Routes du futur Rencontres techniques inter-régionales 16 novembre 2009 Recherche, innovation et développement: Vers une nouvelle génération de routes Chantal de la Roche LCPC Session A2 : Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 1 Sommaire Quelle recherche sur les matériaux routiers du futur ? Vers un démonstrateur de route de cinquième génération Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 2 Matériaux routiers : contexte Méthode performantielle de formulation des matériaux routiers (France Æ Union Européenne) La méthode : Un matériau pour chaque besoin Optimisé sur des critères de performance En relation avec son usage sur la chaussée Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 3 Matériaux routiers : quelles performances ? (1) Approche historique : durabilité mécanique et dans le temps (du point de vue structurel) Ö Performances et méthodes associées identifiées et validées par rapport à un comportement terrain connu Mais… Ö Adaptation nécessaire au changement climatique Ö Augmentation des températures Ö Variations plus rapides Ö Adaptation aux modifications des chargements Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 4 Matériaux routiers : quelles performances ? (2) Et … dans la lignée du grenelle de l’environnement Matériaux économes en ressources et en énergie Matériaux à moindre impact sur l’environnement (émissions polluantes) Durabilité des propriétés d’usage (surface, bruit de roulement) Nouveaux matériaux adaptés à la multi modalité et la multi fonctionnalité nécessaires des routes du futur Récupération d’énergie Dialogue avec le véhicule Auto diagnostic… Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 5 Quels besoins pour ces nouvelles performances? Pouvoir mesurer une caractéristique et son évolution Essais et méthodes d’interprétation associées Résultats fiables, répétables et reproductibles Pertinence par rapport au terrain Déterminations d’indicateurs Mise en place de spécifications Æ normes Un cheminement long déjà engagé sur certains aspects ! Nécessité de disposer d’outils d’analyse globale (type ACV) pour faire une synthèse « pondérée » de toutes les performances Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 6 Matériaux routiers : Exemples de recherches en cours Matériaux à l’émulsion de bitume Recyclage des matériaux bitumeux Caractérisation environnementale Opération de recherche OPTIMIRR (2006 - 2011) OPTImisation des Matériaux routiers économes et Incorporant des Recyclés de la Route Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 7 Grave-émulsion Contexte Matériau à froid donc économe en énergie, adapté aux routes à faible trafic (maintenance) et au recyclage en place. Connu de longue date mais de façon locale et « empirique » Objectif des recherches Établir et formaliser les règles d’optimisation des matériaux bitumineux à l’émulsion En tenant compte des différentes étapes de leur cycle de vie Et de leur mode de fonctionnement dans la structure Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 8 Chantier expérimental de la RD 44 Collaboration LCPC/RST/CG 35 et l’USIRF Mise en œuvre de la grave émulsion Préparation de l’instrumentation de la chaussée 2ème étape 1ère étape Forage pour IMPLANTATION capteur profond 4ème étape 3ème étape VE A GR DE ION E LS H C U U M CO E E N E N IE SSE C 5ème U AN étape A CHAcquisition et suivi des données UinMsitu T A R T S B SU Mise en place des capteurs Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 9 Graves émulsion - Résultats actuels Ö Meilleure connaissance du comportement dans le temps des matériaux Suivi environnemental Formalisation et amélioration des méthodes de formulation Vers des guides et méthodologies d’étude permettant d’étendre l’usage de la technique Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 10 Recyclage des matériaux bitumineux (1) Recycler : Faire du neuf avec du vieux! Economie de ressources Economie d’énergie (retraitement en place) Avec des performances comparables aux matériaux neufs Situation actuelle… Expérience ancienne en France (années 70) mais nécessité d’un « coup d’accélérateur » pour formaliser et fiabiliser les solutions Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 11 Recyclage des matériaux bitumineux (2) Besoins de recherche Homogénéité des agrégats Potentiel de recyclabilité des constituants Mélange liant ancien – liant d’apport ? Fabrication d’agrégats en Laboratoire Détection de polluants dans les matériaux à recycler Méthode d’optimisation en laboratoire Comportement in situ (essai manège?) Compatibilité avec les liants végétaux? Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 12 Recyclage des matériaux bitumineux Compatibilité liant ancien – liant d’apport (1) Préparation d’échantillons modèles de laboratoire : Grain de calcaire Bitume 5,8% de vides Vieillissement simulé en laboratoire PAV (100°C, 2.1 MPa d’air, 8 jours) Concassage Mélange homogène ? Système multicouches Ajout de bitume neuf d’apport (160°C) Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 13 Recyclage des matériaux bitumineux Compatibilité liant ancien – liant d’apport (2) Suivi de la répartition spatiale des sulfates par micro-fluorescence X et micro-XANES en rayonnement synchrotron Zone d'accumulation de sulfates (S6) Zone bitumineuse Grain de calcaire Cartographie de la répartition en sulfates ¾ Pas de film de sulfates autour du grain de calcaire Ö re-mobilisation de la couche de bitume vieilli de l’agrégat ¾ Accumulation isolée de sulfates au coeur de la zone bitumineuse Ö mauvaise homogénéité du mélange entre bitume vieilli et bitume neuf d’apport Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 14 Propriétés environnementales Objectif Minimiser l’impact environnemental des matériaux Objectif des recherches Evaluer les impacts environnementaux Mettre au point des méthodes de mesure Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 15 Propriétés environnementales Mesure des émissions de fumées en laboratoire ÆDéveloppement d’un système de mesure d’émissions de fumées en laboratoire Acheminement des fumées dans la cheminée Echantillonnage Sonde de COT(e) Analyseur en continu des COT(e) Générateur de fumées : Malaxeur Bouteilles d‘ hydrogene et d‘air Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 16 Route du futur Quelle valorisation pour les produits de le recherche? Vers un démonstrateur de route de 5éme génération! Wow! Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 17 Forever open Road Insert the title of your presentation here D’après la présentation de Bob COLIS, pour le FEHRL Presented by Name Here Job Title - Date Octobre 2009 Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 18 La route de 5ème génération 1ère génération – La piste ? 2ème génération – la route pavée ? 3ème génération - la route lisse ? 4ème génération - la route continue / l’autoroute ? 5 ème génération ? Une réponse aux problèmes existants et futurs (Changement climatique, réduction du CO2, génération d’énergie) Réalisable grâce aux nouvelles technologies Doit être une solution pan-européenne à long terme Doit apporter d'énormes économies et d'énormes avantages Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 19 L’idée d’une route de 5ème génération Prise en compte de tous les besoins futurs • La route adaptable • La route automatisée • La route s’adaptant au changement climatique Adaptation aux futures demandes de déplacement Toujours ouverte Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 20 Système d’information intégré pour les conducteurs/la maintenance Informations incorporées sur la voie et la direction des véhicules Infrastructure incorporée dans les voies et la route Mesure ses propres conditions Plantations et dispositifs de capture du CO2 Réparation instantanée des fissures Systèmes électroniques incorporés de guidage des véhicules Stockage de la chaleur et récolte d’énergie Dispersion de la neige et du verglas Résistance aux inondations incorporée Préfabriqué Construction exempte de carbone Matériaux recyclés Forever open Road Redéfinition des transports autoroutiers pour le 21ème siècle Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 21 Les défis Comment la mettre en œuvre ? Nouvelle technologie Technologie récente Transfert de technologie des marchés proches Technologie existante Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 22 Qui fait le travail? G rill ed e ev u rro illa ge Com m unic atio n de s vé hicu les Au to s urv eilla nce Ba e tièr se ro u àb as ion cat c ar bo ne ni mu Com tion rica fab Pré Pré ci pi tati ons a bo nd a nt e s rgie e n d’é eil u c Re Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 23 La suite… Phase Phase 44 :: Projets Projets de de démonstration démonstration et et surveillance surveillance Niveau budgétaire Phase 3 : Développer les trois éléments Phase 1 : Développement du concept 2009 Phase 2 : Programme de travail de recherche et développement 2010 2011 2012 Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 2013 24 Participer Le programme est mené par les membres suivants du FEHRL : LCPC (France) BASt (Allemagne) DRI (Danemark) RWS DVS (Pays-Bas) TRL (Royaume-Uni) Le FEHRL recherche un support et un financement auprès : des gouvernements des institutions universitaires de l'industrie Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 25 Une nouvelle génération de routes? Un défi commun à relever! En partenariat entre l’administration, les maitres d’ouvrage et la profession Au niveau Français et Européen Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 26 Remerciements L. Wendling – LR Autun V. Gaudefroy – LCPC V. Mouillet – LR Aix B. Colis - TRL Merci de votre attention ! Routes du futur : Recherche, innovation et développement: vers une nouvelle génération de routes 27
