Apprivoiser le gel
À en croire médias et politiciens, le climat québécois, avec ses précipitations abondantes et son alternance de gel et de dégel, condamne nos routes à une mort prématurée. Pourtant, les experts sont formels : même si les matériaux sont mis à rude épreuve, ils sont capables de résister à ces variations thermiques. À condition d’en tenir compte avant la construction de la chaussée. « Il faut prévoir le soulèvement et la déformation que les matériaux peuvent supporter sans casser », explique Guy Doré qui dirige la Chaire de recherche industrielle CRSNG sur l’interaction charges lourdes-climatchaussées (Chaire i3C) à l’Université Laval. Alors qu’on a longtemps conçu les routes de façon empirique, en s’inspirant d’expériences menées sur des chaussées « modèles », ce chercheur plaide pour une approche plus scientifique qui tient compte des propriétés mécaniques des matériaux mesurées en laboratoire. Impossible, sans cela, de bien modéliser l’usure. D’autant qu’on jongle avec des matériaux indomptables. « Contrairement à l’acier, par exemple, la rigidité du bitume varie d’un facteur 100 entre l’hiver et l’été », signale-t-il. Résultat, au printemps, le revêtement est résistant, mais la fondation est moins solide, ne présentant que 30 % à 70 % de sa résistance normale. L’été, la fondation est stable, mais le bitume ramollit. Et l’hiver, il durcit dangereusement, même si le sol gelé supporte des charges plus lourdes.
Pour mieux comprendre l’effet du gel sur les sols et les chaussées, l’équipe de la Chaire i3C bénéficie depuis 2013 d’un laboratoire unique au Canada : un hangar immense, dans lequel une fosse de la taille d’une piscine attend d’être remplie de cailloux et de bitume. « On peut y construire une route grandeur nature, en y plaçant des capteurs pour mesurer la déformation de quelques microns causée par le passage d’une charge lourde », explique Guy Doré. Leur simulateur de charge, une sorte de camion doté de roues qui vont et viennent sur la chaussée expérimentale, peut « mimer » l’effet de 20 000 passages de camions par jour au double de la charge maximale autorisée sur les routes ! Cerise sur le gâteau, il est doté d’un système de refroidissement permettant de geler et dégeler la chaussée à volonté.
Forte de ces données, l’équipe de Guy Doré a mis au point en 2015 un logiciel de conception de chaussées, nommé i3C ME, qui intègre un critère de soulèvement au gel et tient compte du trafic du contexte urbain (arrêts fréquents, vitesse lente). « Pour dimensionner les chaussées, le ministère des Transports utilise un logiciel, appelé CHAUSSÉE2, qui repose sur des équations assez fiables, mais datant des années 1950. Ce ne serait pas un luxe de le bonifier », estime le spécialiste. Au Ministère, on pense moderniser le logiciel en question, mais l’i3C ME ne fait pour l’instant pas partie des plans.