Ornières dans l’enrobé bitumineux 

Pour une chaussée souple, dont la couche de roulement est en enrobé bitumineux, il existe trois catégories d’ornières qui affectent directement l’enrobé soit : 1) les ornières de consolidation, 2) les ornières de déformation plastique et 3) les ornières d’usure. Les deux premières catégories d’ornières sont des phénomènes qui se suivent chronologiquement. Cependant, si l’enrobé présente un taux de compaction trop élevé lors de sa mise en place (teneur en vides de moins de 3% environ), il va passer directement à la deuxième catégorie d’ornières. Pour les ornières d’usure, elles se produisent habituellement après une longue période exposée au trafic si le liant bitumineux assure un bon enrobage des granulats, sinon la période en sera réduite.

Évidemment, la profondeur des ornières mesurée à la surface de l’enrobé peut être accentuée par l’orniérage de la fondation et du sol support.

Ornières de consolidation 

Le mécanisme d’orniérage de consolidation se produit en deux étapes (Parker et Brown, 1991; Eisenmann et Hilmer, 1987). Pendant l’étape initiale, d’une durée variable, les charges répétées sur la chaussée causent une densification de l’enrobé jusqu’à 4% de vides (peut varier selon les enrobés). A cette étape, le mélange se stabilise jusqu’à ce que les granulats anguleux atteignent une configuration optimale pour résister à la déformation. Avec une progression des charges, l’ orniérage dû à la densification se poursuit jusqu’à environ 2% de vides .

Une caractéristique importante des ornières de consolidation, c’est qu’elles ne présentent pas de bourrelets sur les côtés de la dépression. Les ornières de consolidation peuvent être dues à:

1- une teneur en bitume ou des vides comblés par le bitume (VCB) trop faibles engendrant un sous compactage;
2- un sous compactage (trop de vides dans l’enrobé);
3- des charges supérieures à celles anticipées;
4- une utilisation excessive de sable naturel roulé (particules arrondies);
5- un concassage insuffisant ou inadéquat des particules (angularité);
6- ou un mauvais comportement du bitume à haute température d’utilisation.

Un manque de compacité (sous compactage) se traduit par un orniérage de consolidation (post-compactage) en raison des passages répétés des véhicules qui densifie l’enrobé jusqu’à ce que le squelette granulaire soit en mesure de résister aux charges qu’il subit. Par ailleurs, une faible teneur en bitume réduit la résistance à la fatigue et la résistance à la fissuration thermique. Des particules arrondies et peu rugueuses sont plus susceptibles à l’ orniérage, car elles se déplacent plus facilement dans l’enrobé. Également, une augmentation de la viscosité du bitume donnera un enrobé plus rigide, plus résistant à l’orniérage, mais aussi plus susceptible à la fissuration thermique. n est à souligner que les chercheurs ne connaissent pas encore l’importance de chaque facteur. Après s’être densifié, l’enrobé sera soumis, cette fois-ci, au phénomène de fluage.

Ornières de déformation plastique : ornières de fluage

A ce stade, l’enrobé se trouve a être surcompacté : il contient moins de 2% environ de vides  . En somme, les ornières de fluage sont causées par un mélange instable. Physiquement, elles se présentent distinctement sur la chaussée : il y a apparition de bourrelets de chaque côté de l’ornière. En effet, une diminution de volume directement sous la ligne de passage des véhicules à roues jumelées et une augmentation de volume aux limites des dépressions sont observées : l’enrobé se déplace, s’écoule, c’est le fluage. Cela indique que le compactage causé par les véhicules est terminé et que l’augmentation de l’ornière s’explique essentiellement par un déplacement du matériau à volume constant. Cette étape durera pendant la plus grande partie de la vie utile de la chaussée (Eisenmann et Hilmer, 1987; Parker et Brown, 1991). Il est très intéressant de souligner que sous l’action d’un orniérage lié au fluage, on observe dans la couche de roulement, selon une coupe transversale de la chaussée, une mobilisation des particules qui prennent une orientation préférentielle, laquelle est d’autant plus marquée en présence de particules plates et allongées. En fait, on parle d’orientation préférentielle quand les particules se placent de façon tangentielle à la déformation liée à l’orniérage.

Les ornières de fluage peuvent être dues à :
1- une teneur en bitume ou des vides comblés par le bitume (VCB) trop élevés;
2- une teneur en vides trop faible (surcompactage);
3- une utilisation excessive de sable naturel roulé (particules arrondies);
4- un concassage insuffisant ou inadéquat des particules (angularité);
5- des charges supérieures à celles anticipées;
6- ou un mauvais comportement du bitume à haute température d’utilisation

A titre d’exemple, et pour montrer l’importance de la teneur en bitume, l’orniérage par fluage croît de 40% lorsque la teneur en bitume augmente seulement de 0,4% dans le cas d’un enrobé semi-grenu classique (Bense, 1998) .

Il faut également noter que le phénomène de fluage n’est pas relié uniquement à l’enrobé, il peut se produire dans les couches sous-jacentes. En effet, les fondations granulaires et le sol support peuvent présenter du fluage au même titre que l’enrobé de surface, par exemple, quand ils sont mal drainées.

Ornières d’usure 

L’ orniérage par usure du revêtement se rencontre sur les routes à haut niveau de circulation, sur les sections avec arrêts et particulièrement lorsque des granulats calcaires sont utilisés en couche de roulement (AIPCR, 1995). Les ornières d’usure résultent du polissage, de l’arrachement ou du désenrobage de granulats. Ces ornières ne constituent qu’une infime partie des ornières, car ce phénomène est généralement bien maîtrisé par les entreprises, puisque les facteurs causant celles-ci sont relativement bien connus.

Ornières d’usure dues au polissage des granulats

Les ornières d’usure par polissage sont causées, en grande partie, par l’action des pneumatiques munis de crampons durant les périodes hivernales. Cette usure du revêtement se rencontre plus particulièrement dans les pays nordiques et le paramètre à prendre en considération est la dureté des granulats. La résistance à l’usure des granulats est évaluée par l’essai micro-Deval. D’un point de vue mondial, la manifestation de ce mécanisme est en régression, car l’usage des pneus à crampons est actuellement limité ou même interdit (AIPCR, 1995).