimisées, de réparation et de protection des chaussées en béton. La mission de l'IGGA est de devenir la référence en matière de technologie et de promotion pour l'acceptation et l'utilisation correcte du meulage et du rainurage au diamant, ainsi que pour la préservation et la restauration du béton Portland.
Date de publication : 08/09/2021