Brevet FR2006522A1 — publié le 19691226

\ 69 11736 _1" 2006522 l L'invention concerne tua matériau de construction "bitumineux pour couches de revêtement, plus spécialement pour revêtements de chaussées et revêtements d'étanchéité dans les travaux hydrauliques, constitué par un mélange minéral et du bitume comme liant. 5 De tels matériaux de construction bitumineux sont déjà connus» Dans les mélanges pauvres en vides, on distingue le "béton asphaltique11 et 1*"asphalte coulé" pour lesquels des formules précises ont été établies, basées sur une longue expérience. Selon les normes et cahiers des charges allemands pour la réa-10 lisation de revêtements de chaussées bitumineux, TV bit 3/64,qui sont pratiquement identiques à ceux des pays d'Europe occidentale, le béton asphaltique a la composition salivante : 1.- Mélange minéral a) concassé : granulométrie 2-12 mm 15 teneur : 45-65 # en poids b) filler : granulométrie ^ 0,09 mm teneur ï 6-12 % en poids c) sable : granulométrie 0,09 - 2 mm teneur : le reste 20 Gomme sable, on peut utiliser du sable naturel, ou du sable de concassage ou un mélange des deux. 2.- Liant Bitume : quantité pour laquelle l'éprouvette réalisée selon le procédé Marshall comporte un pourcentage de vides de l*à 5% 25 du volume, obtenu par calcul. Du fait de sa teneur en bitume qui ne remplit pas les vides,le béton asphaltique a une consistance grumeleuse. Pour cette raison, lors de sa mise en oeuvre, il nécessite un compactage ultérieur à l'aide de poutres dameuses et de poutres vibrantes des finisseurs 30 ou au moyen de rouleaux de différents types. Selon les normes et cahiers de charges allemands mentionnés ci-dessus, TV bit, 6/60, l'asphalte coulé a la composition suivante: 1.- Mélange minéral a) concassé : granulométrie 2-12 mm 35 teneur ; 40-55$ en poids b) filler : granulométrie ^ 0,09 mm teneur : au moins 20fo en poids c) sable : granulométrie 0,09-2mm teneur : le reste 69 11736 -2 2006522 Gomme sable, on peut utiliser du sable naturel ou un mélangs de sable naturel et de sable de concassage. 2. liant Bitume :'quantité qui remplit totalement les Vides de la masse 5 minérale vibrée ou qui présente un léger excédent de liant de 4$ au plus du volume. Lorsqu'il est chaud, l'asphalte coulé, du fait de sa teneur élevée en bitume, est une suspension facile à étaler, qui ne peut pas et n'a pas besoin d'être compactée. Il est de ce fait mis en 10 oeuvre à l'aide de poutres égalisatrices chauffées qui ne vibrent pas. le béton asphaltique, par comparaison avec l'asphalte coulé, nécessite pour sa mise en oeuvre une dépense plus élevée en matériel et en énergie. Du fait de sa faible teneur en bitume, il a 15 une résistance structurelle et une résistance à la traction plus faible que l'asphalte coulé et il èst moins étanche à la pénétration de l'eau que celui-ci. Toutefois, par rapport à l'asphalte coulé, il présente l'avantage considérable d'avoir une ossature minérale qui évite de façon sûre que la surface de roulement ne &e-20 vienne lisse et qu'elle ne se ramollisse de façon inadmissible l'été lorsque la température est élevée. L'asphalte coulé est totalement étanche à l'eau. Pour cette raison, il ne peut donc pas être endommagé par l'action de l'humidité. Toutefois, il a l'inconvénient que le concassé répandu sur 25 la surface lors de la mise en oeuvre, qui lui confère la rugosité nécessaire à la sécurité du trafic, peut s'enfoncer petit à petit dans la masse d'asphalte coulé pendant la circulation .Le mélange constitué par les particules minérales fines et le bitume est alors refoulé vers le haut. La surface de la chaussée devient lis-30 se de ce fait et présente par temps de pluie d'importants risques de dérapage pour les véhiculés qui circulent dessus. Elle nécessite donc un contrôle constant. Dans certaines circonstances, il faut prendre des mesures pour rétablir sa rugosité. L'invention se propose de procurer un matériau de construction 35 pour les couches de revêtements, constitué par un mélange de grains Minéraux et de bitume, qui présente les avantages du béton asphaltique et de l'asphalte coulé et en évite les inconvénients. Conformément à l'invention, la composition du mélange minéral est calculée de telle sorte que - par rapport au mélange minéral-, 40 la proportion de concassé de granulométrie 2-12 mm est supérieure 69 11736 "3" 2006522 à 55$ et la proportion de filler de granulométrie ^.0,09 mm est sensiblement de 20$, tandis que le reste est constitué par du sable calibré, la teneur en liant est calculée de telle sorte que les vides de la masse compactée soient totalement remplis ou qu'il y 5 ait tin léger excédent en liant. En comparaison avec les matériaux de construction connus pour revêtements, la proportion de concassé du nouveau matériau de construction correspond à. la zone supérieure du taux de concassé du béton asphaltique, tandis que la teneur en liant correspond à celle 10 de l'asphalte coulé et que la teneur en filler selon fï ljit correspond à celle de l'asphalte coulé ou même lui est inférieure. 1*invention se base sur la constatation surprenante qu'un pourcentage relativement élevé de concassé dans le mélange minéral avec un taux de liant correspondant aux caractéristiques de l'as-15 phalte coulé empêche de façon sûre que le concassé de la surface ne s'enfonce lorsqu'il y a de la circulation; en réglant le rapport du mélange sable îfiller, on peut tenir compte des propriétés des différents types de bitume, en particulier de leur viscosité.Les revêtements de chaussée réalisés de cette façon offrent non seulement 20 les propriétés antidérapantes typiques de l'asphalte coulé, mais conservent celles-ci dans une grande mesure. Cette propriété du nouveau matériau de revêtement a été prouvée par des essais sur une piste d'essai et en laboratoire. Au cours d'essais pendant lesquels les éprouvettes ont été soumises à 25 des efforts correspondant à un service de plusieurs années, les co'éfficients de glissement diminuèrent peu alors qu'ils diminuèrent très fortement au cours d'essais parallèles sur des éprouvettes t d'asphalte coulé ayant la composition utilisée habituellement et ils s'approchèrent des valeurs de référence encore tolérables. 30 Le pourcentage en filler du mélange minéral peut, conformément à l'invention, être inférieur à 20$ en poids du mélange minéral, afin d'empêcher ultérieurement, pendant le trafic, l'enfoncement du concassé rugueux répandu sur la couche de revêtement. Un autre moyen ou un moyen supplémentaire pour améliorer encore le résultat 35 ci-dessus mentionné consiste, conformément à l'Invention, à utiliser exclusivement du sable de concassage dans la composition du mélange minéral. Selon un autre développement de l'invention, avec un pourcentage en filler (granulométrie ^ 0,09 mm) du nouveau matériau infé-40 rieur à 20$ en poids, on établit un mortier de consistance et de r"9 5 10 15 20 25 30 35 * 40 11736 4 2006522 composition filler + sable + bitume sensiblement égales à la consistance et à la composition du mortier connu lors de l'utilisation d'asphalte coulé. On obtient de ce fait une consistance a'êii-semble très fortement visqueuse du matériau qui empêche de façon sûre les ségrégations nuisibles lorsque le mélange est chaud. De ce fait, on peut transporter le matériau sur des camions ordinaires ou sur des camions chauffants depuis la centrale jusqu'aux chantiers, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser les malaxeurs chauffants servant au transport de l'asphalte coulé. . Lors de la mise en oeuvre du nouveau matériau de revêtement conforme à l'invention, on peut atteindre une vitesse de mise en. oeuvre beaucoup plus importante que celle atteinte avec les asphaltes connus, vitesse que l'on ne pouvait obtenir qu'avec les poutres vibrantes utilisées lors de la mise en oeuvre de béton asphaltique. Avec le nouveau matériau de revêtement, les poutres vibrantes ne peuvent pas plus réaliser de compactage qu'avec les asphaltes coulés connus, parce que la teneur élevée en liant maintient les particules minérales en suspension. Toutefois, les poutres ccnfèiéiic aux particules minérales en suspension dans le liant des rapides et diminuent ainsi considérablement le frottement interne du matériau et son frottement sur la surface de la poutre, r-n particulier sur la semelle qui égalise la surface de la chaussé •• De ce fait, le matériau devient fluide et il peut être dtalé sans fissures à une vitesse de mise en oeuvre sensiblement plus élevée que celle permise par les simples poutres égalisatrices» La vitesse de mise en oeuvre à laquelle on peut déposer sans difficultés l'asphalte coulé est au maximum de 1,4 m/minute. Par contre, le matériau de revêtement conforme à l'invention, comme les essais à grande échelle l'ont prouvé, peut être déposé sans fissures^ sa utilisant des poutres vibrantes, à des vitesses allant jusqusà 4 m/minute. On suppose que ces performances élevées sont imputables au taux élevé en concassé qui confère à la masse de matériau des contacts plus nombreux et plus efficaces du fait des vibrations que le taux plus faible des asphaltes coulés connus. Le nouveau matériau peut-être mis en place sans difficultés avec les appareils utilisés habituellement pour, le béton bitumineux et le concassé répandu sur la couche de revêtement déposée peut être cylindré avec les rouleaux utilisés habituellement pour le béton bitumineux;, il peut être cylindré,. de façon complémentaire et postérieurement, ...avec-un rouleau strié .Toutefois, il faut accep- / 69 11736 -5- 2006522 ter les inconvénients inhérents à ce procédé qui consiste en ce que les cannelures de ces rouleaux laissent dans la surface de la chaussée des enfoncements dans lesquels s'accumule l'eau de pluie, qui reste longtemps après l'averse et qui, de ce fait, maintient 5 pendant une longue période le danger de dérapage dû à la pluie.En cas de gel, les enfoncements remplis d'eau augmentent considérablement les dangers de verglas. Pour cette raison, l'invention se propose d'améliorer la rugosité initiale de surface du nouveau matériau à l'aide de gravil-10 Ions, sans qu'on soit obligé de subir les inconvénients mentionnés ci-dessus du gravillonnage postérieur selon les méthodes connues. L'invention part du principe que le nouveau matériau, du fait de sa teneur élevée en concassé, présente des caractéristiques de surface sensiblement différentes de celles de l'asphalte coulé con-15 nu, et qui ont été déjà indiquées ci-dessus. lorsque l'on met en oeuvre de l'asphalte coulé, du fait que le pourcentage relativement faible de concassé se dépose, il se foime en surface une épaisse couche de mastic, qui, lorsqu'elle est encore chaude et liquide, laisserait s'enfoncer le gravillon répandu 20 dessus. Pour cette raison, le gravillon ne doit être répandu que lorsque la couche de mastic a atteint en se refroidissant une viscosité suffisante qui ne permet plus au gravillon de s'enfoncer par son propre poids. Pour ancrer le gravillon dans la couche de mastic, il est nécessaire d'utiliser, comme il a été dit plus haut, des 25 rouleaux qui forcent le gravillon à s'enfoncer dans la couche de mastic fortement visqueuse. L'application de ce procédé suppose toutefois qu'entre l'appareil de mise en place du revêtement et la gravillonneuse, on maintient une distance qui permet à la couche de mastic, avant qu'elle n'arrive dans la zone d'action de la gra-50 villonneuse, de refroidir suffisamment pour que le degré de viscosité nécessaire soit atteint. Il est toutefois difficile de maintenir cette distance, parce que le refroidissement de la couche de maBtic dépend du temps, en particulier de la température de l'air et de celle du sol. La conséquence en est souvent que la liaison 35 entre la couche de mastic fortement visqueuse et les gravillons qui ont été enfoncés dedans est défectueuse parce que, du fait du refroidissement avancé, les quaiités d'adhérence de la couche de mastic ont sensiblement diminué. Ceci oblige à utiliser du gravillon relativement grossier qui èst enfoncé à une profondeur suffi-40 santé dans la couche de mastic fortement visqueuse. Toutefois les 69 11736 -6- 2006522 gravillons grossiers donnent, de par leur nature, une structure grossière de revêtement de chaussée qui ne permet que difficilement aux précipitations de s'écouler et qui empêche de ce fait la. chaussée de sécher rapidement après les averses. 5 Lorsque l'on utilise le nouveau matériau, du fait de sa teneur élevée en concassé, il ne se forme qu'une mince couche de mastic de surface qui laisse apparaître la structure du concassé. En raison de ses qualités de surface différentes de celles de l'asphalte coulé, le procédé conforme à l'invention consiste en ce que le gra-10 villon, brut ôu prétraité avec un liant, est simplement répandu par gravillonnage, après la mise en place du revêtement, c'est-àr dire immédiatement derrière la poutre de répartition de 1*appareil de mise en place du revêtement sur la surface encore liquide et chaude. On utilise dans ce cas une granulométrie dont les grains 15 les plus gros correspondent sensiblement aux dimensions des vides des composants du concassé du matériau de construction et qui est de l'ordre d'environ l,5-4mm. Le gravillon de cette dimension se dépose sur la mince couche chaude et liquide de mastic dans laquelle il ne s'enfonce de son propre poids qu'environ Jusqu'à la moi-20 tié de son épaisseur , mais dans laquelle il ne peut pas disparaître. Ce faisant, il se dépose sur le concassé du matériau de construction qui ensuite le soutient. Cette opération s'effectue sans l'aide de rouleaux que l'on peut ainsi économiser. Etant donné que la gravillonneuse entre en action immédiatement derrière l'appareil 25 de mise en place du revêtement, à l'endroit où la couche de mastic de surface du revêtement qui vient d'être déposé est encore chaude et liquide, les difficultés inhérentes à l'asphalte coulé et déjà mentionnées relatives au maintien entre l'appareil de mise en place du revêtement et la gravillonneuse d'une distance qui est fonc-30 tion de la température du sol et de l'air sont éliminées. Le résultat du nouveau procédé est une structure de surface de la chaussée terminée antidérapante k grains relativement fins comportant du gravillon adhérant bien et bien soutenu qui résiste aux trafics les plus intenses et sèche vite après les averses. Le maté-35 riau de revêtement conforme à l'invention présente également,en tant que matériau pour des revêtements étanches dans les travaux hydrauliques, des avantages décisifs par rapport aux matériaux connus. Sans travail de compactage, il est absolument étanche à l'eau et du fait de sa téneur élevée en concassé, il ne coule pas sous 40 l'effet du soleil. Ces propriétés permettent d'obtenir une étan- 11736 -7- 2006522 chéité parfaite avec des couches relativement minces. Il peut-être mis en place avec des performances élevées et la dépense en matériel et en énergie est plus faible que dans le cas des métériaux de construction connus. Il peut de ce fait diminuer sensiblement le prix de l'étanchéité des talus de remblai des barrages et des canaux, qui jusqu'ici devaient être revêtus de béton asphaltique et devaient être ensuite rendus étanches à l'aide d'une couche de béton asphaltique fin* 11736 2006522 - EEVENDICATIONS- 1.- Matériau de construction bitumineux pour couches de revêtement, plus spécialement pour revêtements de chaussée et revêtements d'étanchéité dans les travaux hydrauliques, constitué par un mélange minéral granulaire et du bitume comme liant, caractérisé en ce que, par rapport au poids du mélange minéral granulaire,le taux de concassé de granulométrie 2-12 mm est supérieur à 55$ et que le taux de filler de granulométrie ^ 0,09 est d'environ 20$, tandis que le reste est du sable calibré, le taux de liant étant calculé de telle sorte que les vides de la masse minérale vibrée sojanttotalement remplis ou qu'il yai.tun léger excédent de liant} 2.- Matériau de construction bitumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sable du mélange minéral granulaire est constitué exclusivement par du sable de concassage. 3.- Matériau de construction bitumineux selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le taux de filler est inférieur à 20$ en poids du mélange minéral. 4.- Matériau de construction bitumineux selon les revendications 1 à 3> caractérisé en ce que, pour un taux de filler inférieur à 20$ en poids, la consistance et la composition du mortier (filler + sable + bitume) sont sensiblement égales à la consistance et à la composition de mortier connu®de l'asphalte coulé. 5.- Procédé pour mettre en place la matériau de construction selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise des poutres vibrantes à haute, fréquence. 6.- Procédé pour mettre en place le matériau de construction selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour améliorer la rugosité initiale de la chaussée par du gravillon, on répand celui-ci par simple gravillonnage immédiatement après la mise en place du matériau de construction sur la surface chaude et liquide,les grains les plus gros du gravillon correspondant sensiblement aux vides des composants du concassé, et leur taille étant de l'ordre de 1,5 à 4 mm environ.