Towards sustainable road infrastructure: framework and strategy for construction materials

Résumé

Toutes les agences routières du monde entier conçoivent leurs routes en fonction des niveaux de trafic et des conditions de sol existantes, très souvent indépendamment de la disponibilité des matériaux. Cela entraîne l'épuisement de ressources très rares et des distances de transport sans cesse croissantes entre les carrières et le tracé de la route. Dans certains pays d'Afrique, comme la Libye, le Mali, la Côte d'Ivoire, le Tchad et le Sénégal, les distances de transport dans certaines régions reculées peuvent atteindre plus de 500 km. Un inventaire au niveau national des sablières et carrières disponibles n'est souvent pas réalisé et, par conséquent, il n'existe généralement aucune stratégie nationale pour protéger les rares ressources en granulats, qui sont considérées comme allant de soi bien qu'il s'agisse de ressources non renouvelables. L'estimation préliminaire par les ingénieurs de la puissance de capacité des carrières potentielles pour un projet routier n'est généralement pas disponible ou inexacte jusqu'à ce que le contrat soit attribué. Cette enquête de « dernière minute » sur des matériaux de construction de bonne qualité ne peut plus être une solution acceptable dans la culture durable d'aujourd'hui. En tant que tel, il est primordial d'identifier tous les matériaux de construction de routes existants dans un pays en réalisant l'inventaire des matériaux sources potentiels tels que le sable et le gravier avant toute conception ou construction de routes majeures. Cela nécessite l'élaboration d'une politique de gestion et de contrôle de l'utilisation des matériaux de base pour répondre aux besoins actuels et futurs. Formuler une stratégie efficace nécessite d'acquérir et d'organiser une grande quantité d'informations, y compris un inventaire des matériaux de construction routière potentiels disponibles. Cet inventaire devrait également contenir l'ensemble du réseau routier existant et les routes projetées, ainsi que des estimations des quantités de matériaux nécessaires pour la construction de nouvelles routes et la réhabilitation des routes existantes. Cette thèse développe une méthodologie pour établir l'inventaire des matériaux de construction routière existants dans n'importe quel pays et pour déterminer les besoins en matériaux de construction routière pour les 50 prochaines années. Ceci est primordial pour justifier et développer un cadre politique national pour aligner les ressources géologiques disponibles sur les nouveaux besoins en matériaux routiers. La validation de la méthodologie est menée en Libye. Cette recherche est divisée en trois parties principales : 1) identifier les ressources potentielles en granulats en utilisant Google Earth Pro et son application pour la Libye, 2) déterminer la future demande en matériaux de construction pour les 50 prochaines années à partir de l'expansion prévue du réseau routier et d'une conception de chaussée catalogue, et 3) établir une stratégie de matériaux de granulats durables. L'application de la méthodologie pour la Libye montre que 38,3 millions de tonnes d'agrégats sont disponibles pour la construction de routes à partir de 21 carrières actives et que l'expansion prévue du réseau routier sera d'environ 95 180 km au cours des 50 prochaines années. Cela se traduit par plus de 250 000 000 m3 de matériaux qui seront nécessaires pour la construction, l'entretien et la réhabilitation des routes. L'analyse montre également qu'il existe un écart substantiel entre la disponibilité des matériaux et la demande future de matériaux de construction routière. Il est donc nécessaire d’élaborer une stratégie nationale pour optimiser l’utilisation des rares granulats disponibles. La stratégie proposée vise à mieux gérer la consommation de nouveaux matériaux en optimisant le catalogue de conception de chaussée afin de réduire au minimum les quantités de matériaux spécifiées en utilisant une stabilisation des matériaux qui maximise la résistance de la chaussée avec des quantités limitées de matériaux, dans le but de protéger les ressources rares comme dicté par les normes de performance environnementale et sociale de la Société Financière Internationale. Cette stratégie susmentionnée d'optimisation des structures de conception des chaussées pourrait permettre d'économiser environ 85 000 000 m3 de matériaux vierges au cours des 50 prochaines années, soit environ 1 785 m3/km de matériaux vierges pour une route médiane typique. Les économies de matériaux vierges atteignent 3 750 m3/km pour le projet d'autoroute translibyenne. En plus d'économiser des ressources matérielles non renouvelables et rares, la conception optimisée proposée dans cette recherche réduit également le coût de l'autoroute translibyenne de 1 400 km de 400 à 550 M$ sur la base de 75 à 100 $/ m3, selon la distance de la carrière. En outre, la conception modifiée aurait en outre des avantages environnementaux en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. L'étude conclut que la réduction de l'épaisseur des chaussées en recourant au ciment réduit le coût global de la chaussée et constitue une solution rentable et durable pour répondre à la future demande locale de granulats dans les pays aux ressources en granulats limitées. Bien que cette recherche valide celle portant uniquement sur la Libye, la stratégie établie en matière de granulats durables aidera également les décideurs en matière de gestion des chaussées dans d'autres pays en développement à produire quatre avantages significatifs. Ces avantages comprennent l'amélioration des performances de la chaussée, la diminution de l'utilisation de matériaux vierges, la réduction des coûts de construction et d'entretien et la minimisation des dommages environnementaux.

Date	2 juin 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Gabriel J. Assaf (Directeur(-trice))