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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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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