Technologie routière de pointe

L'un des lieux les plus importants pour l'avenir de l'asphalte se trouve dans le comté de Lee, en Alabama, au National Center for Asphalt Technology (NCAT) Pavement Test Track. Il s'agit d'une boucle de 1,7 mile de route asphaltée spécialement conçue et entretenue dans le cadre d'un partenariat de près de 40 ans entre la National Asphalt Pavement Association's Research and Education Foundation (NAPAREF) et l'université d'Auburn.

La piste d'essai des chaussées du NCAT est divisée en quarante-six sections financées par les départements des transports des États (DOT), la Federal Highway Administration (FHWA) et des partenaires du secteur privé, avec le soutien de fournisseurs et de fabricants tels qu'Astec. Depuis son achèvement en 2000, il s'est avéré essentiel pour tester les technologies de chaussée expérimentales dans un environnement de recherche sûr. Personne n'a été plus directement impliqué que Buzz Powell, qui a commencé à gérer la piste d'essai des chaussées du NCAT en 1999. Buzz a pris sa retraite de l'université d'Auburn en 2023 et occupe actuellement le poste de directeur technique de l'Asphalt Pavement Alliance (APA), mais il continue à soutenir à temps partiel l'équipe actuelle du NCAT dans son projet passion.

"L'objectif est de construire des chaussées d'essai et d'y faire circuler une flotte de camions pour les démolir afin que le NCAT puisse aider les agences à prendre des décisions éclairées concernant les mélanges et les matériaux, la conception structurelle des chaussées et leur préservation", a déclaré M. Powell.

Tous les trois ans, la piste est reconstruite et cette année marque le début du neuvième cycle de recherche. Tout comme sur les routes publiques, les travaux de fraisage sont échelonnés par tronçons afin que d'autres puissent rester ouverts à l'utilisation.

"D'habitude, le NCAT reconstruit environ un tiers de la voie et poursuit le trafic sur les deux tiers restants", explique M. Powell. "Cette fois-ci, il s'agissait d'un peu plus d'un tiers, ce qui a représenté un travail considérable. Habituellement, l'épaisseur du fraisage varie de trois quarts de pouce à un peu plus d'un pied de profondeur".

Mais cette année, les travaux de fraisage sont allés bien au-delà de ces fourchettes typiques, creusant jusqu'à des couches de cinq pieds de profondeur, et fraisant vingt-et-un des quarante-six tronçons de la voie ferrée.

"Ils ont enlevé une énorme quantité de matériau", a déclaré Powell, en faisant référence à l'équipe d'Astec et à leur RX-700. "Ce qui était différent dans le travail de fraisage cette fois-ci, c'est que le NCAT a demandé à [Astec] de cibler précisément les profondeurs moyennes prescrites pour chaque section, tout en conservant autant de douceur que possible. Il est facile de faire l'un ou l'autre, mais c'est un défi de faire les deux. C'était nécessaire parce qu'un fraisage en douceur aiderait le NCAT à poser ultérieurement les sections d'essai les plus lisses possibles".

L'équipe de fraisage d'Astec a su donner à la nouvelle équipe du NCAT Pavement Test Track exactement ce qu'elle voulait.

"Toutes les sections de la piste d'essai n'étaient pas fraisées à la même profondeur, mais elles étaient toutes axées sur la maniabilité", explique Tom Lenger, chef de produit, Recyclage routier chez Astec. "Pour y parvenir, nous avons décidé d'utiliser les doubles capteurs de moyenne (DAS).

Alors que les portes d'extrémité de fraisage traditionnelles ne surveillent qu'une longueur de travail de huit pieds environ, le DAS peut étendre cette fenêtre de surveillance jusqu'à trente pieds de long. Le système de nivellement calcule ensuite la moyenne de la profondeur de nivellement sur cette plus grande longueur, ce qui permet d'obtenir une fondation incroyablement lisse pour les chaussées qui la surplombent.

« Normalement, si vous heurtez une bosse sur la route, votre broyeur va immédiatement corriger la trajectoire, car vous vous trouvez dans cette fenêtre de huit pieds, alors qu'avec ce système, vous voyez à la fois l'avant, le milieu et l'arrière de la machine », explique M. Lenger. « Vous n'aurez pas de changements d'élévation aussi importants sur votre route. »

Le système DAS calcule la moyenne de la profondeur de coupe sur toute la longueur du ski, ce qui se traduit par des changements moins nombreux et moins brusques dans le tapis. Toute correction de profil effectuée de cette manière l'est non seulement avec plus de précision, mais aussi à un rythme plus progressif. Cela facilite le travail de l'équipe de pose.

"Le système de contrôle de la qualité et la qualité du broyage étaient tous deux exceptionnels", a déclaré M. Powell. "C'était du bon travail sur toute la ligne. Je pense qu'il s'agit d'un pas en avant par rapport aux travaux réalisés dans le passé. Si vous fraisez en douceur, il est plus facile de paver en douceur. Des sections d'essai lisses sont essentielles à une bonne recherche"

Le NCAT commencera à contrôler les données de performance une fois la reconstruction de la voie achevée. L'utilisation d'une technologie telle que le système de double capteur de moyenne peut avoir un impact direct sur le résultat final.

"Jusqu'à présent, les données pour les déclarations environnementales de produits (EPD) s'arrêtaient à la porte de l'usine, mais elles seront bientôt transmises au chantier", a déclaré M. Powell. "Lorsque vous faites fonctionner une fraiseuse et que vous atteignez votre cible dès le premier passage grâce à des systèmes de contrôle de précision, vous n'avez pas besoin d'effectuer des travaux supplémentaires pour corriger les défauts. Comme il n'est pas nécessaire d'effectuer des travaux correctifs ou des passages supplémentaires de la machine, il en résulte moins d'heures de travail et une chaussée à plus faible teneur en carbone. Des routes plus lisses seront encore plus importantes pour réduire l'empreinte carbone lorsque la phase d'utilisation sera envisagée.

Cependant, certaines sections ont dû être approfondies, suffisamment pour que le NCAT puisse les enlever à l'aide d'un bulldozer dans le cadre d'une nouvelle expérience spéciale.

"La plupart des sections d'essai de la piste d'essai des chaussées du NCAT sont construites sur une couche de forme locale de très haute qualité, idéale pour le contrôle des expériences. Dans ce cas, les performances en surface ne sont pas perturbées par les différences de fondation. Parfois, le transport à longue distance d'une couche de forme différente provenant d'un autre État est essentiel pour la recherche", a déclaré M. Powell. "Dans le cas de cette section de broyeur profond, le NCAT devait construire la section sur une couche de forme courante dans l'État du Mississippi.

Pourquoi les ingénieurs de la piste d'essai des chaussées du NCAT voudraient-ils enlever le bon matériau et le remplacer par une couche de fondation de moindre qualité ? L'objectif de l'expérience est de comparer une section existante construite avec une stabilisation au ciment conventionnelle à une nouvelle section construite avec une technologie innovante de remplacement du ciment.

"Le NCAT évalue une nouvelle technologie qui pourrait permettre de réduire la teneur en ciment et de stabiliser les couches grâce à l'utilisation d'une enzyme respectueuse de l'environnement", a déclaré M. Powell. "Il s'agit d'une approche de stabilisation à faible teneur en carbone. C'est la raison pour laquelle nous avons fraisé la section profonde.

Même à des profondeurs supérieures à 30 pouces, le RX-700 s'est montré à la hauteur. Pour ces profondeurs, le système de ski DAS a été retiré et l'équipe s'est mise au travail pour enlever le matériau par tranches d'environ dix pouces par passage. La machine est capable de découper des profondeurs allant jusqu'à 14 pouces et est disponible dans des largeurs de coupe allant de 6' 7" à 10' de large.

«Nous avons effectué trois levages de 25 cm avec la RX-700, et ce n'était pas uniquement de l'asphalte, nous avons également retiré beaucoup de sous-couches », ajoute M. Lenger. « L'ensemble des travaux a pris environ une semaine, mais nous avons été confrontés à tellement de situations différentes pendant cette période condensée que, dans des conditions normales, un entrepreneur ne verrait qu'une fois de temps en temps. Nous avons dû relever un défi différent chaque jour. »

La robuste RX-700 est dotée d'un moteur de 800 chevaux et était plus que capable de s'attaquer à tout ce que le NCAT Pavement Test Track pouvait lui lancer.

« Ce fut une expérience vraiment unique », a déclaré M. Lenger. « Nous apprécions beaucoup le travail accompli par le NCAT. Dans notre secteur, il y a les universités, les fabricants, les producteurs et les clients, et nous apprécions vraiment ce que le NCAT fait pour l'industrie. C'est pourquoi nous avons voulu participer à la reconstruction de leur piste d'essai. »

« Tout s'est très bien passé », a conclu Powell. « Bien sûr, l'équipe Astec est toujours formidable à côtoyer, et elle nous a été d'une grande aide au fil des ans. Il serait impossible de poursuivre nos recherches révolutionnaires sur la piste d'essai NCAT Pavement Test Track sans le soutien de partenaires industriels aussi exceptionnels. »