Vers des infrastructures de transport durables

24. Octobre 2019
Octobre 2019

Soucieux de contribuer au développement durable, le domaine des infrastructures de transport conçoit, développe et met en oeuvre de multiples innovations. Ces innovations doivent cependant être évaluées non seulement selon leurs aspects énergétiques et environnementaux, mais également en considérant la sécurité, la durée de vie et les couts. Ces multiples aspects sont illustrés ci-après, tout en présentant certaines activités du domaine de compétences en infrastructures de transport de Dr Nicolas Bueche la BFH.

Le défi des infrastructures durables

Tout comme l’ensemble de l’industrie, le domaine des infrastructures de transport est en capacité de proposer une contribution substantielle à la problématique du développement durable. Cet aspect est au coeur des activités du domaine de compétences en infrastructures de transport de la BFH qui s’intéresse à proposer des infrastructures plus sures pour les usagers, mais également au développement et à l’implémentation de techniques de construction et de réfection des chaussées davantage respectueuses de l’environnement et à la durabilité élevée. Ces différents aspects nécessitent des compétences multiples et complémentaires comme illustré ci-après.

Des matériaux de construction à faibles impacts

De manière générale, deux pistes sont privilégiées afin de proposer des matériaux bitumineux à faibles impacts énergétiques et écologiques.
L’incorporation d’une teneur en agrégats d’enrobé1 la plus élevée possible est souvent privilégiée. Les projets d’entretien et de réfection engendrent la déconstruction de grandes quantités de matériaux qu’il est indispensable de valoriser et réutiliser, si possible sous la forme de couches liées (bitumineuses), sous peine de les voir mis en décharge. Bien que le recyclage dans les enrobés ne soit pas une technique nouvelle, les besoins en ce qui concerne la recherche et le développement sont élevés, ceci dans le but de répondre à la volonté d’augmenter la teneur en matériaux recyclés tout en garantissant des performances et une durée de service satisfaisantes. Pour cela, les aspects relatifs à la formulation, la technique de production et à l’optimisation des performances mécaniques des enrobés sont au coeur des investigations.
Outre l’augmentation de la teneur en matériaux recyclés, la diminution des températures de production et de mise en oeuvre est également une piste de plus en plus suivie. Comme illustré dans la figure 1, la production d’enrobé tiède (Warm mix asphalt) ou froid (Cold mix asphalt) permet d’envisager des économies substantielles d’énergie, ceci tout en réduisant les émissions. On pourra mentionner le projet de recherche VSS 2017/327 mené actuellement par la BFH en collaboration avec IMP Bautest AG, projet qui a pour but l’évaluation des performances et du domaine d’application des enrobés à froid en tant que couche de portance et de liaison.
Figure 1 : Comparaison entre enrobé à chaud, tiède et froid (Source : Eiffage Travaux Publics)
Parmi les aspects environnementaux, on pourra relever la problématique du bruit routier, généré par le contact entre les pneumatiques et la chaussée, qui est également au coeur des préoccupations. Afin de lutter contre le bruit, des mesures d’assainissement à la source sont privilégiées, ce qui conduit au développement d’enrobés phono-absorbants qui doivent présenter des performances acoustiques élevées tout en atteignant une durabilité (performances mécaniques) satisfaisante. La conjugaison de ces deux domaines de performances pour un enrobé constitue un défi majeur, car ces deux performances ne vont pas de pair, comme illustré dans la figure 2. Sur la base des connaissances actuelles, on peut en effet estimer que la durée de vie mécanique d’un enrobé phono-absorbant est d’environ 10-12 ans, soit la moitié de celle d’un enrobé standard ; les performances acoustiques étant très variables. Pour cela, différentes recettes ou additifs ont été développés, ceci dans le but de proposer des enrobés phono-absorbants à longue durée de vie. On pourra mentionner les investigations récentes de la BFH avec l’utilisation de fibres dans les enrobés phono-absorbants devant permettre de réduire leur sensibilité à la perte de gravillons.
Comme mentionné précédemment, la réduction des émissions et de la consommation d’énergie est importante, mais cet aspect ne peut être considéré sans tenir compte de la durée de service des matériaux. Ainsi, malgré une température de production (>200 °C) et de pose élevée comparativement aux enrobés classiques, l’asphalte coulé routier présente assurément une alternative crédible si l’on considère sa durée de vie (il n’est pas rare de trouver des ouvrages en bon état de service dont l’asphalte coulé a plus de 35 ans). Fort de ce constat et reconnaissant le potentiel du matériau, les compétences BFH dans le domaine de l’asphalte coulé routier ont également été développées et on pourra mentionner le projet VSS 2018/331 en cours dans lequel une méthode d’essai pour une évaluation rapide de l’asphalte coulé routier doit être développée.

Des techniques d’entretien durables

Le recours à des techniques d’entretien ou de construction permettant de réduire l’apport de matériaux neufs, limiter la quantité de déchets générés ainsi que diminuer la durée des travaux fait l’objet d’une demande croissante. Ainsi, de nombreuses techniques d’entretien font leur apparition et leur évaluation et développement font également partie des activités menées à la BFH.
Parmi les activités en cours dans ce domaine au sein de la BFH, nous pouvons mentionner les projets de recherche Innosuisse relatifs à une technique de renforcement innovante avec chaussée composite (enrobé bitumineux – béton de ciment) ou alors le projet dans lequel la problématique de chaussées avec grilles de renforcement préenrobées de bitume est étudiée. Ce projet fait par ailleurs l’objet de plusieurs planches d’essais dont la première a été construite en aout 2019 sur le réseau du canton de Berne.
Abbildung 2: Vakuumgehaltsverhältnis - akustische Leistungsfähigkeit/ Dauerhaftigkeit von schallabsorbierendem Asphalt (Quelle: ASTRA/OFEV, Lärmarme Strassenbeläge innerorts: Schlussbericht 2007)

Des enjeux divers et des compétences multiples

Comme illustré, le domaine des infrastructures de transport développe de multiples innovations afin de proposer des infrastructures durables soit avec réduction de la consommation d’énergie et des émissions, le tout en optimisant également la durée de service et la sécurité des usagers. Les besoins en matière de recherche appliquée, de formation et de formation continue sont élevés, mais requièrent également des compétences diverses pour lesquelles les différents domaines d’activités présents au sein de la BFH constituent assurément un atout.
Figure 3 : Construction d’une planche d’essais avec grilles de renforcement (Source : BFH)

Domaine de compétences en infrastructures de transport

Le domaine de compétences en infrastructures de transport s’intéresse aux domaines de la route, du rail et des aéroports, l’accent étant mis principalement sur les chaussées routières. Les thématiques traitées concernent d’une part la conception et les analyses de sécurité, mais également les matériaux, la construction et la réfection des chaussées ainsi que la gestion de l’entretien.  Différents CAS ainsi qu’un MAS « Infrastructures de transport » ont par ailleurs été développés en collaboration avec la VSS et sont proposés à la BFH depuis fin 2017.
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