Brevet FR2023180A1 — publié le 19700807

Les revetements de route sont en général constitués par des agrégats à base de pierres, scories ou matières similaires concassées, qui sont soit agglomérés par un liant imperméable à l'eau tel que bitume, goudron ou asphalte par exemple, soit combinés à un ciment et à du sable, et mis en place sous forme de dalles ou de revêtements continus en béton. L'usure des revêtements de route stest considérablement accrue au cours de ces dernières années, en raison de l'augmentation du nombrg/des véhicules, et en particulier des véhicules poids lourds qui circulent sur les routes à plus grande vitesse. En conséquence, des spécifications rigoureuses ont été établies en ce qui concerne les caractéristiques des agrégats utilisés pour l'exécution des revttements de routes soumises à un fort trafic. En ce qui concerne leur qualité, les caractéristiques les plus importantes requises pour les agrégats utilisés dans les revêtements de routes à grand trafic sont les suivantes. Premièrement, l'agrégat utilisé doit être constitué de morceaux ou de fragments criblés et calibrés de façon à permettre de réaliser un rev8tement à texture bien liée et antidérapant, meme en cas de pluie. Deuxièmement, les éléments constitutifs de l'agrégat ne doivent pas se polir en surface sous l'effet de l'usure due au passage des véhicules et la partie~de leur surface qui subit c te usure doit demeurer constamment rugueuse. Troisièmement, les éléments constitutifs de l'agrégat ne doivent pas s'émietter soup l'effet des chocs dus au rebondissement des roues des véhicules qui circulent sur la route.Quatrièmement, ces éléments doivent être résistants à l'abrasion. Cinquièmement, ces éléments ne doivant pas absorber l'humidité au point qu'ils puissent se désintégrer sous l'action de la gelée. La bauxite calcinée est l'un des matériaux qui satisfont le mieux à ces conditions. En vue de la transformer en un agrégat dont les dimensions des éléments constitutifs soient satisfaisantes pour l'exécution d'un revetement de route, la bauxite calcinée est broyée et criblée de façon à la mettre sous forme de frag ments calibrés de grosseur bieidéfinie ; les deux calibrages les plus couramment utilisés sont le calibrage 12,5/9,5 (correspondant à un agrégat dont les éléments constitutifs passent à l'anneau de 12,5 mm et sont retenus par celui de 9,5mm) et le calibrage 9,5/6,5mm (correspondant à un agrégat dont les éléments constitutifs passent à l'anneau de 9,5mm et sont retenus par celui de 6,5 mm), suivant les prescriptions de la Norme-Britanni- que NO 63 relative aux Cailioutis à Granulométrie Unique pour la Confection des Routes. Un tel calibrage a inévitablement pour résultat la production d'une forte quantité de fines, c'est-à-dire de matières dont les éléments constitutifs passent à l'anneau de 6 5 mm et qui comprennent aussi des poussières. La présente invention consiste à lier ces fines de fa çon à en former, soit directement, soit par broyage ultérieur, un agrégat dont les éléments constitutifs ont les dimensions dé spirées. L'expérience a mis en évidence le fait, plutôt inattendu, que les agglomérés ainsi préparés ont des propriétés meilleures que celles de la bauxite calcinée de départ. L'agglomération désirée s'effectue à chaud, et des liants divers peuvent être utilisés. L'acide phosphorique et l'argile plastique conviennent particulièrement comme liants. La proportion en poids du liant à incorporer aux fines est déterminée par la necessité d'utiliser ce liant en quantité suffisante pour que les agglomérés obtenus ne se désintègrent pas mais, du fait que les liaisons internes provoquées sont en général semi-vitreuses, cette quantité ne doit pas entre telle qu'elle diminue par trop les propriétés anti-dérapantes du revêtement de la route. D'autre part, la dimension moyenne du grain des fines utilisées doit etre prise en considération.Dans ces conditions, de l'acide phosphorique (à 80% en poids, densité 1,65) peut être incorporé aux fines, à raison de 0,5 à 5% de leur poids, la proportion de 3% en poids convenant particulièrement bien. Du verre de phosphate, qui est une matière pulvérulente provenant de l'acide phosphorique sous l'effet de la chaleur, peut entre utilisé en remplacement de l'acide phosphorique et en quantités dquivalentes, une incorporation de 2% du poids des fines convenant particulièrement bien, dans ce cas. Une argile plastique peut être incorporée aux fines, à raison de 2 à 15% en poids, une incorporation de 10% en poids convenant particulièrement bien. Les fines et le liant sont mélangés, dans un mélangeur à cuve par exemple, et le mélange obtenu peut ensuite Astre mis sous forme de briquettes stressées, par exemple dans une presse à briques, par extrusion å la filière ou,-de préférence, par passage entre deux cylindres presseurs. Pour obtenir un mélange aggloméré dont la compacité permette-de le traiter sans difficulté sur une grille mécanique sur laquelle il sera chauffé en vue de dureir ses liaisons internes, il est désirable d'ajouter de l'eau aux fines et au liant, au cours de leur mélange.Lorsque le liant utilisé est l'acide pkosphorique ou le verre de phosphate, une addition d'eau permet au liant de mouiller parfaitement même les plus petites particules des fines de départ. Le poids d'dau ajouté peut atteindre 6% du poids des fines, le poids optimal de ce4- te addition dépendant de la proportion des poussières contenues dans ces fines. Si le liant utilisé est une argile plastique, le poids d'eau ajouté doit normalement être compris entre 5 et 10% de celui des fines. La température du chauffage à faire subir au mélange ainsi préparé dépend de la nature du liant utilisé, et elle est comprise entre 500 et 1.2000- C lorsque ce liant est l'acide phosphorique. Si ce liant est susceptible, comme les argiles plastiques par exemple, de subir un frittage, la température de ce chauffage doit etre suffisamment élevée, et atteindre par exemple 1.300 C, pour provoquer ledit frittage. La durée du maintien du mélange à la températurede cuisson peut etre très réduite, de le ordre d'une à deux minutes par exemple et, par suite, le procédé le plus commode pour effectuer le chauffage nécessaire consiste à utiliser une grille mécanique bien que, en variante, il puisse aussi être effectué dans un four à cuve ou dans un four rotatif. En vue de fournir l'appoint de chaleur nécessaire pour le frittage dans le cas où le liant utilisé est une argile plastique, une petite quantité d'un combustible solide, menu coke ou fines d'anthracite par exemple, peut etre ajoutée au mélange en proportions pouvant atteindre 3% du poids des fines de départ. Si les agglomérés sont produits sous forme massive, par exemple sous forme d'un ruban continu rendu compact par passage entre des cylindres, le produit: ainsi préparé est broyé et criblé après son agglomération. Ce broyage produit inévitablement une certaine quantité de fines, mais ces fines peuvent être renvoyées dans le mélangeur. La nécessité d'avoir à procéder à ce broyage, ce criblage et ce recyclage des fines peut dtre évitée par l'emploi de cylindres dont la surface porte des évidemmentsdont la forme et les dimensions correspondent à celles requises pour les éléments constitutifs de l'agrégat désiré, l'aggloméré étant ainsi d'abord divisé en éléments dont la forme et les dimensions correspondent à à celles des éléments (morceaux concassés) de l'agrégat désiré, ces éléments étant ensuite chauffés pour créer les liaisons internes nécessaires.Pour éviter que les fines se collent aux cylindres, ce qui aurait pour résultat de boucher les évidements de leur sculpture, on peut utiliser une pellicule continue en matière plastique, en nylon par exemple, passant sur le cylindre porteur des dits évidements et emportant les éléments de agrégat après leur mise en forme. Des essais effectués sur des revêtements de route ont montré que des résultats particulièrement satisfaisants sont obtenus lorsque la forme des éléments de l'agrégat est voisine de celle d'un tétraedreO Lorsque de tels éléments tétraédriques sont répandus sur la surface d'une route préalablement revêtue d'une couche d'un liant, goudron, bitume ou résine époxyde par exemple, chacun de ces éléments tétraédriques tend naturellement à s'asseoir sur l'une de ses faces, et présente ainsi l'un de ses som- mes en saillie vers le haut.Ainsi les éléments de l'agrégat préparés selon l'invention seront de préférence tétra8df.ques, et ils présentent alors un double avantage en ce que leur résistance au dérapage qui est celle de la bauxite calcinée agglomérée par un liant se double dé celle qui provient de leur forme tétraédrique. Les caractéristiques des revetements de route ainsi constitués sont encore améliorés par l'emploi d'éléments tétraédriques moins volumineux que ceux des cailloutis de 9,5 ou de 12,5 mm normalement utilisés pour cet usage, du fait que de tels éléments tétra édriques présentent un plus grand nombre de pointes aiguës au contact des pneumatiques des véhicules. L'emploi d'éldments moins volumineux, dont les côtés ont une longueur comprise par exemple entre 3 et 5 permet d'autre part de réaliser des économies importantes, du fait qu'nne tonne de bauxite permet de couvrir une plus grande surface de la route. Les éléments tétraédriques des agrégats de l'invention peuvent être préparés par passage d'un mélange de fines et l'un liant entre deux cylindres dont l'un porte des évidements dont les dimensions correspondent à celles désirées pour les éléments dudit agrégat. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif, et avec référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective et à échelle très agrandie d'un élément tétraédrique d'agrégat conforme à l'invention la figure 2 représente schématiquement une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention la figure 3 est similaire à la figure 2, mais se rapportant à un autre mode de réalisation de ladite installation, la figure 4 est une vue en plan, à échelle agrandie, a une tartie de la surface d'un cylindre utilisé dans l'installation de la figure 3, et la figure 5 est une coupe suivant le plan V-V de la figure 4. L'installation représentée sur la figure 2 comprend un mélangeur à cuve 1 à marche continue,dans lequel sont introduits, comme indiqué par la flèche, des fines de bauxite calcinée, un liant et de l'eau, et hors duquel le mélange obtenu sort par un déversoir 2, pour tomber dans une trémie 3 qui le dépose sur un transporteur 4. Ce transporteur se décharge dans une autre trémie 5 placée au-dessus de l'intervalle qui sépare les deux cylindres 6 et 7, le mélange étant rendu compact par son passage dans cet intervalle dont la largeur correspond à la dimension désirée pour les éléments de l'agrégat finalement obtenu. Le mélange sort dudit intervalle sous forme d'une feuille, ou gâteau, d'une certaine compacité, et il est conduit par une goulotte 8 sous un cylindre refendeur 9.Ce cylindre est essentiellement constitué par un assemblage de disques minces distants les uns des autres de 12,5 mm, et tournant à une vitesse telle que leur périphérie coupante se déplace à une vitesse tangentielle égale ou légère ment supérieure à la vitesse linéaire du gâteau compact qui descend en glissant sur la goulotte 8. Ce gâteau est refendu par le cylindre 9 en lanières qui tombent de l'extrémité inférieure de la goulotte 8 en se fragmentant en morceaux de grosseurs différentes, qui se déposent sur une grille mécanique 10. Cette grille fait passer les fragments d'agrégat sous une hotte de grillage 10 qui dirige des flammes directement sur lesdits fragments.A leur départ de la grille 10 ces éléments d'agrégat, qui sont alors fortement agglomérés par des liaisons intérieures, passent dans un broyeur à machoires 16 qui les dépose après broyage sur un tamis à secousses 17. Les éléments d'agrégat les plus gros progrea- sent sur ce tamis, et sont recueillis sous forme d'un agrégat conforme à l'invention. Les fines provenant de ce broyage traversent le tamis 17 et sont renvoyées dans le mélangeur à cuve 1, comme l'indique le pointillé 18. La figure 3 représente un autre mode de réalisation de l' installation de la figure 2, dans lequel le mélange est effectué, comme dans le mode de réalisation précédent, dans un mélangeur à cuve 1, le mélange obtenu étant déversé dans la trémie 5, et, dans ce cas, ce mélange passe entre deux cylindres 13 et 14 dont les surfaces sont presque en contact mutuel. Le cylindre 13 comporte des évidements de forme tétraédrique, et la surface du cylindre 14 est lisse.Une feuille 15 de nylon continue est guidée de fa çon à ttre en contact avec le cylindre 13 comportant lesditiévi- dements, et elle entraille avec elle les éléments tétraédriques comprimés, qui sont ensuite déposés par la goulotte 8 sur la grille mécanique 10, depuis laquelle ils tombent sur le transporteur 12 sous forme d'un agrégat utilisable en l'état. Les figures 4 et 5 montrent les évidements tétraédriques du cylindre 13, et la figure 1 représente l'un des éléments de l'agrégat obtenu comme il vient d'être décrit. Dans l'un et l'autre mode de réalisation de l'installa- tion, les cylindres peuvent avoir un diamètre de 600 mm et peuvent tourner à une vitesse tangentielle de 9 i 15 m/n. A titre d'exemple non limitatif, un agrégat conforme à l'invention a été préparé à partir d'un mélange contenant en poids 100 parties de bauxite calcinée dont la dimension des grains se situait entre celle de grains de poussière et 3,pas, 5 parties de bentonite (argile plastique) et 6 parties d'eau, ces constituants étant mélangés dans un mélangeur à cuve semblable à celui précédemment décrit, et duquel le mélange obtenu sortait sous forme d'une patate plastique. Ce mélange plastique passait ensuite entre les cylindres 6 et 7 distants l'un de l'autre de 4,75 mm, et se trouvait alors sous forme d'une feuille ou gâteau d'une certaine compacité, qui était refendu par les disques du cylindre 9. Les fragments ainsi obtenus tombaient sur la grille mécanique 10 sur laquelle ils étaient chauffés à une température maximale de 1.3000 C au cours d'qui cycle thermique de chauffage et de refroidissement qui s'effdctuait entièrement sur cette grille, la durée de chacun de ces cycles étant de 8 minutes environ. A titre d'autre exemple nom limitatif, un agrégat conforme à l'invention a été préparé dans une installation semblable à celle de la figure 3 en partant d'un mélange comprenant en poids 100 parties de la même bauxite calcinée dont la grosseur des grains variait entre celle d'un grain de poussière et 3 mm, 3 parties diacide phosphorique à 80% en poids et 6 parties d'eau. La température maximale atteinte sur la grille mécanique était de 1.000 C, et la durée totale du cycle thermique de chauffage et de refroidissement était de 6 minutes. Les propriétés des divers revetements de route, en ce qui concerne leur résistance au dérapage, peuvent etre évaluées par comparaison des valeurs de la glissance de leurs éléments constitutifs à l'état poli, laquelle peut être élevée, et est estimée suivant une échelle dont le maximum est la valeur 100, et des valeurs de cette glissance à l'état d'agrégat, lesquelles doivent être les plus faibles possibles. Le tableau ci-appès donne des valeurs types de cette glissance pour la bauxite calcinée et pour les agglomérés de fines de bauxite calcinée préparés selon l'invention. Valeur à Valeur à l'état poli l'état d'agrégat Bauxite calcinée 75 40 Fines liées au phosphate 87 35 Fines liées à l'argile 83 37 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1 - Agrégat de bauxite calcinée pour rYêtements de routes, ca- ractérisé en ce que ses éléments sont constitués par des fines de bauxite calcinée agglomérées par un liant. 2 - Agrégat selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont tétraédriques. 3 - Agrégat selon la ReVendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments tétraédriques ont des arêtes d'une longueur comprise entre 3 et 5 mm. 4 - Procédé pour la fabrication d'agrégats conformes à la Revendilation 1, caractérisé en ce qu'un liant est mélangé aux fines, et en ce que le mélange ainsi obtenu est rendu compact puis traité par la chaleur à une température suffisante pour provoquer le développement de fortes liaisons internes. 5 - Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que de l'eau est ajoutée audit mélange pour aider à la formation d'une masse compacte et cohérente. 6 - Procédé selon la Revendication 5, caractérisé en ce que ledit mélange, après avoir été rendu compact, passe entre deux cylin dres dont l'un comporte des évidements dont les dimensions correspondent à celles requises pour les éléments de l'agrégat désiré. 7 - Procédé selon la Revendication 6, caractérisé en ce qu'une feuille de matière plastique est mise en mouvement de façon que elle s'interpose entre le cylindre dont la surface comporte des évidements et le mélange en cours de passage, ceci en vue d'empêcher l'obstruction de ces éiidements. 8 - Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que le mélange est rendu compact par son passage entre deux cylindres à surface lisse qui le mettent sous la forme d'une bande d'épaisseur appropriée, cette bande étant ensuite brisée en fragments qui sont chauffés de façon à provoquer dans chacun d'eux la création de fortes liaisons internes. 9 - Procédé selon la Revendication 8, caractérisé en ce que lesdits fragments, après obtention desdites liaisons internes, sont broyés et criblés de façon à constituer un agrégat, les fines produites par ce broyage étant renvoyées dans l'appareil dans lequel s'effectue le mélange initial. 10 - Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que le liant utilisé est l'acide phosphorique employé à raison de 0,5 à 5% du poids des fines, et en ce que la création des fortes liaisons internes désirées àteffectue par chauffage à une température comprise entre 500 et 1.2000 C.