Plongée dans l'univers du béton bitumineux

Utilisé depuis des décennies, le béton bitumineux dispose de caractéristiques extrêmement intéressantes. Utilisé en enrobé, enduit ou asphalte, il s’est imposé dans tous les domaines de la construction, des fondations jusqu’à la toiture. 

Introduisez le béton bitumineux dans votre projet de construction. Écologique et durable, il existe une recette idéale pour chaque type d’utilisation.

Les caractéristiques fondamentales du béton bitumineux 

Propriétés uniques et atouts clés pour la construction

Le béton bitumineux est un mélange : 

• 94% à 95% : granulats de pierre; 

• 5% à 6% : asphalte liquide. 

Les granulats de pierre offrent le squelette du béton bitumineux, tandis que l’asphalte lie les gravillons entre eux et les protège contre les intempéries. Combinés, ces différentes couches donnent à ce produit des caractéristiques très intéressantes.  

Durabilité et résistance 

La durabilité est la capacité du béton bitumineux à résister : 

• Aux intempéries; 

• Au trafic routier (lorsqu’il est utilisé comme couche de roulement);

• À l’oxydation; 

• À l’humidité. 

La durabilité du béton bitumineux dépend donc directement de ces variables. 

Justement, bien que le béton bitumineux soit un matériau résistant, il pourrait l’être encore davantage si sa composition chimique se trouvait mieux maîtrisée. En effet, les spécialistes savent que la durabilité de ce matériau pourrait être prolongée s’ils arrivaient à mieux comprendre les interactions entre : 

• Les additifs; 

• Les matériaux recyclés; 

• Les agrégats; 

• L’asphalte liquide. 

Ce qui est sûr, c’est que l’ajout plus ou moins important de l’un ou l’autre de ces composés affecte les autres éléments, et donc les caractéristiques physiques globales des mélanges bitumineux. 

Par exemple, diminuer la quantité d’asphalte et opter pour des agrégats plus grossiers, réduit la formation d’ornières lorsque le béton bitumineux est utilisé comme couche de roulement sur les chaussées. Seuls problèmes de ce mélange : 

• Il se fissure plus rapidement; 

• Il est moins maniable; 

• Il dure moins longtemps. 

Par conséquent, ce qui est gagné d’un côté, est perdu de l’autre. 

Souplesse et imperméabilité 

Il y a plus de 60 ans, les Allemands ont utilisé le béton bitumineux pour réaliser des barrages, car ce matériau est : 

• Imperméable;  

• Flexible; 

• Résistant à l’érosion; 

• Autoréparateur; 

• Plus économique que l’argile.

La souplesse de ce matériau est telle que des études sont aujourd’hui menées pour construire des barrages en béton bitumineux dans des zones hautement sismiques. 

L’incroyable souplesse du béton bitumineux dépend de sa teneur en bitume. Plus les couches du mélange en sont riches et plus elles résistent à une déformation axiale importante. 

Adhérence et sécurité

Ces caractéristiques sont avant tout celles des bétons bitumineux noirs. Il s’agit bien évidemment d’un enrobé de chaussée, dont l’adhérence garantit la sécurité des usagers de la route. Ce matériau est produit à chaud dans une centrale d’enrobage. On trouve notamment : 

• Les BBTM (bétons bitumineux très minces); 

• Les BBUM (bétons bitumineux ultra-minces). 

Pourquoi ces différents types de béton bitumineux? Rappelez-vous ce que nous avons dit un peu plus tôt : le mélange change les caractéristiques physiques des couches. Par exemple, pour le milieu urbain, des bétons bitumineux dérivés des BBTM sont utilisés. Ils contiennent : 

• Des granulats fins (0/6); 

• Une granulométrie discontinue (2/4); 

• Des liants spéciaux (bitume caoutchouc); 

• Moins de sable. 

Pour mieux comprendre ce qui sort d’une centrale d’enrobage, nous allons rapidement définir ce qu’est la granulométrie discontinue et donner des exemples de granularité permettant de réaliser un nouvel enrobé bitumineux. 

Une granularité discontinue est caractérisée par une différence de taille marquée entre les granulats. C’est-à-dire que l’on passe graduellement de fines particules à des granulats de plus grande taille, avant de rencontrer un palier marqué par une taille de gravillons si grande qu’elle met fin à la continuité granulométrique.    

À côté de la fine question de la granulométrie se trouve celle de la granularité. Nous parlons ici de la forme des granulats. Voici des exemples de bétons bitumineux se distinguant en fonction de leur granularité : 

• Le Microville : granulat poreux; 

• Le Colsoft et le Citychape : poudre de caoutchouc; 

• Le BBTM type 2 : dosage en sable plus faible.

Ces éléments permettent non seulement de jouer sur l’adhérence de l’enrobé bitumineux, mais aussi sur l’adhérence de la couche de roulement. Certains proposeront une excellente adhérence, tandis que d’autres seront moins performants sur ce critère. 

Réduction du bruit de roulement 

L’un des meilleurs béton bitumineux pour réduire les bruits de roulement est l’asphalte à matrice pierreuse (SMA, pour Stone Matrix Asphalt). D’ailleurs, cet enrobé bitumineux propose également une excellente adhérence et une sécurité accrue par temps de pluie. 

En effet, le SMA réduit les éclaboussures entre les roues et la chaussée. Ainsi, en plus de réduire les bruits de roulement, il limite également les risques d’aquaplanage. Certes, ce risque est totalement inexistant dans une allée bien réalisée, mais pour ce qui est des bruits de roulement, il tire son épingle du jeu. 

Facilité de mise en oeuvre 

Le béton bitumineux que nous avons évoqué jusqu’à présent, c’est-à-dire souple, imperméable, adhérant ou encore sécuritaire, concerne principalement le pavage en asphalte. 

Le pavage en asphalte est assez simple à mettre en oeuvre, à condition d’en connaître les éléments indispensables : 

• Base; 

• Sous-base; 

• Couche de fondation; 

• Drainage; 

• Épaisseur après compactage; 

• Conditions météorologiques au moment de l’application. 

Nous verrons un peu plus loin d’autres utilisations, comme la toiture, les fondations ou l’aménagement paysager. 

Recyclabilité 

Les déchets routiers liés aux enrobés bitumineux sont appelés des fraisats d’enrobés. Ils sont : 

• 100% recyclables sur place; 

• 60% recyclables en centrale d’enrobage. 

Cela passe soit par le recyclage (traitement à chaud), soit par le retraitement (procédé à froid). 

Dans le cadre d’un recyclage à chaud, le bitume est régénéré par l’ajout d’adjuvants. En ce qui concerne le retraitement à froid, une émulsion de bitume est utilisée. Ces deux procédés peuvent avoir lieu sur place ou en centrale d’enrobage.

Utilisations et applications : comment le béton bitumineux transforme nos infrastructures?

Toitures et étanchéité 

L’enrobé bitumineux est de plus en plus utilisé pour réaliser l’étanchéité des toitures-parkings. La résistance de compression du béton bitumineux en fait un matériau idéal pour accueillir des véhicules tout en protégeant la couverture du toit. 

Même lorsque vous ne prévoyez pas de transformer le toit de votre habitation en parking, vous pouvez toujours utiliser le béton bitumineux pour étanchéifier votre toit. Avec ce matériau, votre toiture dépassera les 35 ans de durée de vie. 

Fondations et sous-couches

Le béton bitumineux peut être utilisé comme sous-couche dans :

• Le collage des isolants; 

• L’isolation des sols; 

• Comme écran pare-vapeur. 

Il offre une excellente adhérence aux isolants comme le polystyrène expansé ou encore les panneaux de liège, de fibres de verre et de roche. 

L’isolation des sols permet de protéger un parquet d’une remontée d’eau par exemple, par application sur les panneaux d’isolation.

Enfin, lorsque les panneaux isolants sont dépourvus de tout pare-vapeur, l’application de béton bitumineux peut faire office de pare-vapeur. 

Bien évidemment, le béton bitumineux reste un enduit de fondation. Son nom ne doit pas vous faire penser qu’il pourrait servir à ériger des fondations. En réalité, il sert à étanchéifier les murs en béton ou en parpaings qui forment les fondations d’une maison. 

Aménagements paysagers

Par aménagements paysagers en béton bitumineux, il faut entendre enrobés. Elles permettent de couvrir de grandes surfaces par une autre matière que le gravier ou le gazon. L’enrobé drainant mis en place permet de maîtriser la circulation des eaux pluviales et vous permet de regagner facilement votre domicile.  

Composition et processus de fabrication du bitume

Les ingrédients du succès : composition chimique de l'enrobé

L’asphalte est le résultat d’un mélange complexe de molécules organiques qui varient grandement de l’une à l’autre. On dénombre notamment les molécules suivantes : 

• Carbone; 

• Hydrogène; 

• Hétéroatome d’azote; 

• Sulfure; 

• Oxygène; 

• Vanadium; 

• Nickel.  

Certaines sont polaires (c-à-d qu’elles se dissolvent dans l’eau), et d’autres sont apolaires. C’est justement ici que tout pourrait se jouer. Les hétéroatomes, bien que présents en bien plus faible quantité molaire que les hydrocarbures, joueraient un rôle majeur dans le fonctionnement et la polarité des autres molécules.

Les scientifiques supposent donc que les différences majeures entre bétons bitumineux proviendraient de ces interactions moléculaires. 

Comment est fabriqué le béton bitumineux?

Il est fabriqué dans des centrales à enrobés. Ce sont des usines qui peuvent être fixes ou mobiles. Elles chauffent des gravillons et du sable liés par du bitume. La température de fabrication de l’enrobé est d’environ 150°C. 

Une fois appliqué au sol, il prend dès que sa température passe en dessous de 90°C. C’est la raison pour laquelle, à peine posé, des rouleaux compresseurs passent dessus de manière répétée pour le compacter.  

Bitume ou asphalte: quelles différences?

Le bitume est issu d’un mélange d’hydrocarbures. Il est : 

• Adhésif; 

• Malléable; 

• Imperméable. 

Il est transporté à une température comprise entre 150°C et 180°C. 

L’asphalte est une composition de bitume et de granulats fins. Son utilisation se fait à 200°C sur les chantiers. 

Conseils pratiques pour la pose du béton bitumineux 

Préparatifs essentiels : ce qu'il faut savoir avant de poser la couche de roulement

Étape 1 : La planification du chantier

Avec le béton bitumineux, votre marge de manœuvre est faible pour effectuer des correctifs une fois les travaux débutés. Vous devez donc prévoir un plan qui indique quoi faire et dans quel ordre : 

• Surface exacte à goudronner; 

• Pente; 

• Évacuation de l’eau; 

• Point de départ et d’arrivée. 

Étape 2 : Terrasser 

Pour poser du béton bitumineux, il est important de retirer environ 8 po (20 cm) de terre qui correspondent à l’épaisseur des couches du produit à couler. Cette opération de terrassement doit inclure : 

• Le nivellement; 

• La pente; 

• Le drainage. 

Une fois ces éléments réalisés, vous pouvez aplanir la zone. 

Étape 3 : L’empierrage

Il s’agit de poser un film géotextile pour étanchéifier le sol. Ensuite, mettez en place une chape faite de graviers pour stabiliser le terrain, puis tassez avec un rouleau compresseur. Les bordures, les caniveaux et le système d'évacuation des eaux pluviales sont mis en place à ce moment-là. 

Étape 4 : goudronner

Posez le goudron en fonction du type de revêtement que vous avez choisi : 

• Bitume à granulométrie 0/14 ou 0/20; 

• Enrobé;

• Enrobé bitumineux;

• Goudronnage bicouche; 

• Enrobé drainant. 

Certains bétons bitumineux peuvent se poser à froid, comme l’enrobé, tandis que d’autres, comme le bitume à granulométrie 0/14 ou 0/20 doivent être posés à chaud. Dans ce cas, un engin se déplacera chez vous en transportant le matériau brûlant, afin de pouvoir le couler sans qu’il ne refroidisse. 

Les meilleures pratiques pour une pose efficace et durable

Faites attention à la météo. La pose d’asphalte demande des températures comprises entre : 

• 4°C et 18°C (40°F et 65°F) pour l’atmosphère; 

• 10°C et 21°C (50°F et 70°F) pour la chaussée. 

Il ne faut surtout pas qu’il gèle la nuit suivante, afin de ne pas gêner la prise. Par conséquent, au Québec, la meilleure période pour couler du goudron bitumineux se situe entre mai et septembre. 

Les fondations sont extrêmement importantes pour supporter le poids de charge des véhicules. C’est pourquoi, une fois le géotextile posé, repassez le rouleau compresseur sur la surface. Faites la même chose une fois l’empierrage réalisé pour tasser le tout.

Le compactage vous permet d’atteindre un volume d’air idéal de 8% dans le matériau, mais aussi d’empêcher l’eau d’imbiber la couche de roulement.  

Quels sont les différents types de bitume?

Le béton bitumineux à froid ou à émulsion 

On parle d’enrobé coulé à froid (ECF) à une température inférieure à 30°C. Voici les classes de température pour mieux s’y retrouver : 

• 5°C à 30°C : à froid; 

• 80°C à 100°C : tiède; 

• 100°C à 130°C : semi-tiède; 

• 140°C et plus : à chaud. 

Les ECF comprennent différents types de béton bitumineux : 

• Les enrobés coulés à froid; 

• Les coulis bitumineux. 

Les ECF proprement dits sont des enrobés de surface. Ce sont eux qui apportent à la bande de roulement son excellente adhérence. Leur granularité dépasse les 6 mm, pour une teneur en fines comprise entre 6% et 12% et un module de richesse inférieure à 4. Une émulsion de polymère est souvent utilisée comme liant. 

Les coulis viennent avant la pose d’une bande de roulement. Ils sont imperméabilisant et préparent la pose de la couche de roulement. Leur granularité est toujours inférieure à 4 mm. La présence de fines est d’au moins 12%, avec un module de richesse qui dépasse 4. 

Le béton bitumineux drainant : un revêtement plus sécuritaire

L’enrobé drainant se compose de gravillons possédant une granularité de 0/6, 0/10 ou 0/14, particulièrement dure, et avec un pourcentage de vide compris entre 20% et 30%. Il est idéal pour construire une couche de roulement ou pour renforcer une chaussée existante. 

Il se retrouve sur tous les grands projets routiers : 

• Routes de campagne; 

• Routes nationales; 

• Autoroutes. 

Ce type d’enrobé réduit le bruit de la circulation (4% à 8%), limite les risques d’aquaplaning, diminue le reflet des feux durant les nuits pluvieuses. Par contre, il est sujet au verglas et à une usure précoce. 

Le béton bitumineux semi-grenu : esthétique et performance 

Le BBSG est un enrobé proposant une épaisseur de 3 à 9 cm (1 à 3 po). Avec une granularité de 0/10 ou 0/14, il s’utilise comme couche de roulement. Il est certes esthétique mais ne convient pas pour réduire les projections d’eau, à l’inverse du bitume drainant. 

Son adhérence est moyenne, de même que sa capacité à réduire le bruit de roulement des véhicules. Par contre, il résiste très bien à l’orniérage, au cisaillement, et est capable de limiter les fissures. 

Le béton bitumineux souple : flexibilité et résistance 

Le BBS possède une très grande flexibilité étant donné qu’il est mou. Ce type d’enrobé est donc déformable, mais ne résiste pas à l’orniérage. Ces caractéristiques en font un excellent matériau pour l’entretien des chaussées, grâce aux caractéristiques suivantes : 

• Grades mous 70/100 ou 160/220; 

• Module de richesse élevé; 

• Matrice continue. 

Ce béton bitumineux résiste très bien aux hivers agressifs, mais ne peut pas supporter un trafic dense comme le fait le BBME.  

Le béton bitumineux à module élevé : pour les zones à forte sollicitation

Le BBME est un enrobé structurant. Il est idéal pour les couches de liaison ou les couches de roulement, dès lors que les sollicitations du trafic sont fortes. Sa granulométrie est de 0/10 ou 0/14, avec un module de rigidité élevé. L’épaisseur du BBME est généralement comprise entre 4 et 9 cm à chaque couche.

Il s’utilise pour : 

• Les autoroutes;

• Les rampes d’accès; 

• Les voies de bus; 

• Les voies lentes. 

Le béton bitumineux mince : un trottoir délicat

Il figure parmi les revêtements mince et très mince, aux côtés des BBDr et BBTM. Son épaisseur est inférieure à 4 cm (1½ po) et son drainage demande un support cohésif qui assure son imperméabilité. 

Difficile à mettre en place, il est très très délicat à poser lors de chantiers réalisés en arrière-saison. Avec sa granulométrie de 0/10 ou 0/14, il est très facilement compactable et convient parfaitement aux parkings ou aux trottoirs. 

Évidemment, sa très faible épaisseur le rend totalement incompatible avec une chaussée très fréquentée. Il ne résiste que peu aux contraintes de cisaillement et se fissure relativement facilement. 

C’est la raison pour laquelle sa durée de vie n’est que de 8 à 10 ans, avec des dégradations accrues en hiver. Il doit être entièrement remplacé entre 10 ans et 14 ans d’usage.

Le béton bitumineux : une ère nouvelle dans la construction urbaine moderne

Finalement, cet article met en lumière l'impact significatif du béton bitumineux sur l'industrie de la construction. En offrant une combinaison unique de durabilité, flexibilité et facilité d'entretien, cette innovation a révolutionné la manière dont nous concevons et construisons nos infrastructures. Les avantages environnementaux, la résistance aux intempéries et la réduction des coûts de maintenance en font un matériau de choix pour les routes, les trottoirs et autres revêtements urbains. En adoptant le béton bitumineux, la construction moderne s'ouvre à un avenir où la solidité rencontre la durabilité, transformant ainsi notre paysage urbain tout en répondant aux défis contemporains de manière innovante et responsable.