Qu’est-ce que la fissuration en peau de crocodile (par fatigue) ?

Définition

La fissuration en peau de crocodile, appelée aussi fissuration par fatigue, est une série de fissures interconnectées dans une surface en enrobé. La charge répétée du trafic provoque une rupture par fatigue de la surface, et les fissures se relient en un motif qui ressemble à un grillage ou à une peau de crocodile. On l’appelle aussi fissuration en peau de crocodile, ce qui désigne la même dégradation. Pavement Interactive décrit ce motif comme ressemblant au dos d’un alligator ou d’un crocodile.

Les morceaux compris entre les fissures sont petits, et les agences donnent des limites différentes :

• Le manuel PAVER de la FAA pour les aérodromes en enrobé : moins de 2 pieds (0,6 m) sur le plus grand côté.
• Le manuel LTPP (Long-Term Pavement Performance) de la FHWA : généralement moins de 0,3 m sur le plus grand côté.
• TxDOT : moins de 1 pied sur un côté.

La fissuration en peau de crocodile n’apparaît que là où la charge répétée agit, par exemple dans les traces de roues. Elle ne couvre pas toute une zone, sauf si le trafic charge toute la zone.

Comment elle se forme

Le manuel PAVER et l’AC 150/5380-6C décrivent la séquence habituelle. La fissuration commence à la base de la couche d’enrobé ou de la base stabilisée, là où la contrainte et la déformation de traction sous la charge d’une roue sont les plus fortes. Les fissures atteignent d’abord la surface sous forme d’une série de fissures parallèles. Après d’autres cycles de charge, elles se relient et forment des morceaux à plusieurs côtés et à angles vifs. Une déflexion excessive de la surface sur une fondation affaiblie ou sous-dimensionnée a le même effet.

Les niveaux de gravité suivent le même chemin. Les fines fissures parallèles viennent en premier. Un réseau de fissures interconnectées suit, avec un léger éclatement aux bords. Au dernier stade, les morceaux sont éclatés, et certains bougent sous le trafic.

Fissuration remontante et descendante

Pavement Interactive distingue deux cas.

• Fissuration remontante. Dans les chaussées minces, les fissures partent du bas de la couche d’enrobé, là où la contrainte de traction est la plus forte. Elles remontent jusqu’à la surface sous forme d’une ou de plusieurs fissures longitudinales. C’est le cas classique.
• Fissuration descendante. Dans les chaussées épaisses, les fissures partent le plus probablement du haut. Elles sont causées par une forte contrainte locale de traction au contact du pneu et par le vieillissement du liant de l’enrobé.

Une étude de trois sites routiers de l’Indiana (FHWA/IN/JTRP-2004/06) a relevé une fissuration descendante dans des chaussées à excellente capacité structurelle. Les auteurs ont désigné comme causes, dans la couche de surface, des matériaux non uniformes issus de la construction, un fort taux de vides d’air in situ, une faible teneur en fines et le vieillissement du liant. Ils n’ont trouvé aucune cause structurelle. Une carotte prélevée au travers de la fissure montre où elle commence.

Comment la distinguer des autres fissures

Peau de crocodile et fissuration en blocs

Les deux sont des motifs de fissures interconnectées. Le manuel PAVER les distingue par leur cause, la forme des morceaux et leur emplacement :

Le manuel PAVER indique qu’un motif sur toute une zone que le trafic ne charge pas est une fissuration en blocs. La fissuration en blocs révèle en général un durcissement important de l’enrobé. Le manuel LTPP donne des blocs d’environ 0,1 à 10 mètres carrés. Il indique aussi qu’une fissuration par fatigue située dans une zone de fissuration en blocs se note comme fissuration par fatigue. La surface de fissuration en blocs est alors réduite d’autant.

Peau de crocodile et fissures longitudinales

Une fissure longitudinale dans la trace de roue peut être le premier stade de la fissuration en peau de crocodile. L’AC 150/5380-6C indique qu’elle atteint d’abord la surface sous forme d’une série de fissures parallèles. Le manuel LTPP classe une fissure longitudinale de trace de roue comme fissure de fatigue si elle est accompagnée de fissuration aléatoire ou si elle serpente et a une surface quantifiable. Il classe aussi comme fissuration par fatigue une zone de fissures transversales courtes et rapprochées (moins de 0,3 m) dans la trace de roue. Le TxDOT indique qu’une fissure longitudinale dans la trace de roue peut annoncer la fissuration en peau de crocodile.

Peau de crocodile et fissuration cartographique

Le manuel LTPP range la fissuration par fatigue parmi les dégradations de l’enrobé. Il range la fissuration cartographique parmi les dégradations des dalles en béton à joints. La fissuration cartographique est une série de fissures qui ne touchent que la partie supérieure d’une dalle. Le manuel ne la retient pas pour les surfaces en enrobé.

Peau de crocodile et orniérage

Les deux apparaissent souvent dans la même trace de roue. Le manuel PAVER indique que si la fissuration en peau de crocodile et l’orniérage se produisent dans une même zone, l’inspecteur consigne chacun à sa propre gravité. Voir orniérage .

Causes

L’AC 150/5380-6C donne ces causes probables dans son guide de réparation :

• Défaillance de la couche de base ou du sol de support.
• Surcharge.
• Une couche de surface trop mince.

Pavement Interactive décrit la cause comme un soutien structurel insuffisant, et énumère ces sources fréquentes :

• Perte de soutien de la base, de la sous-base ou du sol de support, par exemple à cause d’un mauvais drainage ou du dégel printanier.
• Désenrobage à la base de la couche d’asphalte. La partie désenrobée apporte peu de résistance, si bien que l’épaisseur utile diminue.
• Charges plus nombreuses ou plus lourdes que celles prévues au dimensionnement.
• Dimensionnement structurel insuffisant.
• Mauvaise construction, par exemple un compactage insuffisant.

Le TxDOT ajoute que la fissuration en peau de crocodile peut apparaître tôt dans la vie d’une chaussée. Elle peut alors révéler l’une de ces causes :

• Une épaisseur structurelle trop faible pour le trafic, y compris un revêtement d’asphalte mince.
• Délaminage de la couche de surface.
• Mauvaise construction.
• Matériaux faibles.

L’eau joue un rôle. L’AC 150/5380-6C indique que l’eau affaiblit une base, une sous-base ou un sol de support saturé. Il qualifie cela de l’une des principales causes de défaillance des chaussées souples. Il indique aussi qu’aucun autre facteur n’importe davantage pour une chaussée que son système de drainage.

Gravité et mesure

PAVER (aérodromes)

Le manuel PAVER pour les aérodromes en enrobé classe la fissuration en peau de crocodile comme suit :

• Faible : de fines fissures longitudinales, capillaires et parallèles, sans fissure interconnectée ou avec seulement quelques-unes. Les fissures ne sont pas éclatées.
• Moyen : un motif bien défini de fissures interconnectées, dont tous les morceaux restent solidement en place. Les fissures peuvent être légèrement éclatées.
• Élevé : un réseau dont les morceaux sont bien définis et éclatés sur leurs bords. Certains morceaux bougent sous le trafic et peuvent créer un potentiel de FOD.

Le manuel mesure la dégradation en pieds carrés (mètres carrés) de surface. Deux ou trois niveaux de gravité coexistent souvent dans une même zone. S’ils sont faciles à distinguer, l’inspecteur les mesure et les consigne séparément. Sinon, il note toute la zone au niveau de gravité le plus élevé présent.

LTPP (routes)

Le manuel LTPP compte aussi trois niveaux :

• Faible : une zone de fissures sans fissure de liaison, ou avec seulement quelques-unes. Les fissures ne sont ni éclatées ni scellées, et il n’y a pas de pompage visible.
• Moyen : une zone de fissures interconnectées formant un motif complet. Les fissures peuvent être légèrement éclatées ou scellées, et il n’y a pas de pompage visible.
• Élevé : une zone de fissures interconnectées modérément ou sévèrement éclatées, formant un motif complet. Les morceaux peuvent bouger sous le trafic, et un pompage peut être visible.

Le manuel LTPP définit le pompage comme la remontée ou l’éjection d’eau par les fissures, depuis le dessous de la chaussée. Il peut laisser des dépôts de fines à la surface. L’inspecteur consigne la surface à chaque niveau de gravité, en mètres carrés. Si les niveaux ne peuvent pas être distingués, il note toute la zone au niveau le plus élevé présent. Le manuel ne fixe aucune limite de largeur de fissure pour la fissuration en peau de crocodile.

TxDOT

Le TxDOT ne définit pas de niveaux de gravité pour la fissuration en peau de crocodile dans la partie consacrée aux relevés visuels des chaussées souples. Il convertit la quantité de fissuration en peau de crocodile en pourcentage de la surface de la trace de roue de la voie notée.

Normes

Le code de dégradation PAVER 41 désigne la fissuration en peau de crocodile. Dans le manuel LTPP, c’est le type de dégradation ACP 1. La norme ASTM D5340 décrit chaque type de dégradation, ses niveaux de gravité et sa mesure pour le relevé de l’indice de l’état de la chaussée (PCI) des chaussées aéroportuaires. Le PCI va de 0 pour une chaussée défaillante à 100 pour une chaussée neuve. Les agences n’emploient pas une seule échelle : indiquez donc le manuel suivi par un rapport.

Pourquoi c’est important sur un aérodrome

Le manuel PAVER qualifie la fissuration en peau de crocodile de dégradation structurelle majeure. Pavement Interactive énumère trois problèmes qu’elle cause : elle révèle une défaillance structurelle, laisse entrer l’humidité et peut devenir un nid-de-poule.

Les fissures de fatigue qui s’imbriquent peuvent se desserrer et former un nid-de-poule. L’AC 150/5380-6C indique que les tronçons de chaussée fissurée qui se desserrent peuvent être arrachés par les charges de roues. Il note aussi que les nids-de-poule ne sont pas fréquents sur les aéroports.

Les morceaux desserrés sont du FOD. L’AC 150/5380-6C indique qu’une dégradation qui produit des matériaux meubles peut heurter les hélices ou pénétrer dans les moteurs à réaction. Il indique que toutes les inspections de chaussée doivent traiter le FOD. Dans la cotation PAVER, le niveau de gravité élevé désigne les morceaux qui bougent sous le trafic et peuvent créer un potentiel de FOD.

L’Annexe 14 de l’OACI, paragraphe 10.2.2, indique que la surface d’une piste doit être entretenue de manière à éviter la formation d’irrégularités nuisibles. Elle ne cite pas la fissuration en peau de crocodile.

Les aéroports soumis à des obligations fédérales aux États-Unis doivent inspecter en détail les chaussées aéroportuaires au moins une fois par an. L’AC 150/5380-7B indique qu’un relevé PCI selon l’ASTM D5340 peut porter l’intervalle de ces inspections détaillées à trois ans.

Réparation

Commencez par la cause. Pavement Interactive recommande de creuser une fosse ou de prélever des carottes, pour connaître la structure de la chaussée et vérifier si l’humidité joue un rôle.

• Petites zones. La fissuration signale une perte de soutien du sol de support. Retirez la chaussée fissurée, remplacez le sol de support faible, améliorez le drainage si nécessaire, puis rapiécez.
• Grandes zones. La fissuration signale une défaillance structurelle générale. Posez un recouvrement d’asphalte assez résistant pour porter la charge, car la chaussée fissurée n’apporte que peu ou pas de résistance.

L’AC 150/5380-6C prévoit la dépose et le remplacement de la chaussée endommagée, y compris la couche de base ou de fondation si nécessaire. L’appendice A3 donne une procédure de réparation pleine profondeur pour les chaussées souples :

1. Sciez ou fraisez toute l’épaisseur de l’asphalte. Prolongez la coupe d’au moins 12 pouces (30 cm) au-delà de la zone dégradée.
2. Réparez et recompactez la base si nécessaire.
3. Appliquez une couche d’accrochage au fond et sur les côtés de la zone de réparation.
4. Remplissez avec un enrobé P-401, P-403 ou un enrobé équivalent du DOT de l’État, et compactez-le à la densité minimale.
5. Vérifiez à la règle que le rapiéçage affleure la chaussée.
6. Interdisez la circulation jusqu’à ce que l’asphalte ait durci.

Pavement Interactive indique que, une fois le motif de peau de crocodile établi, le scellement des fissures est généralement inefficace. Le TxDOT indique qu’une réhabilitation minimale retire le matériau touché et le rapièce avant la pose d’une nouvelle surface. Il ajoute que le scellement ou un recouvrement sans rapiéçage fait réapparaître la dégradation rapidement.