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Résumé exécutif
La nanotechnologie Renolith améliore la résilience des chaussées et réduit les coûts de construction. Plusieurs clients et chercheurs indépendants ont constaté des économies de coûts de construction comprises entre 151 TP3T et 601 TP3T. Pour une route rurale australienne typique, les économies sont estimées entre 401 TP3T et 501 TP3T.
Pourquoi Renolith ? Présentation de l’étude de cas
La stabilisation consiste à améliorer un sol ou un matériau de chaussée, généralement par l'ajout d'un liant. Le recyclage in situ des matériaux de chaussée par stabilisation au ciment est une approche durable et économique pour la construction des couches de base des chaussées. Toutefois, cette approche présente des limites techniques, notamment les risques de fissuration par retrait et par fatigue, ainsi que le choix restreint de matériaux utilisables.
Renolith 2.0 est un adjuvant nanopolymère. Son comportement super-pouzzolanique améliore considérablement les propriétés mécaniques des matériaux liés par du ciment et réduit le risque de fissuration par retrait. Il permet la construction d'une couche de base de chaussée résiliente à partir de tout type de sol inorganique ou de matériau recyclé. Le procédé ne génère aucun déchet, utilise jusqu'à 1001 tonnes de matériaux recyclés et présente un faible empreinte carbone.
La nanotechnologie Renolith a fait ses preuves sur plus de 70 millions de mètres cubes.2 Des routes sans nids-de-poule existent dans le monde entier. Les premiers revêtements en Renolith sont encore en bon état après 15 à 25 ans, sans aucun signe de détérioration. Nombre de ces revêtements ont subi des conditions extrêmes (par exemple, des charges de fatigue élevées, des cycles de gel/dégel, des inondations de mousson).
Quel est le coût habituel d'une route ?
La valeur d'une route varie considérablement selon le contexte. L'éventail des valeurs potentielles est illustré dans Fiche d'information BITRE – Développement du réseau routier australien.
Le tableau 1 présente les estimations de la valeur actuelle [2015] des différents types de routes et la valeur de chaque type de route en équivalent-kilomètre de voie. On constate qu'un kilomètre de voie de chemin de terre dans l'arrière-pays est évalué à $150, soit 0,001 équivalent-kilomètre de voie, tandis qu'un kilomètre de voie d'un tunnel pavé en zone métropolitaine est évalué à $120 millions, soit 800 équivalent-kilomètre de voie.
La conceptualisation associée à la mesure de la valeur équivalente en kilomètres de voie permet de comprendre certains des problèmes liés à l'infrastructure routière, tels que la tendance croissante de la valeur de l'investissement et l'augmentation des coûts associés pour l'entretien, la reconstruction et la construction de nouvelles routes pour étendre le réseau.
La ’ valeur ’ d'une route ne se résume pas à son coût de construction, mais il existe une corrélation entre les deux. De plus, les coûts évoluent avec le temps. Après la pandémie de COVID-19, l'Australie a connu une forte augmentation du coût de construction des infrastructures, ce qui a entraîné… explosions de coûts. Certains types de routes sont plus touchés que d'autres, comme le montre le tableau ci-dessous (Source : Forum IPWEA).
Réduction des coûts de construction grâce à Renolith – exemple théorique
L'exemple ci-dessous illustre le coût approximatif (en $AUD de 2024) de la construction ou de la réhabilitation d'une chaussée rurale goudronnée typique, à l'aide de l'outil d'estimation des coûts disponible à l'adresse suivante : https://renolith.com.au/resources/
Le coût calculé est de $46 par m². Cela représente environ la moitié du coût de $92,20 par m² estimé par le conseil municipal d'Albury pour une chaussée rurale étanche.
En pratique, le coût de construction d'une chaussée stabilisée au ciment et renforcée au Renolith varie en fonction de divers facteurs tels que la qualité du matériau en place, le trafic, l'indice CBR de la couche de fondation, etc. Dans le pire des cas, ces facteurs peuvent engendrer un surcoût de $5 à $10 par mètre carré. À $56 par mètre carré, cela reste néanmoins 39% moins cher que le coût de référence de $92,20.
Réduction des coûts de construction - preuves
De nombreuses études et analyses de cas ont confirmé un coût de construction inférieur avec la stabilisation cimentaire renforcée par Renolith par rapport aux méthodes alternatives. Des économies de coûts de construction comprises entre 151 et 601 tonnes métriques ont été rapportées par différents organismes indépendants, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
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Déclaration
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économies sur les coûts de construction
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Source
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Type de source
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Suite aux premiers succès constatés lors des essais équestres précédant les Jeux de Sydney, nous avons par la suite utilisé la stabilisation au ciment avec Renolith comme procédé de construction de chaussées pour tous types de véhicules et pour l'accès piétonnier par tous les temps, depuis les routes et parkings pour poids lourds jusqu'aux chemins piétonniers. Nous sommes convaincus que notre investissement dans cette technique de construction sur tous les sites de Sydney représente une économie d'environ 601 000 tonnes par rapport au coût d'une construction conventionnelle de ces routes, ainsi qu'un gain de temps associé pouvant atteindre 501 000 tonnes. Ces économies ont été particulièrement avantageuses pour la préparation, la gestion et la coordination des travaux de réfection de la chaussée pour les Jeux de Sydney. |
60% |
Témoignage |
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Le Renolith, mélangé à du ciment et stabilisé, semble être la solution la plus efficace et la plus économique pour la rénovation des routes en terre battue, notamment pour celles où un rythme de construction continu est possible. La cadence de construction dépend uniquement de la disponibilité des matériaux sur le chantier (ciment, Renolith et eau, par exemple), des capacités de l'équipement et du savoir-faire des opérateurs affectés aux travaux. |
non précisé |
Rapport d'essai |
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Les techniques et procédés développés pour la construction de remblais en pergélisol et en zones marécageuses, utilisant des supports géotechniques remplis de sols inadaptés (tourbes et argiles gorgées d'eau, gelées et dégelées), permettent de réduire le volume de travaux et le coût de construction de 30 à 500 tonnes, tout en augmentant la durée de vie des ouvrages. Des résultats encourageants ont été obtenus quant à l'amélioration des propriétés physiques et mécaniques des sols renforcés. L'additif “ Nano Terra Soil ” (Allemagne), également connu sous le nom de Renolith, est particulièrement intéressant. |
30%-50% |
Article académique |
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Des calculs techniques et économiques, prenant en compte les coûts de production réels, ont montré que l'utilisation de couches de terrains locaux fortifiés au lieu de bases de matériaux de pierre importés d'une résistance équivalente conduit à une diminution du coût total de la construction de 20 à 60 %. |
20%-60% |
Article académique |
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Pour la comparaison des coûts, nous avons conçu des chaussées souples pour différentes intensités de trafic (2 msa, 5 msa et 10 msa) conformément à la norme IRC37:2001. Une chaussée d'un kilomètre de long a été conçue, comportant deux voies de 7,5 m de large et une chaussée de 12,5 m de large. L'utilisation de Renolith permet de réduire le coût de construction de la chaussée de 15 à 281 TP3T environ. |
15%-28% |
Article académique |
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Les adjuvants pour ciment donnent généralement de bons résultats, mais ils sont très coûteux. Renolith a été appliqué avec succès dans des zones où les matériaux de construction étaient indisponibles, grâce à l'utilisation des matériaux présents sur place. Dans plusieurs cas, du sable pur, voire des matériaux argileux, ont permis de réaliser avec succès des couches de fondation. Bien que le coût initial du produit puisse paraître élevé, des économies de près de 401 000 troubles ont été réalisées sur la construction des couches de chaussée, car aucun matériau de construction, quel qu'il soit, n'a été importé. |
40% |
Spécification |
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La technologie Renolith a été utilisée dans certains projets du Département des travaux publics de l'État d'Arunachal Pradesh, en Inde, et a permis de réaliser des économies de 20 à 301 000 à 301 000 roupies sur différents chantiers de construction de chaussées. Au Nagaland, un tronçon de route menant à la route du Nouveau Secrétariat à Kohima a été construit avec la technologie Renolith. Aucun problème n'a été constaté ces deux dernières années et la construction a été certifiée conforme à toutes les normes et spécifications requises par le Département des travaux publics du Nagaland. |
20%-30% |
Article académique |
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L'objectif de ce travail était de déterminer les types et les proportions optimales des composants des mélanges sol-ciment dont les propriétés peuvent être modifiées efficacement grâce à la technologie Renolith, jusqu'au niveau requis par les projets (en tenant compte des facteurs économiques). Ce mélange comprend les propriétés mécaniques et leur stabilité, la flexibilité, les propriétés de relaxation pour une utilisation prolongée et, par conséquent, une résistance accrue à la fissuration ; la résistance à l'eau ; la durabilité face aux intempéries ; et la possibilité d'utiliser le sol en place pour la construction de fondations (décharges, sites de compostage, etc.) et d'ouvrages étanches (remblais, accotements routiers, etc.). Nos données permettent de conclure qu'il est possible de réaliser des économies significatives. |
non précisé |
Analyses de laboratoire |
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.…NanoTerraSoil (alias Renolith) pour les routes, intégré à la couche de base, empêche les infiltrations d’eau. Résultat : l’asphalte résiste mieux car la couche de base ne se fissure pas et ne se déchire pas, même en cas de gel intense ou de fortes chaleurs. " Les coûts de construction sont réduits de 30% ", affirme le Dr Scheele. |
30% |
Article de presse |
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Les exploitants de l'autoroute du Brenner témoignent avec enthousiasme de ce procédé innovant : |
30% |
Article de presse |
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L'utilisation de Renolith permet de réduire les coûts de construction des chaussées de 20 à 400 tonnes métriques. Il n'est pas nécessaire d'importer des granulats aux spécifications requises ; les matériaux disponibles localement peuvent donc être utilisés. Renolith confère à la chaussée une flexibilité et une durabilité optimales et prévient la formation de fissures. |
20%-40% |
Article académique |
Réduction des coûts de construction – principes techniques
Guide Austroads sur la technologie des chaussées, partie 4D : Matériaux stabilisés (AGPT04D-19) états :
L'utilisation de la technologie de stabilisation pour stabiliser et recycler les matériaux destinés à la construction et à l'entretien des chaussées est largement reconnue comme une méthode rentable pour améliorer les performances à long terme et réduire les coûts totaux du cycle de vie des chaussées modernes à fort trafic.
Diverses techniques de stabilisation sont possibles, telles que la chaux, la stabilisation chimique, mécanique, au bitume expansé et au ciment. Chacune présente des avantages et des inconvénients. La stabilisation cimentaire in situ est courante et très rentable. Cependant, par Austroads AGPT04D-19:
La fissuration est le principal type de dégradation des matériaux liés par du ciment. Il existe deux formes principales de fissuration :
- fissures dues à l'hydratation et au retrait au séchage
- fissuration par fatigue.
Les chaussées granulaires non liées avec des revêtements de surface pulvérisés constituent le principal type de chaussée dans l'Australie rurale, représentant environ 90% de la longueur de toutes les routes revêtues.
L'utilisation de fondations cimentées avec enduits superficiels projetés est plus courante pour la réhabilitation des chaussées granulaires que pour les constructions neuves. À l'exception des chaussées provisoires, ce type de revêtement est rarement utilisé pour les travaux neufs en raison d'importants problèmes de fissuration liés au retrait.
Le retrait et la fissuration des matériaux cimentés sont généralement inévitables. Les fissures qui se propagent jusqu'à la surface de la chaussée créent des voies d'infiltration pour l'humidité, ce qui peut entraîner un décollement des interfaces entre les couches de la chaussée et/ou un affaiblissement des couches granulaires et de la fondation. L'étendue et la gravité de la fissuration dépendent de facteurs tels que le type et la teneur en liant, le type de matériau, la teneur en eau initiale et les conditions de séchage et de cure.
Bien que le module augmente avec la teneur en liant, le risque de fissuration par séchage/retrait augmente également avec la teneur en liant.
Pour les routes à trafic moyen à élevé, la résistance minimale à la compression non confinée (RCNC) à 28 jours est de 2 MPa afin de garantir un matériau cimenté présentant une résistance à la fatigue plus stable. Lors de la conception de nouvelles chaussées, ces matériaux sont généralement recouverts d'une couche de roulement minimale équivalente à 175 mm d'asphalte pour limiter la fissuration du ciment en surface.
Pour certaines routes peu fréquentées, des matériaux granulaires stabilisés avec des liants cimentaires à une résistance à la compression uniaxiale (UCS) de 1 à 2 MPa ont été utilisés, car on s'inquiète moins des effets néfastes de la fissuration par fatigue sur la durée de vie des revêtements bitumineux minces.
Une assise de chaussée granulaire non liée classique peut être constituée de 450 mm de roche concassée importée, tandis qu'une assise liée au ciment peut utiliser les matériaux locaux et atteindre une durée de vie en fatigue comparable pour une épaisseur deux fois moindre. La stabilisation au ciment est également beaucoup plus rapide, notamment parce qu'elle évite le déplacement de quantités importantes de matériaux de carrière. Logiquement, une chaussée deux fois moins épaisse et construite rapidement à partir de matériaux locaux coûtera beaucoup moins cher à construire. Cependant, les risques techniques (fissuration) doivent être gérés.
La nanotechnologie Renolith améliore les performances et surmonte les principales limitations des matériaux liés par du ciment. Elle :
- Réduit considérablement les fissures de séchage/retrait, même à forte teneur en liant cimentaire.
- Augmente la gamme des matériaux viables à lier (MTTB)
- Améliore les propriétés mécaniques du matériau lié (résistance à la compression, résistance à la flexion, module d'élasticité, résilience, résistance à l'eau)
- Améliore considérablement la durée de vie en fatigue de la couche liée
Ces avantages permettent d'envisager la stabilisation cimentaire dans des cas où elle ne le serait pas autrement. Par exemple, une couche de base fortement liée (RCu > 3 MPa) de 200 à 250 mm, renforcée par du Renolith et recouverte d'une fine couche de roulement bitumineuse, constitue une solution très économique et éprouvée, adaptée aux routes à fort trafic.
coûts du cycle de vie
La modélisation des coûts du cycle de vie dépasse le cadre de cet article. Toutefois, la nanotechnologie Renolith offre une excellente opportunité de minimiser ces coûts selon les principes suivants :
- Renolith améliore la résistance à la flexion et le module d'élasticité des matériaux liés par ciment. Pour une conception donnée (épaisseur de la base, taux d'épandage du liant, matériau à lier), cela peut se traduire par une augmentation considérable de la durée de vie en fatigue de la couche liée par rapport à une stabilisation au ciment seul. Il devient ainsi très facile et économique de concevoir des structures à longue durée de vie et capables de supporter un trafic plus intense. (Voir le ‘ Guide de conception Renolith 2.0 ’ via https://renolith.com.au/resources)
- Renolith améliore considérablement la résilience des matériaux liés. Il peut être utilisé dans des applications en milieu humide permanent. réduit considérablement le risque de dégradation et de défaillances prématurées dues à des événements tels que les inondations..
Conclusion
La stabilisation cimentaire est une méthode de construction routière intrinsèquement peu coûteuse, mais elle présente des limites techniques. Renolith La nanotechnologie réduit les risques de fissuration Ce procédé améliore les propriétés mécaniques des matériaux stabilisés au ciment, offrant ainsi de multiples avantages tels qu'une résilience et une durabilité accrues. Les avantages économiques directs se traduisent par une réduction des coûts de construction et des coûts du cycle de vie. Des économies sur les coûts de construction comprises entre 151 000 et 601 000 tonnes ont été rapportées par diverses instances indépendantes. Dans un scénario typique comme la construction ou la réhabilitation d'une chaussée rurale étanche, la réalisation de la fondation à partir d'un matériau in situ lié au ciment et renforcé par Renolith devrait permettre une économie de l'ordre de 401 000 à 501 000 tonnes par rapport à une fondation granulaire non liée.
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