1. Technologie de base
Actuellement, les systèmes WIM basés sur des capteurs de pesage à quartz piézoélectriques sont largement utilisés dans des projets tels que la surveillance des surcharges des ponts et des ponceaux, le contrôle des surcharges hors site pour les véhicules de transport routier de marchandises et le contrôle technologique des surcharges. Cependant, pour garantir la précision et la durée de vie, ces projets nécessitent la reconstruction de chaussées en béton de ciment pour la zone d'installation des capteurs de pesage à quartz piézoélectriques, avec le niveau technologique actuel. Cependant, dans certains environnements d'application, tels que les tabliers de pont ou les routes nationales urbaines à forte densité de trafic (où le temps de durcissement du ciment est trop long, rendant difficile la fermeture prolongée des routes), de tels projets sont difficiles à mettre en œuvre.
La raison pour laquelle les capteurs de pesage piézoélectriques à quartz ne peuvent pas être installés directement sur une chaussée souple est la suivante : comme illustré à la figure 1, lorsque la roue roule sur une chaussée souple (surtout sous forte charge), la surface de la route présente un affaissement relativement important. Cependant, lorsqu'elle atteint la zone du capteur de pesage piézoélectrique à quartz rigide, les caractéristiques d'affaissement du capteur et de la zone d'interface avec la chaussée sont différentes. De plus, le capteur de pesage rigide n'a pas d'adhérence horizontale, ce qui entraîne une rupture rapide et un décollement de la chaussée.
(1 roue, 2 capteurs de pesée, 3 couches de base souples, 4 couches de base rigides, 5 revêtements souples, 6 zones d'affaissement, 7 coussinets en mousse)
En raison des différences de tassement et de coefficients de frottement de la chaussée, les véhicules traversant le capteur de pesage piézoélectrique à quartz subissent de fortes vibrations, ce qui affecte considérablement la précision globale du pesage. Après une compression prolongée du véhicule, le site est sujet aux dommages et aux fissures, ce qui endommage le capteur.
2. Solution actuelle dans ce domaine : Reconstruction de chaussées en béton de ciment
En raison de l'impossibilité d'installer directement les capteurs de pesage à quartz piézoélectriques sur les chaussées en asphalte, la solution la plus courante dans le secteur consiste à reconstruire les chaussées en béton de ciment pour y installer ces capteurs. La longueur de reconstruction est généralement de 6 à 24 mètres, avec une largeur égale à celle de la route.
Bien que la reconstruction de la chaussée en béton de ciment réponde aux exigences de résistance pour l'installation de capteurs de pesage à quartz piézoélectriques et garantisse une durée de vie utile, plusieurs problèmes limitent fortement sa promotion à grande échelle, notamment :
1) La reconstruction extensive du revêtement d'origine par durcissement du ciment nécessite des coûts de construction substantiels.
2) La reconstruction en béton de ciment nécessite un temps de construction extrêmement long. La période de durcissement d'une chaussée en ciment nécessite à elle seule 28 jours (exigence standard), ce qui a sans aucun doute un impact significatif sur l'organisation du trafic. La construction du projet est souvent difficile, notamment lorsque des systèmes WIM sont nécessaires mais que le trafic sur site est extrêmement dense.
3) Destruction de la structure routière d’origine, affectant l’apparence.
4) Des changements brusques des coefficients de frottement peuvent provoquer des phénomènes de dérapage, notamment par temps de pluie, qui peuvent facilement conduire à des accidents.
5) Les changements dans la structure de la route provoquent des vibrations du véhicule, qui affectent dans une certaine mesure la précision du pesage.
6) La reconstruction en béton de ciment ne peut pas être mise en œuvre sur certaines routes spécifiques, comme les ponts surélevés.
7) Actuellement, dans le domaine de la circulation routière, la tendance est au passage du blanc au noir (transformation des chaussées en ciment en chaussées en asphalte). La solution actuelle, qui est le passage du noir au blanc, est incompatible avec les exigences en vigueur et les unités de construction sont souvent résistantes.
3. Contenu du schéma d'installation amélioré
Le but de ce schéma est de résoudre le problème des capteurs de pesage à quartz piézoélectriques qui ne peuvent pas être installés directement sur une chaussée en béton bitumineux.
Ce système place directement le capteur de pesage à quartz piézoélectrique sur la couche de base rigide, évitant ainsi le problème d'incompatibilité à long terme dû à l'intégration directe de la structure rigide du capteur dans la chaussée flexible. Cela prolonge considérablement la durée de vie et garantit une précision de pesage optimale.
De plus, il n'est pas nécessaire d'effectuer une reconstruction de la chaussée en béton de ciment sur la chaussée en asphalte d'origine, ce qui permet d'économiser une quantité importante de coûts de construction et de raccourcir considérablement la période de construction, offrant ainsi la faisabilité d'une promotion à grande échelle.
La figure 2 est un schéma de la structure avec le capteur de pesée à quartz piézoélectrique placé sur la couche de base souple.
(1 roue, 2 capteurs de pesée, 3 couches de base souples, 4 couches de base rigides, 5 revêtements souples, 6 zones d'affaissement, 7 coussinets en mousse)
4. Technologies clés :
1) Excavation préalable de la structure de base pour créer une fente de reconstruction, avec une profondeur de fente de 24 à 58 cm.
2) Nivellement du fond de la fente et coulage du matériau de remplissage. Un mélange de sable de quartz et de résine époxy (sable d'acier inoxydable) est versé au fond de la fente, rempli uniformément, avec une épaisseur de remplissage de 2 à 6 cm, puis nivelé.
3) Coulage de la couche de base rigide et installation du capteur de pesée. Couler la couche de base rigide et y intégrer le capteur de pesée. Utiliser un tampon en mousse (0,8-1,2 mm) pour séparer les côtés du capteur de pesée de la couche de base rigide. Une fois la couche de base rigide solidifiée, utiliser une meuleuse pour meuler le capteur de pesée et la couche de base rigide jusqu'à obtenir un plan uniforme. La couche de base rigide peut être rigide, semi-rigide ou composite.
4) Coulage de la couche de surface. Utiliser un matériau compatible avec la couche de base souple pour couler et combler la hauteur restante de la fente. Pendant le coulage, utiliser une petite compacteuse pour compacter lentement, en veillant à ce que la surface reconstruite soit au même niveau que les autres revêtements routiers. La couche de base souple est une couche de surface en asphalte à granulométrie moyenne à fine.
5) Le rapport d'épaisseur de la couche de base rigide à la couche de base flexible est de 20-40:4-18.
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Date de publication : 08/04/2024
