GHRANTE: geopolymers and hybrid cements for roads and tunnels

La Next Generation cement Concrete Surface (NGCS) est une innovation intéressante, car elle permet d’insonoriser les routes en béton anciennes (et récentes). Le concept consiste à doter le revêtement routier d’un motif bien défini de rainures longitudinales fines et profondes. Une planche d’essai, construite par l’AWV en 2015 sur la N44 à Maldegem, a donné une réduction du bruit inégalée pour un revêtement routier en béton de 4,5 dB par rapport à la référence acoustique (SMA-C). L’objectif du projet GHRANTE était de déterminer si le modèle testé à Maldegem pouvait être rendu encore plus insonorisant et/ou durable, et si des liants activés par des alcalis, à base de produits résiduels de l’industrie métallurgique, pouvaient être utilisés comme alternative au béton routier classique: les géopolymères (ou «ciment hybride»: un mélange de géopolymères et de ciment Portland classique).

Le projet a débuté le 1er mars 2018 et a duré 4 ans (+ 3 mois de prolongation en raison du coronavirus).

L’optimisation du motif des rainures NGCS a été réalisée dans le laboratoire de l’Université technique de Gdansk: la surface à tester est appliquée au moyen de huit segments à l’extérieur d’un tambour en acier de 2 m de diamètre. En faisant tourner le tambour et en poussant un pneu d’essai sur la surface, on peut mesurer le bruit de roulement et la résistance au roulement. Au début, tout n’a pas été comme sur des roulettes pour la réalisation de huit segments appropriés avec les motifs de rainures à tester et diverses méthodes ont été essayées jusqu’à ce qu’une méthode appropriée soit trouvée en 2020. Sept variantes différentes du motif des rainures ont été testées avec six types de pneus et trois vitesses chacune.

Parallèlement, l’applicabilité potentielle des matériaux développés au sein de GHRANTE (les «géopolymères» et les ciments hybrides) en tant que revêtements routiers a également été étudiée par le biais d’essais à l’échelle du laboratoire; plusieurs propriétés fonctionnelles ont été étudiées, notamment l’adhérence avec une sous-couche en béton classique, la résistance au gel-dégel en présence de sels de déverglaçage et la résistance à l’usure des matériaux (sur la base du test dit de Böhme). L’application en tant que couche mince (4-5) sur une couche inférieure de béton classique était initialement visée.

Cependant, il s’est avéré qu’aucun autre motif de rainures pour la NGCS n’a donné de meilleurs résultats que le profil 1 testé à Maldegem: ce profil 1 a systématiquement obtenu les meilleurs résultats en termes de bruit de roulement et de résistance au roulement.

Quant à l’évaluation des géopolymères étudiés comme matériaux de revêtement routier, des résultats très prometteurs ont déjà été obtenus en laboratoire. A cet égard, les alternatives basées sur des ciments hybrides (géopolymère + ciment Portland) ont montré le plus grand potentiel d’application dans les structures routières. L’application réelle in situ nécessite des essais supplémentaires à l’avenir, en fonction des résultats du projet GHRANTE.

KULeuven, Vrije Universiteit Brussel et Flamac.