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Formation des Laboratoires dpartementaux Matriaux de chausses
Essais de laboratoire
Contrles de chantier
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0 Rappels normatifs et rglementaires
Les textes techniques rglementaires
Les fascicules du CCTG
Les normes
Les circulaires
Les recommandations
Les guides
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Les fascicules du CCTG
23 : Fournitures de granulats 24 : Fournitures de liants hydrocarbons 25 : Excution des corps de chausses 26 : Excution des enduits superficiels 27 : Fabrication et mise en uvre des enrobs 28 : Excution des chausses en bton
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Les normes dexcution
NF P 98 115: Excution des corps de chausses NF P 98 150-1 : Fabrication et mise en uvre des
enrobs chaud NF P 98 150-2 : Fabrication et mise en uvre des
enrobs froid NF P 98 160 : Excution des enduits superficiels NF P 98 170 : Chausses en bton de ciment NORMES matriels d excution
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Quelques guides
Guides et manuels de dimensionnement Spcification des variantes Moyens et critres de rception des matriaux mis en uvre en
chausse Application des normes enrobs Application des normes assises traites Aide au Choix des Techniques dEntretien Valorisation des matriaux locaux Retraitement en place Enduits Superficiels dUsure Chausses bton Etc.
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Circulaires et notes techniques
Circulaire qualit de la route DR. Circulaires adhrence et uni
Notes dinformation SETRA Avis techniques SETRA ou CFTR(1)
(1) Comit Franais pour les Techniques Routires
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Quest-ce quune norme ?
Une norme est un document : de prescription , qui est bas sur ltat
de lart et qui caractrise un produit ou une activit ;
de rfrence , qui fournit des rgles et des caractristiques en vue des rsultats obtenir par un march.
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Comment ?
Les normes franaises sont dites par lAFAQ-AFNOR.
Ce sont des documents tablis sur la base dun consensus entre tous les acteurs conomiques dun secteur.
Avant approbation, les normes font lobjet dune enqute nationale auprs de ces acteurs.
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Quelle origine ?
NF = Norme Franaise NF EN = Norme Franaise issue dune Norme
Europenne NF ISO = Norme Franaise issue dune
Norme Internationale NF EN ISO = Norme Franaise issue dune
Norme Europenne issue dune Norme Internationale
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Rfrentiel normatif
Les granulats selon NF EN 13043 et la norme exprimentale XP P18545, qui constitue un guide dapplication franais de la NF EN 13043,
Les agrgats denrobs selon NF EN 13108-8, Les bitumes selon NF EN 12591, NF EN 13924 et NF EN
14023, Lpreuve de formulation-type selon NF EN 13108-20, Les dispositions concernant la prparation des corps
dpreuve donnes dans les normes dessai de la srie NF EN 12697.
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Principales normes produits sur les enrobs chaud
BBSG : NF P 98-130 BBA : NF P 98-131 BBM : NF P 98-132 BBS : NF P 98-136 GB : NF P 98-138 EME : NF P 98-140 BBME : NF P 98-141
BBTM : XP P 98-137
BBDr : NF P 98-134
EB : NF EN 13108-1
NF EN 13108-2
NF EN 13108-7
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La norme Enrobs BitumineuxNF EN 13108-1
Avant-propos national : Caractristiques dclarer dans le marquage (constituants,
granulomtrie et TL, temprature de fabrication) Caractristiques gnrales (granularit, % vides, tenue leau,
ornirage) et complmentaires (fuseaux et Tlmin, module et fatigue)
Caractristiques recommandes (tableaux pour CS, assises et autres)
Corps de la norme europenne Partie harmonise : annexe ZA :
ZA1 : Caractristiques essentielles (DPC) ZA2 : Attestation de conformit : 2+ ZA3 : marquage CE et tiquettage
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Norme EB : lavant propos national0 Rappels normatifs et rglementaires
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1- Essais de laboratoire tude de formulation
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Principe de dmarrage dune tude de formulation de mlange bitumineux
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La Presse Cisaillement Giratoire (PCG)
Principe: Le mlange hydrocarbon prpar en laboratoire, est plac, foisonn et la temprature d'essai (130 C 160 C environ) dans un moule cylindrique de 150 mm ou 160 mm de diamtre. On applique sur le sommet de l'prouvette une pression verticale de 0,6 MPa. En mme temps, l'prouvette est incline d'un angle faible de l'ordre de 1 (externe) ou 0,82 (interne) et soumise un mouvement circulaire. Ces diffrentes actions exercent un compactage par ptrissage. On observe l'augmentation de compacit ( diminution du pourcentage de vides) en fonction du nombre de tours.
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La Presse Cisaillement Giratoire (PCG)
Diminution du % de vides sous force axiale + cisaillement giratoire :
Optimisation de la composition granulaire
Prdiction du % de vides chantier
0
10
20
30
1 10 100 1000
Nombre de girations
% d
e vi
des
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La Presse Cisaillement Giratoire (PCG)
Interprtation: pour un nombre de girations donn, fonction du type d'enrobs, de la nature des granulats et de l'paisseur de mise en oeuvre, le formulateur peut prvoir le pourcentage de vides sur le chantier. Dans le cas de couches de roulement trs minces, il s'agit plutt d'approcher la macro-texture que la compacit.
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Facteurs dinfluences sur la maniabilit et les pourcentages de vides de lenrob
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Lessai de tenue leau DURIEZ
Principe: le mlange hydrocarbon est compact dans un moule cylindrique par une pression statique double effet. Une partie des prouvettes est conserve sans immersion temprature (18 C) et hygromtrie contrles, l'autre partie est conserve immerge. Chaque groupe d'prouvettes est cras en compression simple.
Interprtation: Le rapport de la rsistance aprs immersion larsistance sec donne la tenue l'eau du mlange. La rsistance sec est une approche des caractristiques mcaniques, et la compacit constitue un indicateur complmentaire l'essai de compactage la PCG.
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Tenue leau des enrobs :Essai DURIEZ
I/C (r/R) : tenue leau =aptitude de lenrob rsister au dsenrobage sous laction de leau
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Facteurs dinfluence sur la tenue leau DURIEZ de lenrob
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Lessai dornirage
Principe: Le corps d'preuve est une plaque paralllpipdique de 5 cm ou de 10 cm d'paisseur, selon que l'paisseur de mise en oeuvre de l'enrob est infrieure ou suprieure 5 cm. Cette plaque est soumise au trafic d'une roue quipe d'un pneumatique (frquence: 1 Hz, charge: 5 kN, pression: 6 bars), dans des conditions svres de temprature (60 C).
Interprtation: La profondeur de la dformation produite dans lepassage de roue, est note en fonction du nombre de cycles. Les spcifications portent sur un pourcentage d'ornire un nombre de cycles donn, qui dpend du type de matriau, et de sa classe.
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Sensibilit lornirage :Ornireur MLPC
Mesure de la profondeur dornire sur une plaque denrob soumise des cycles de passage dune roue (Pg=0.6 MPa) 60C
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Rsultats dornirage: influence du pourcentage de vides de la couche denrobs
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Facteurs dinfluence sur les rsultats de rsistance lornirage de lenrob
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Essais de module
Principe: La rigidit du mlange est dtermine par un essai de traction uni-axial (sur prouvette cylindrique ou paralllpipdique). La charge est applique dans un domaine de petites dformations, en contrlant le temps ou la frquence, la temprature, la loi de chargement.
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Essais de module
Interprtation: Le module (rapport de la contrainte la dformation) est calcul pour chaque essai lmentaire. Grce l'quivalence temps-temprature, on trace la courbe matresse du module une temprature donne. Cette reprsentation permet de connatre le comportement du mlange sur un large spectre de temps de charge ou de frquences.
La spcification porte sur le module 15 C et une frquence de 10 Hz ou un temps de charge de 0,02 s.
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Mesure du module des EB en traction directe : essai MAER
Mesure du module de rigidit des enrobs diffrentes vitesses de sollicitation et sous diffrentes tempratures E(15C,10 Hz) utilis pour le dimensionnement des c hausses
Construction de la courbe matresse
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Mesure du module des EB en traction directe : essai MAER
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Essai de Fatigue
Principe: Une prouvette trapzodale est soumise, une temprature et pour une frquence de chargement fixes, une dformation impose. Lorsque la contrainte applique pour maintenir la dformation constante est diminue de moiti, l'prouvette est considre comme endommage au nombre de cycles considr.
Interprtation: sur un graphique lg/lg, les diffrents couples (niveau de chargement, nombre de cycles jusqu' l'endommagement), se placent sur une droite de fatigue.
A 10e6 cycles, le seuil de chargement relev sur la droite est la valeur caractristique de la rsistance en fatigue : 6.
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Essai de fatigue
Dtermination de la rsistance en fatigue des matriaux de chausse :
sollicitation admissible sous 106 cycles pente de la droite de fatigue
log t
log N t = 6 x (N/106)b
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Facteurs dinfluence des paramtres sur les rsultats des essais de formulation
Dfinitions et relations: rappels
Dans les normes de la srie NF P 98-130 98-141, la teneur en liant TLext est le rapport de la masse de liant la masse de granulats secs, exprim en pour-cent extrieur.
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Rappel: teneur en liant
Les normes "produits" enrobs europennes de la srie NF EN 13108 imposent la valeur TLint qui est le rapport de la masse de liant la masse de mlange total, exprim en pour-cent intrieur.
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Rappels: teneurs en liant
TLint et TLext sont relies par les quations suivantes
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Rappel: Masse Volumique Relle
Masse Volumique Relle de lenrobElle peut tre calcule partir des masses volumiques des composants obtenues par diverses mthodes (eau, solvant, huile de paraffine) et est alors note MVRc, partir des formules suivantes :
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Rappel: Masse Volumique Relle
Do:
Avec:
- %Gi = pourcentage des fractions granulaires
- gi = leur masse volumique respective- b =masse volumique du bitume (1,03Mg/m3)
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Rappel: Masse Volumique Apparente
La compacit et le pourcentage de vides sont dtermins partir des mesures de masse volumique relle MVR et de masse volumique apparente MVA (ou MVa ou MVa) et par les relations suivantes :
C% = 100 x (MVA / MVR) => compacitv% = 100 [1 - (MVA) / MVR] => % de vides
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Rappel: Relation entre % de vides et compacit
Teneur en vides et compacit
Compacit C % et pourcentage de vides v% sont relis par l'quation suivante :
100 = C% + v%
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Facteurs dinfluence : Synthse (1/3)
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Facteurs dinfluence : Synthse (2/3)
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Facteurs dinfluence : Synthse (3/3)
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LES CONTRLES DE CHANTIER
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2 Contrles denrobs sur chantier
CONTRLE DES CONSTITUANTS
FORMULATION DES MELANGES
CONTRLES DEXECUTION
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LES GRANULATS
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Caractristiques intrinsques
Rsistance la fragmentation : essai Los Angeles
Rsistance lusure : essai Micro Deval
Contribuent lintgrit des granulats (granulomtrie, angularit, forme)
Rsistance au polissage : essai PSV ou essai RPA
Maintien de la microtexture
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Caractristiques de fabrication
Adhsion liant/granulat
Rgularit de dosage en centrale
Propret des gravillons
Ornirage des GNT (prsence deau)
Dfaut de prise avec LH
Mauvaise tenue leau des enrobs
Propret des sables
Rgularit des proprits des mlangesRgularit de la granularit
Matrise de la recomposition des mlanges
Compacit des mlanges
Granularit, forme, angularit
Risque de sgrgation la mise en oeuvreDimension max
Effet sur le comportement des mlangesCaractristiques
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Matrise de la qualit des granulats
Dans le cadre dun march : par application de larticle 6 de la norme XP P 18-545:
Elle permet dobtenir un engagement du fournisseur par le biais des FTP
Elle fixe les rgles du jeu entre fournisseur et acqureur
Marque NF Granulats : certification de produits, volontaire, avec audits par tierce partie sur le systme qualit et les essais
Marquage CE : obligatoire pour la mise sur le march, avec (systme 2+) ou sans (systme 4) audit par organisme certificateur sur le systme qualit
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LES LIANTS HYDROCARBONES
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Essai de pntrabilit
Mesure de la duret des bitumes
Pntration, exprime en 1/10 mm, dune aiguille calibre dans un chantillon de bitume maintenu temprature constante sous une charge de 100 g pendant 5 secondes
Les classes des bitumes sont dfinies par leur pntrabilit 25C
Aiguille
Ensemblemobile
Dispositifde mesure
Bitume
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Temprature Bille Anneau (TBA)
Mesure du point de ramollissement (les bitumes nont pas de point de fusion franc)
Temprature laquelle une bille dacier calibre senfonce dune hauteur dfinie (25 mm) dans un anneau de bitume
5C T
Bitume 1 Bitume 2
TBA bitume 1 < TBA bitume 2
hh
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Point de fragilit FRAASS
Fragilit du bitume basse temprature Temprature laquelle une pellicule de bitume de 0.5
mm dpaisseur dpose sur une lame dacier se fissure lorsquelle est soumise des flexions rptes avec une diminution de 1C/min
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Signification physique des essais
Pntrabilit rigidit de lenrob(ex : EME, BBME)
TBA risque dornirage de lenrob
FRAAS risque de fissuration thermique(fissuration par le haut de la chausse)
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Significations des essais bitume
160 135 20 10 0 -10 -2060 50 40 30
Rpandage et compactage
Domaine dutilisation
RTFOTViscosit
135C
Viscosit
60C
TBA Fraassindice de pntrabilit
intervalle de plasticit
Enrobage
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La formulationdes enrobs
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Suivi de fabrication en centrale
Les centrales sont quipes dasservissements et dorganes de contrles qui doivent tre tracs (NF EN 13108-21)
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Acceptation de la centrale d enrobage :il existe des autorisations demploi Vrification des divers rglages : au moyen de listes daptitude (trmies
doseuses, doseurs pulvrulents, pompes et dbit-mtre bitume),calibration des doseurs (peses matires), talonnage des bascules et des thermomtres,.
Epreuve de convenance avec vrification de l homognit de malaxage. Suivi du fonctionnement en direct de la centrale : par acquisition automatiquedes donnes (dbits des diffrentes classes granulaires, fines apport et
rcupration, bitume, dbit global de fabrication sur un temps donn) permettant par combinaison d obtenir les teneurs en liant et une estimation de la recomposition.
Par prlvements d enrobs : dtermination selon diffrentes mthodes(dsenrobage au solvant (f / c), calcination, neutronique) de la teneur en liant et
de la courbe granulomtrique (pb avec les BmP et talonnage selon mthodes).
Respect des tempratures : constituants et enrobs. Cadre Europen : contrle en usine (NF EN 13108-21)
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Les contrles dexcution
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Contrles topographiques
Planimtrie, altimtrie, positionnement, implantation au fur et mesure de lexcution des couches avec les tolrances adaptes chacune dentre elles(rception de chaque couche avant mise en uvre de la suivante)
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Epaisseur Collage des couches
Vrification par carottage(mesure ponctuelle)
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CETEMditerrane
Contrle en continu de lpaisseur :RADAR
La dure de vie de la chausse dpend fortement de la qualit de la ralisation (collage et paisseurs)
0
0,025
0,05
0,075
0,1
0,125
0,15
0,175
0,2
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46
x (m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Epaisseur
Dure de vie
h (m) Dure de vie (ans)
hmoyen = 0,16 mEcart type = 0,013 m
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Contrle du compactage :Vrification du matriel
Vibromtre : frquence et amplitudeVrification des donnes de liste daptitude des compacteurs vibrants
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Contrle de la compacit :Mesure au banc gamma
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Contrle de la densit in situ :Mesure ponctuelle au GPV
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Mesure par diffusion de la densit sur les assises (jusqu 15 cm de profondeur)
Contrle de la densit in situ :Mesure en continu au GDM 45
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Contrle de la densit in situ :Mesure en continu au GMPV
Gammadensimtre Mobile Profondeur Variable : adapt aux couches de surface (de 5 7 cm) :
Fonctionne par rtrodiffusion Tlconduit partir dun
vhicule daccompagnemenInfluence de la compacit sur la dure de service de la chausse
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Conformit des couches de roulement :Contrle de la macrotexture
Profondeur Moyenne de Texture (PMT) : mesure ponctuelle la tache(NF EN 13036-1) :
Etalement de billes de verre en surface de la chausse
Mesure du diamtre de la tache
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Mesure de la macrotexture en continu :Le RUGOLASER
Mesure sans contact par laseContrle de luni longitudinal :
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3- Organisation des contrles et conformitEnrobs froid
Rappel : Le marquage CE donne :
Une conformit aux exigences essentielles dfinies dans les normes
Une matrise du procd de fabrication
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Assurance qualitContrle de fabrication
Le contrle de fabrication est dfini dans la norme NF P 98 150-1.
Les essais raliss dans le cadre du marquage CE peuvent tre utiliss pour le contrle intrieur de lentreprise.
Le matre douvrage peut, sil le souhaite, demander un contrle extrieur :
preuve de convenance en sortie de centraleet/ou preuve de contrle sur prlvement lors du chantier
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Assurance qualitContrle de fabrication
Pour ces contrles, la valeur retenue est la moyenne de celles obtenues sur 4 prlvements avec les tolrances suivantes : Dimension D du plus gros
granulat < 16 mm 16 mm - Pourcentage de passant :
D 4 5 D/2 ou tamis Maille large ** 4 4 2 mm 3 3 Tamis maille fines ** 2 2 0,063 mm 1 2
- Teneur en liant soluble 0,3 0,3
** Il est recommand de retenir les valeurs suivantes :
- "D/2 ou tamis mailles larges" - enrob 0/14 : D/2 = 6,3 mm - enrob 0/10 : D/2 = 6,3 mm - enrob 0/6 : D/2 = 4 mm
- "Tamis mailles fines" - 0,5 mm
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Assurance qualitContrle de la mise en oeuvre
La norme NF P 98150-1 reprend les lment sur la mise en uvre des enrobs contenus dans les anciennes normes NF savoir :
paisseur demploi dosage et mise en uvre de la couche daccrochage pourcentages de vides ou drainabilit sur chantier macrotexture des couches de roulement non drainantes. dformations acceptables du support
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Assurance qualitContrle de la mise en oeuvre
Rappel, sur le Rseau Routier National, les circulaire de la Direction Gnrale des Routes restent en vigueur : circulaire (2000-36) (UNI) circulaire 2002-39 (Adhrence)
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March pluriannuels
Il ny a pas de problme de compatibilit technique des produits
Les seules diffrences sont dans les rfrences.
Si le producteur et/ou le client le souhaite(nt) Rdaction dun avenant technique donnant les
quivalents