Réduction du bruit: les «silencieuses» routesen béton s’impo

Aujourd’hui, la hausse constante des nuisances sonores dans les transports est principalement due au bruit des pneus sur la chaussée, en particulier lorsque la vitesse est supérieure à 20 km/h.[1] Ces émissions acoustiques résultent de l’interaction entre les propriétés de la surface de la chaussée et le profil des pneus. Le pneu génère des vibrations qui émettent des ondes sonores, pendant que des effets de compression et de décompression au niveau de la surface d’appui des pneus produisent un bruit de roulement dû à l’écoulement d’air.[2] Comme les deux mécanismes sont influencés par la texture de la chaussée, le choix du revêtement est déterminant.

Les revêtements en béton: une solution plus silencieuses et à long terme dans la construction routière

Les routes en béton sont considérées à tort comme des surfaces de chaussée «bruyantes» par rapport à l’asphalte. Mais ce préjugé est contredit par l’utilisation d’approches innovantes telles que le béton lavé. Cette variante particulière du béton, dont les granulats sont dégagés, ne produit pas seulement un effet positif sur le plan esthétique, mais également sur le plan acoustique. Selon des études autrichiennes menées sur une longue période, l’effet phono-absorbant du béton lavé se développe à long terme grâce à ses propriétés résistantes et demeure quasiment inchangé au fil du temps.[3],[

Le béton dans la construction routière

Dans la construction routière, le béton se révèle être un choix optimal, en particulier dans des situations à fortes sollicitations. Comparé à l’asphalte, le béton se distingue par son épaisseur supérieure, qui le rend nettement plus résistant. Le béton est utilisé dans diverse applications, telles que les voies réservées aux véhicules utilitaires sur les autoroutes, les aires de repos, les terminaux de bus, les giratoires, les zones industrielles et les installations militaires, pour ne citer que quelques exemples. La résistance des revêtements en béton est reconnue et incontestée en Suisse. C’est en particulier pour les giratoires que cette technique de construction est devenue une pratique presque exclusive. Elle est également privilégiée pour les chaussées des arrêts de bus. Malgré ces avantages, l’asphalte est souvent utilisée dans la construction routière, même si les coûts de construction et l’évolution du bruit dans le trafic continu posent fréquemment problème. Grâce aux progrès de la construction en béton, il existe désormais des chaussées en béton lavé prometteuses telles que la route de desserte d’environ 470 mètres de long qui mène à la cimenterie d’Untervaz (Fig. 1). Dès 2017, l’exemple de cette route d’Untervaz située dans les Grisons a permis de lever certains doutes quant à la rentabilité des routes en béton et de contredire leurs effets négatifs possibles sur l’acoustique. Quelles en sont les raisons? Afin de réduire le bruit de roulement des pneus et d’améliorer l’adhérence, le revêtement en béton doit disposer d’une texture rugosifiée. Parallèlement à cela, la texture doit être aussi régulière que possible et présenter une rugosité optimale, afin de solliciter au minimum les pneus lors du roulement. Parmi tous les types de surfaces en béton actuellement fabriqués, le béton lavé est depuis longtemps considéré comme une variante silencieuse. Les surfaces de chaussée avec une finition au balai génèrent un niveau de pression acoustique nettement plus élevé. 

Outre la route de desserte d’Untervaz, il existe d’autres exemples où le béton lavé est utilisé avec une nouvelle technologie: au niveau des arrêts sur chaussée de Derendingen, Rümlang et Geroldswil, du tunnel Allmend de l’A6 situé entre Rubigen et Spiez ou de la bretelle d’accès à l’autoroute A4 construite en 2023 près de Bickwil (Fig. 2).

Réduction du bruit et efficacité à long terme grâce à une texture de chaussée optimale

Le canton de Saint-Gall teste actuellement divers revêtements phono-absorbants avec des techniques de construction variées et fait également réaliser des mesures acoustiques avec la méthode CPX sur la nouvelle route en béton de la zone industrielle de «Wingertli» à Untervaz (GR). Les résultats ont été convertis en coefficients de qualité et comparés aux valeurs du modèle de bruit du trafic routier appliqué en Suisse. Après la pose, cette comparaison a mis en évidence un écart de –2,9 dB(A) pour un trafic mixte composé de véhicules utilitaires à hauteur de 8 %. Les mesures répétées un an plus tard ont révélé en outre une réduction significative du bruit de –2,0 dB(A).* Si l’on rapporte ces valeurs aux exigences de la norme VSS 40 425 «Couches de surface phono absorbantes – Bases»,[5] il en ressort un schéma intéressant et typique des revêtements en béton avec une longue durée de vie: ainsi, les valeurs mesurées après la pose font encore partie de la catégorie de réduction du bruit la plus basse («Consolidé»). Lorsque la texture phono-absorbante peut être conservée durablement, ces revêtements routiers passent tout juste dans la catégorie plus élevée de «Promettant succès», ce qui souligne leur efficacité. La résistance de la technique de construction en béton présente des atouts supplémentaires: elle contribue de manière significative à la diminution des coûts d’entretien et au rallongement des intervalles d’assainissement. De plus, elle réduit le coût économique y afférent qui résulte de la perturbation du flux de trafic. Avec sa texture régulière et rugueuse, le béton lavé est une alternative intéressante par rapport au béton traditionnel et aux enrobés bitumeux, en particulier pour les voies de circulation rapides. Comme les solutions à base d’asphalte coulé, les surfaces en béton lavé réduisent le niveau de pression acoustique grâce à une simple optimisation de la texture de la surface et produisent de cette manière un effet phono-absorbant durable. Désormais courante, la technique de construction du béton lavé offre une plus grande adhérence, une faible émission de bruits et une longue durée de vie.

Analyses de texture 3D de la société Grolimund + Partner AG sur du béton conventionnel avec une texturation transversale (à gauche), sur du béton lavé 11 (au centre) et sur du béton lavé 8 (à droite).

L’analyse de texture en 3D de la société Grolimund + Partner AG (Fig. 3) montre que les surfaces en béton lavé, notamment celles dont le béton est composé de granulats (GK) de 8 mm, ont, comparé aux surfaces en béton conventionnelles avec une texturation transversale, une texture qui répartit régulièrement les forces de contact entre le pneu et la chaussée sur toute la surface d’appui. Les propriétés phono-absorbantes du béton lavé sont basées sur la disposition régulière des sommets des granulats repérés en rouge, qui diminue les vibrations des pneus et réduit donc le bruit de roulement. De plus, les creux à la surface de la chaussée, qui sont repérés en bleu, jouent un rôle déterminant car ils facilitent l’écoulement de l’air au niveau de la zone de contact entre le pneu et la chaussée et réduisent ainsi le bruit de roulement.

Technique de construction du béton lavé: précision technique et rentabilité

Le béton lavé GK 8 mm, qui a été développé en 1990 en Autriche pour la construction d’autoroutes, est également utilisé en Suisse depuis 2014, avec des exigences de qualité similaires (Fig. 4 et 5). Pour les petites surfaces, comme par exemple les giratoires, la pose du revêtement est presque exclusivement manuelle. Sur certains tronçons de routes nationales ou cantonales, des poses mécaniques ont déjà été mises en oeuvre avec succès, principalement avec un béton de qualité GK 11 mm. Outre la technique de construction monocouche, le béton lavé est surtout réalisé en pose bicouche «frais sur frais». La laitance du béton est traitée avec un agent combiné (retardateur et produit de cure) et éliminée par brossage, alors que les granulats ont encore une consistance de terre humide. La profondeur ciblée de la texture est atteinte au bout de 3 à 24 heures et selon le moment du brossage qui dépend fortement de la température ambiante. Cela peut être testé au moyen d’essais préliminaires. Cette profondeur varie entre 0,8 mm et 1,1 mm.

Béton lavé granulat 8 mm (à gauche) et avec découpe grossière (à droite).

Aufbau gemäss SN 640 461

Cette technique de construction consiste dans une première étape à poser et à compacter une couche inférieure en béton avec un diamètre maximal de grain de 32 mm. Lors de la seconde étape, on pose une couche de béton à gravillons GK 8 mm de qualité supérieure sur la couche inférieure encore fraîche. Il est important d’éviter de mélanger les deux couches. En éliminant la laitance par brossage et en dégageant les granulats, on améliore en outre la résistance au gel et aux sels de déverglaçage (Fig. 6 et 7).

 Béton lavé GK 8 mm, granulats extraits de la roche, cubiques, pose manuelle.               Béton lavé GK 11 mm, granulats extraits de sédiments du Plateau, pose                                                                                                                                                                     manuelle.

Exigences posées aux couches de surface en béton

(selon norme autrichienne RVS 08.17.02, tableau 15)

La technique du béton lavé est une bonne alternative aux couches de surface en béton traditionnelles et aux couches habituelles d’enrobés bitumeux, qui a fait ses preuves sur le plan technique et économique. Dans le canton de Soleure et dans les cantons voisins, on voit apparaître de plus en plus de chaussées en béton depuis un certain temps. «On remarque que la résistance à la déformation du béton absorbe bien les forces de cisaillement générées par le trafic lourd», explique Roger Schibler, ingénieur du canton de Soleure. Selon lui, la chaussée en béton garantit ainsi une longue durée d’utilisation et de faibles coûts d’entretien. «La chaussée en béton bicouche avec structure en béton lavé est également une solution phono-absorbante qui est désormais privilégiée sur les tronçons urbains fortement sollicités par le trafic routier», ajoute Roger Schibler. C’est pourquoi, le canton de Soleure a réalisé deux arrêts de bus avec une structure en béton lavé pour la traversée de la localité de Derendingen. Les mesures acoustiques réalisées (mesure CPX) ont confirmé l’effet phono-absorbant. Roger Schibler: «Comparé à un revêtement bitumeux neutre sur le plan acoustique, la chaussée en béton avec une structure en béton lavé de l’arrêt de bus de la Floraplatz à Derendingen est plus silencieuse d’environ 2 dB.»

Efficacité acoustique prouvée

Une analyse actuelle de la base de données de la société Grolimund + Partner AG avec toutes les mesures acoustiques CPX (selon SN EN ISO 11819-2:2021)[6] montre que les couches de surface en béton avec un diamètre maximal de grain GK 8 mm sont en moyenne plus silencieuses d’environ 3 dB et que celles avec un diamètre maximal de grain GK 11 mm le sont également d’environ 1 dB en comparaison avec les chaussées en béton traditionnelles avec une texturation transversale (Fig. 10 et 11). Ces valeurs de mesure sont applicables pour une zone urbaine où la limitation de vitesse est fixée à 50 km/h. L’efficacité acoustique prouvée des routes en béton, en particulier grâce à l’utilisation de béton lavé, influencera de manière déterminante la planification des futures voies de circulation. Les enseignements tirés des mesures acoustiques et des analyses doivent désormais être intégrés dans la planification des routes sous la forme de directives essentielles. La prise en compte de ces données permettra aux villes et aux communes non seulement de réduire les nuisances sonores dans les zones très fréquentées, mais également de créer un environnement qui réponde équitablement aux besoins des riverains et des usagers. Il en résultera ainsi des innovations pour réduire le bruit du trafic routier de manière ciblée et pour aménager simultanément l’infrastructure routière dans le sens d’un développement durable.

Prise en compte des chaussées en béton dans le modèle de calcul du bruit du trafic routier

L’actuel modèle de calcul du bruit du trafic routier sonROAD18 permet de prendre en compte les chaussées en béton selon la méthode CPX, à savoir sur la base des niveaux de pression acoustique mesurés par bande spectrale. Pour évaluer le bruit maximal d’une route, il faut cependant prendre en compte les prévisions concernant les émissions sonores d’un revêtement usée qui arrive à la fin de sa durée de vie. Dans le tableau de référence «Leitfaden Strassenlärm – Anhang 1b»,[7] les revêtements des chaussées en béton présentent des niveaux de pression acoustique de +2 dB (< 60 km/h) et +5 dB (> 90 km/h). Comme ces valeurs se rapportent aux chaussées en béton texturées de façon transversale, il faudrait impérativement que lors de la prochaine révision, des valeurs séparées soient mentionnées pour le béton lavé optimisé sur le plan acoustique.

Les routes en béton et leur efficacité acoustique

En résumé, les routes en béton, notamment celles en béton lavé avec un granulat de 8 mm, représentent une solution silencieuse et durable dans la construction routière. Les propriétés acoustiques de cette variante de béton innovante ont été attestées par des mesures et des études, qui révèlent une réduction du bruit constante au fil du temps. Les innovations technologiques dans la construction routière en béton, notamment en matière de texture de surface, ont produit des résultats impressionnants. Les routes en béton n’offrent pas seulement une grande résistance, une longue durée de vie et un niveau de rentabilité élevé, elles contribuent également à la réduction du bruit du trafic routier. La combinaison de ces atouts incite à choisir les routes en béton pour les voies de circulation très fréquentées et souligne la multiplicité de leurs facettes dans la construction routière. En général, les technologies innovantes et les pratiques durables mettent clairement en évidence le fait que les routes en béton, en particulier celles en béton lavé, représentent une solution silencieuse à long terme dans la construction routière. Combinée aux avantages économiques et écologiques, l’efficacité attestée par les mesures et les études souligne le caractère prometteur que les routes en béton présentent pour l’avenir. Grâce à leur effet, elles ne contribuent pas seulement à la réduction du bruit du trafic routier, mais également à la promotion d’un aménagement écologique et économe en ressources de l’infrastructure routière. Il reste encore à traiter la question des routes en béton avec des vitesses élevées. Actuellement, des mesures sont réalisées sur des ouvrages construits. Une synthèse des résultats sera communiqué par la suite.

Literatur
[1] sonROAD18, Berechnungsmodell für Strassenlärm; Seite 22, Abb. 10.2.
[2] Sandberg U. und Ejsmont J.A.: Tyre/Road Noise Reference Book, (Informex: Kisa, Sweden, 2001).
[3] Oberascher M.: Entwicklung des Lärmverhaltens von Deckschichten auf den Autobahnen in Österreich.
In: FSV-aktuell Strasse, April 2015.
[4] Schedl A.: Lärmmindernde Oberflächenstruktur – Waschbeton. Referat an Betonstrassentagung Zürich 5.5.2015 (unveröffentlicht).
[5] VSS 40 425 «Lärmmindernde Decken – Grundlagen». Schweizerischer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute VSS.
[6] SN EN ISO 11819-2:2021 «Akustik – Messung des Einflusses von Strassenoberflächen auf Verkehrsgeräusche –
Teil 2: Nahfeldmessverfahren». Schweizerischer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute VSS.
[7] BAFU/ASTRA: Leitfaden Strassenlärm – Anhang 1b. Belagskennwerte – Anwendungshilfe für die Belagsakustik, Version 10.3.2022.