Les émulsions de bitume sont utilisées dans de nombreuses techniques routières mises en œuvre à froid. Elles interviennent aussi bien dans la construction de chaussées neuves que dans les opérations d’entretien, de réparation ou de recyclage.
Leur utilisation permet notamment de réaliser des couches d’accrochage, des enduits superficiels, des enrobés à froid ou encore des graves-émulsion. La fabrication et la mise en œuvre à froid présentent également un intérêt pour réduire les consommations d’énergie et l’impact environnemental des travaux routiers.
Pourquoi utiliser des techniques à l’émulsion de bitume ?
L’un des principaux intérêts des techniques à l’émulsion réside dans leur mise en œuvre à froid. Contrairement aux procédés nécessitant le chauffage des matériaux, elles réduisent les dépenses énergétiques associées à la fabrication et contribuent ainsi à limiter les émissions de gaz à effet de serre.
La fabrication à froid permet également d’éviter la production de fumées et la formation de poussières liées au chauffage des matériaux.
Enfin, certaines techniques utilisent des matériaux provenant directement de la chaussée existante. Le recyclage à l’émulsion, réalisé en place ou en centrale, contribue ainsi à préserver les ressources en granulats et à limiter les transports de matériaux.
Quels sont les principaux usages des émulsions de bitume ?
Les émulsions de bitume peuvent être utilisées dans des travaux neufs comme dans des opérations d’entretien. On distingue deux grandes familles : les émulsions de répandage et les émulsions d’enrobage.
| Famille | Principaux usages |
|---|---|
| Émulsions de répandage | Couches d’accrochage, enduits superficiels d’usure, couches de cure et couches d’imprégnation. |
| Émulsions d’enrobage | Enrobés coulés à froid, enrobés stockables, graves-émulsion, bétons bitumineux à l’émulsion, retraitement en place et recyclage à l’émulsion. |
Quels sont les usages des émulsions de répandage ?
Les émulsions de répandage sont appliquées directement sur la surface d’une couche de chaussée. Selon l’usage recherché, elles peuvent remplir plusieurs fonctions :
- Assurer l’accrochage entre les couches
La couche d’accrochage permet de créer une liaison entre deux couches successives de la chaussée. Ce collage participe au fonctionnement de la structure telle qu’elle a été dimensionnée. - Réaliser un enduit superficiel d’usure
L’enduit superficiel d’usure (ESU) constitue une couche de roulement de faible épaisseur. Il est réalisé par la superposition de couches d’émulsion de bitume et de gravillons. - Protéger une couche de chaussée
L’émulsion peut également être utilisée en couche de cure. Elle protège notamment certaines couches constituées de matériaux traités aux liants hydrauliques ou de graves-émulsion. - Imprégner une couche granulaire
En couche d’imprégnation, le liant pénètre dans les éléments fins présents à la surface de la grave. Cette technique permet de stabiliser et de rendre hydrophobe sa partie supérieure sur plusieurs millimètres.
Quels sont les usages des émulsions d’enrobage ?
Les émulsions d’enrobage entrent dans la fabrication de différents matériaux routiers. Elles permettent de produire plusieurs familles de mélanges utilisées pour l’entretien, le reprofilage, le renforcement ou la réalisation de couches de chaussée :
- Les enrobés coulés à froid
Les enrobés coulés à froid, ou ECF, constituent une technique d’entretien de très faible épaisseur appliquée à la surface des chaussées. - Les enrobés stockables
Les enrobés stockables sont principalement employés pour l’entretien courant. Ils permettent notamment de réaliser des réparations localisées, de corriger certaines déformations ou d’effectuer de petits travaux. - Les graves-émulsion
Les graves-émulsion (GE) peuvent être utilisées pour le petit entretien, le reprofilage et le renforcement des chaussées. Elles peuvent également constituer une couche d’assise dans une chaussée neuve. - Les bétons bitumineux à l’émulsion
Les bétons bitumineux à l’émulsion (BBE) sont principalement destinés à la réalisation de couches de roulement.
Comment l’émulsion permet-elle de recycler une chaussée ?
Le retraitement en place et le recyclage à l’émulsion utilisent comme gisement de matériaux tout ou partie de l’ancienne chaussée. Ces techniques permettent ainsi d’entretenir ou de réhabiliter une structure routière en réemployant les matériaux déjà présents sur le chantier.
Cette approche limite le recours à de nouveaux granulats. Elle permet également de réduire les transports liés à l’évacuation des matériaux issus de l’ancienne chaussée et à l’approvisionnement du chantier.
Quelle place occupent les enrobés à l’émulsion ?
Les enrobés à l’émulsion représentent environ 5 % des enrobés utilisés en France pour la construction ou l’entretien des infrastructures routières, des voiries, des pistes cyclables et des aménagements urbains.
Ils peuvent être fabriqués en usine ou directement sur le chantier à l’aide d’un atelier de recyclage en place. Leur procédé de fabrication utilise des granulats, éventuellement des agrégats d’enrobés recyclés, et une émulsion d’enrobage, sans étape de séchage ni de chauffage.
Selon leur formulation, ces matériaux peuvent remplir différentes fonctions dans la chaussée :
- en couche d’assise, avec une grave-émulsion structurante ;
- en couche de reprofilage, avec une grave-émulsion de reprofilage ;
- en couche de roulement, avec un béton bitumineux à l’émulsion.
Ces solutions sont proposées depuis de nombreuses années pour les travaux routiers. Leur usage est stable depuis une dizaine d’années et les graves-émulsion, structurantes ou de reprofilage, représentent la majorité de la production.
Quel est le potentiel de développement des enrobés à l’émulsion ?
Les enrobés à l’émulsion peuvent être employés sur une large gamme de travaux routiers, jusqu’à des niveaux de trafic T3+, voire T2. Ils seraient ainsi adaptés à plus de 80 % du linéaire d’infrastructures en France métropolitaine.
Ce potentiel est particulièrement intéressant dans un contexte de réduction de l’impact environnemental des travaux routiers. L’absence de séchage et de chauffage lors de leur fabrication limite les besoins énergétiques. De plus, l’incorporation possible d’agrégats d’enrobés recyclés contribue à économiser les ressources.
Le développement de ces techniques constitue donc un enjeu pour la décarbonation du secteur routier et pour une utilisation plus sobre des matériaux.
Quels freins limitent encore leur développement ?
Malgré ce potentiel, l’utilisation des enrobés à l’émulsion repose encore souvent sur des démarches empiriques et sur des compétences développées localement.
L’une des difficultés concerne le mûrissement du matériau. Après sa mise en œuvre, son comportement mécanique évolue au cours du temps pendant sa montée en cohésion. Cette évolution doit être mieux connue afin de prévoir les performances de l’enrobé dans la chaussée.
D’autres questions restent à approfondir, notamment les mécanismes d’endommagement, le comportement en fatigue et les phénomènes d’autoréparation.
Par ailleurs, l’absence de critères, de protocoles expérimentaux et de coefficients de calage suffisamment établis limite le dimensionnement des structures de chaussée intégrant des enrobés à l’émulsion. Leur déploiement à plus grande échelle nécessite donc un cadre technique partagé par l’ensemble des professionnels de la filière.
Quel est le rôle du Projet National IDEE ?
Le Projet National IDEE – Infrastructures Décarbonées aux Enrobés à l’Émulsion vise à lever ces différents freins et à favoriser le développement des enrobés à l’émulsion dans les travaux routiers.
Ses travaux portent sur plusieurs axes complémentaires :
- Optimiser la formulation des mélanges : développer des essais adaptés et mieux prendre en compte l’incorporation de matériaux recyclés.
- Mieux connaître le comportement au jeune âge : renforcer la connaissance des enrobés à l’émulsion pendant leur montée en cohésion et leur mûrissement.
- Identifier les mécanismes d’endommagement : mieux comprendre la dynamique des dégradations afin d’améliorer le dimensionnement des chaussées.
- Adapter les procédés de fabrication et de mise en œuvre : accompagner une augmentation de l’utilisation de ces mélanges.
L’objectif est de disposer de méthodes de formulation, d’évaluation et de dimensionnement mieux établies afin de faciliter l’utilisation de ces solutions pour les couches d’assise, de reprofilage et de roulement.
Pour aller plus loin
Pour revenir sur le principe de ce liant routier, consultez la ressource tpdemain consacrée à l’émulsion de bitume. Elle présente sa composition et son rôle dans différentes applications routières.
Les émulsions sont notamment utilisées dans les enduits routiers. Pour replacer ces techniques dans la conception et l’entretien des infrastructures, le parcours Concevoir les chaussées routières présente les principales couches, structures et matériaux d’une chaussée.
Le Projet National IDEE permet d’approfondir les travaux menés sur les enrobés à l’émulsion, notamment sur leur formulation, leur mûrissement, leur comportement mécanique et leur dimensionnement.
