Brevet FR2230802A1 — publié le 19741220

La présente invention concerne un procédé et un appareil améliorés destinés à produire du béton asphaltique. Dahs la technique antérieure, on a généralement produit des revetements bitumineux du type aggloméré en séchant un agrégat dans un tambour-sécheur, en introduisant l'agrégat séché dans une unité de criblage pouvant séparer l'agrégat séché en des fractions que l'on conserve dans une série de trémies de stockage, en introduisant les fractions dans des quantités proportionnéês à partir des unités de stockage, et en mélangeant les quantités proportionnées avec une quantité prédéterminée d'une composition bitumineuse dans une unité de mélange du type malaxeur à cuve. Les tambours-sécheurs utilisés pour sécher l'agrégat sont généralement chauffés par un brdleur d air forcé.Les particules rejetées par les sécheurs de ce type ont posé un problème en raison des réglements de plus en plus stricts sur la pollution de l'air. Les collecteurs de poussière du type "sacs filtrants , contant plusieurs milliers de dollars par usine, constituent actuellement le moyen utilisé pour empêcher le rejet de particules des tambours-sécheurs utilisés au cours du séchage de l'agrégat. On a jusqu' présent fabriqué les compositions de revêtement de bitume asphaltique dans une installation de mélange continu du type à tambour, en introduisant l'agrégat dans le malaxeur en le mettant en contact dans le malaxeur avec une composition bitumineuse sous forme d'émulsion, et en chauffant le mélange, au cours du malaxage de l'agrégat et de la composition bitumineuse, à l'aide d'un courant de gaz chauffé s'écoulant à contre-courant de la composition bitumineuse et de l'agrégat. C'est une des principales caractéristiques de la présente invention de fournir un procédé et un appareil de fabrication de compositions de revetement de bitume asphaltique dans lesquels on met un agrégat humide et froid en contact avec une composition bitumineuse liquéfiée juste avant ou pendant l'introduction de l'agrégat avec une vitesse relativement élevée, le courant de gaz chauffé s'écoulant parallèlement à la direction du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans une zone de brassage et de séchage. Dans l'atmosphère chauffée, le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique est brassé tout en étant chauffé, de façon à enrober les particules d'agrégat avec de l'asphalte, et les particules enrobées circulent en cascade dans l'atmosphère chauffée de façon à en éliminer l'humidité sans vieillir ou durcir de façon substantielle le bitume asphaltique.L'agrégat enrobé de bitume asphaltique déchargé de 1 'atmosphère chauffée a généralement une teneur en humidité inférieure à 3,0% en poids. Les avantages de la présente invention consistent (1) à fournir un procédé d'enrobage d'un agrégat humide non chauffé avec un bitume asphaltique liquéfié; (2) à fournir un procédé d'enrobage d'agrégat avec une composition de bitume asphaltique liquéfiée dans lequel la quantité de polluants de l'air sortant du tambour de brassage est réduite à sa valeur minimale; (3) à fournir un procédé d'enrobage d'agrégat avec un bitume asphaltique liquéfié dans lequel il y a moins de vieillissement et de durcissement néfastes du bitame asphaltique; (4) à fournir un appareil amélioré destiné à la production d'un mélange de bitume asphaltique, l'appareil possédant des commandes automatiques destinées à régler le rapport du bitume asphaltique à l'agrégat pénétrant dans la zone de mélange et de séchage et destiné à régler la température de l'agrégat enrobé de bitume asphaltique déchargé; (5) à fournir un procédé et un appareil de fabrication de compositiorsde revêtement de bitume asphaltique avec des colts d'investissement et des colts d'entretien réduites en raison de l'utilisation d'un équipement de traitement et due brassage plus réduit; et (6) à fournir un appareil de fabrication de compositions de revêtement de bitume asphaltique dans lequel le courant d'air traversant le tambour de brassage et le courant de matériau dans ce tambour sont parallèles, ce qui permet une réduction notable des rejets de particules, et la production d'un mélange de bitume asphaltique déchargé à une température égale, rendant possible l'obtention d'un tassement plus uniforme lorsqu'on étale la composition. On comprendra mieux l'invention à partir de la description suivante des dessins annexés, sur lesquels La Figure 1 est un schéma d'une usine de fabrication de bitume asphaltique utilisant l'invention décrite ici; La Figure 2 est une vue en coupe verticale du tambour de malaxage et de séchage de la Figure 4, illustrant l'écoulement parallèle du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique et du gaz chauffé à grande vitesse traversant la zone de brassage et de séchage; La Figure 3 est un graphique donnant la gamme des valeurs de pénétration mesurées à partir d'échantillons pris en divers points au cours de la production;; La Figure 4 est une vue en bout et une vue en élévation latérale partielle d'un tambour-sécheur modifié dans lequel un écran s'étend dans la zone de malaxage et de séchage à partir du brûleur pour éviter le contact de la flamme et du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique; et La Figure 5 est une comparaison entre le matériau de taille 74 microns qui est introduit avec l'agrégat dans la zone de malaxage et de séchage et celui retenu dans le mélange déchargé de bitume asphaltique et d'agrégat. Considérons maintenant la Figure 1; l'agrégat est déversé dans plusieurs trémies 10a, lOb et lOc d'une unité de trémies d'alimentation, à froid et compartimentée, alimentant un dispositif 12 de pesage positif qui délivre des poids précis d'agrégat froid sur une bande transporteuse 14 reliant le moyen de pesage à la goulotte 16 d'un tambour malaxeur. Un dispositif de pesage que l'on peut utiliser est le modèle WLC de Merrick Feedoweight qui possède un réglage par vis de la porte d'alimentation et des réglages de la commande d'alimentation.Des poids précis de charge, selon la vitesse d'alimentation désirée,. sont délivrés à l'aLde de régulateud'alimentation mécaniques qui ajustent autoBatiquement la porte d'alimentation sans que le fléau de la balance ait à travailler directement et sans qu'il y ait d'interférence avec la réponse sensible du mécanisme de pesage aux changements dans la charge. Avec un teL système de conimazide, toutes variations de la charge dues aux changements de matériau ou de masse volumique sont instantanément corrigées à l'aide de réglages automatiques de la porte d'alimentation. L'agrégat utilisé n'a pas besoin entre prE-conditionné, c'est-à-dire pré-séché ou préchauffé. L'agrégat doit contenir environ l-lOYo et de préférence 3-5%, en poids, d'eau par rapport au poids total du mélange. Sila teneur en eau de l'agrégat n'est pas suffisante, telle que déterminée par un détecteur d'humidité disposé de façon appropriée ou par analyse d'un échantillon pris de façon aléatoire et périodiquement, on peut ajouter de l'eau supplémentaire. Si nécessaire, on peut pomper l'eau provenant d'un réservoir 18 à l'aide de la pompe 20 jusqu'à une rampe de pulvérisation 22.Avant que 1' agrégat pénètre dans le tambour-malaxeur, du bitume asphaltique liquéfié est déposé de façon mesurée sur l'agrégat par la pompe volumétrique 24 qui pompe le bitume asphaltique d'un réservoir 26 par l'intermédiaire de la conduite 28 jusqu'à une rampe ou ajutage 30 de pulvérisation qui pulvérise le bitume asphaltique sur toute la largeur de 1' agrégat sur la bande transporteuse 14. Le bitume asphaltique liquéfié peut entre un bitume asphaltique de qualité pour revêtement non traité chauffé à la température de pompage (généralement 950C à 17SOC), un bitume asphaltique émulsifié ou un bitume fluxé. Le tambour-malaxeur comprend un tambour cylindrique incliné 32 porté de façon à pouvoir tourner sur son axe, sur des rouleaux (non représentés), les rouleaux étant montés tourillonnWnts au châssis 34. Le tambour-malaxeur tourne par l'intermédiaire d'un moyen de commande approprié (non représente). Des couvercles d'extrémités 36 et 38 couvrent les extrémités de charge et de décharge du tambour, les couvercles étant fixés au chassies 34. Une ouverture dans l'extrémité de charge du tambour-malaxeur reçoit la goulotte 16, à travers laquelle l'agrégat enrobé d'asphalte est dirigé. Comme représenté sur la Figure 1, le couvercle 36 de ltextrémité de charge a plusieurs décimètres de long, un brdleur à gaz ou à huile lourde 40 étant disposé axialement à son extrémité, le couvercle de l'extrémité de charge étant revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire. Le bradeur 40 est déplacé en arrière de la goulotte d'alimentation 16 à une distance suffisante pour empêcher le contact direct de la flamme et de l'agrégat enrobé de bitume asphaltique qui pénètre dans le tambour.On fournit un combustible, soit du gaz soit de l'huile lourde, à partir d'un réservoir 42 par l'intermédiaire de la canalisation 44 du brûleur. Une soufflante 46 fournit de l'air au bradeur. Plutôt que déplacer la goulotte d'alimentation en avant du brpleur, comme illustré sur la Figure 1,le bradeur peut comporter une extension 41 tubulaire ou écran s'étendant de plusieurs décimètres dans le tambour-malaxeur, comme illustré sur les Figures a et 4. Dans ce cas, le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique est introduit par la goulotte 16 placée directement au-dessssus--du b=tleur La goulotte est divisée pour permettre au mélange de bitume asphaltique et d'agrégat de tomber dans le tambour-malaxeur de chaque côté de 1' écran. A l'extrémité de décharge du tambour-malaxeur, se trouve une ouverture de sortie et une goulotte 48 de décharge des matériaux. Un ventilateur d'évacuation 50, comportant une cheminée 52 d'évacuation reliée à l'ouverture d'évacuation, maintient le débit de gaz dans le tambour-malaxeur à des vitesses comprises généralement entre 180 et 450 m/mn. Le courant de matériau et le courant de gaz traversant le tambour-malaxeur sont parallèles. L' intérieur du tambour-malaxeur 32 est muni de rampes 32a destinées à langer l'agrégat et le bitume asphaltique à mesure que le mélange circule le long du sécheur et à faire tomber en cascades le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans le courant de gaz chauffé. La Figure 2 illustre l'action "en cascade" du tambour-malaxeur rotatif et l'écoulement parallèle des gaz chauffés et du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique.Les fines 33 de l'agrégat qui créent un problerne de pollution de l'air sont apparemment enrobées au départ du mélange de bitume asphaltique et, entraînées dans le courant de gaz, s'écoulent à travers les rideaux en cascade d'agrégat et de bitume asphaltique sur toute la longueur du tambour-malaxeur et il semble qu'elles adhèrent aux plus gros morceaux d'agrégat. En capturant les fines dans l'agrégat au début du procédé il y a peu de décharge de fines dans l'atmosphère. La Figure 5 est une comparaison-graphique de l'agrégat comportant divers pourcentages de fines passant à travers un tamis d'ouverture de mailles 74 microns 1qui sont introduits dans le tambour-malaxeur,avec ceux retenus par le mélange au moment de la décharge.La ligne droite indique que le matériau introduit dans le tambour-malaxeur sort dans le mélange d'agrégat et du bitume asphaltique et n'est pas perdu dans le procédé de brassage ou n'est pas déchargé dans l'atmosphère. L'agrégat enrobé de bitume asphaltique est déchargé du tambour-malaxeur par la goulotte de décharge 48 sur le transporteur à bande 54 qui transporte le mélange chauffé dans une trémie de stockage 56 où il est chargé dans des camions 58 pour être transféré au lieu d'utisation. On utilise un système de commande entièrement automatique pour la commande du bradeur, comme celui vendu sous la marque de fabrique Genco Genie Burner Control System. Un moyen de détection de la température est placé de façon à détecter la température du mélange déchargé ou la température des produits rejetés de la cheminée, le moyen de détection étant relié en fonctionnement à un dispositif de comnande commandant le brdleur 40. Des dispositifs de commande d'alimentation séparés pour 11 agrégat froid, le bitume asphaltique et l'eau (si nécessaire) sont également prévus. Les moyens de commande de l'alimentation sont de préférence accouplés l'un à l'autre.La commande d'alimentation est du type qui permet de commander le mélange de l'agrégat et qui délivre une quantité mesurée d'agrégat au tambour-malaxeur de sorte que la qualité et le volume pénétrant dans le tambourmalaxeur sont maintenus pratiquement constants. La pompe à bitume asphaltique est une pompe volumétrique reliée en fonctionnement à la commande d'alimentation de sorte que le nombre de litres par minute de composition asphaltique pompés dans le tambourmalaxeur est maintenu à une valeur constante et à un rapport pondéral prédéterminé par rapport à la quantité d'agrégat introduit de façon mesurée dans le tambour-malaxeur. Généralement on répand, de façon mesurée, sur l'agrégat de 0,5% à 10% de bitume asphaltique par rapport à l'agrégat, en poids.Le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique est déchargé du tambourmalaxeur à une température d'environ 950C à 1500C ou même plus, et de préférence à une température de 1000C à l050C. Un des principaux avantages du procédé de l'appareil de cette invention est l'élimination pratiquement totale de la pollution de l'air provoquée par les rejets de particules du tambour-malaxeur, sans avoir besoin d'installer et d'entretenir un équipement annexe. La combinaison d'un écoulement parallèle du courant de gaz chauffés-et d'un mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans la zone de brassage et de séchage permet le réglage des rejets de particules par la cheminée de décharge. Les fines de l'agrégat doivent nécessairement traverser toute la longueur de la zone de brassage et de séchage avant d'être déchargées et au cours de ce trajet, elles traversent les rideaux en cascade de l'agrégat enrobé de bitume asphaltique auquel les fines adhèrent. L'écoulement parallèle du courant de gaz chauffés et du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans la zone de brassage et de séchage permet également de décharger le mélange à une température constante, ce qui donne un produit ayant des caractéristiques de tassement améliorées. Un autre avantage de l'écoulement parallèle du courant de gaz chauffés et du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans la zone de brassage et de séchage est une perte réduite de la valeur de pénétration du bitume asphaltique due à l'oxydation et au durcissement provoqués par le contact direct de la composition de bitume asphaltique avec la flamme du brtleur. La Figure 3 est un graphique donnant les valeurs de pénétration pour plusieurs jours de fonctionnement (1) du bitume asphaltique sous sa forme initiale, (2) du bitume asphaltique tel que récupéré du mélange au cours du traitement (80-105 C), (3) du bitume asphaltique provenant de carottes prises plusieurs jours après l'épandage d'une surface de route et (4) de l'asphalte soumis à un vieillissement et un durcissement artificiels par un mode opératoire d'essai classique, l'essai au four d'une fine pellicule (à 1630C). Le graphique montre que le bitume asphaltique garde 73% de sa pénétration initiale (d partir des carottes), à comparer aux 51% après l'essai au four d'une fine pellicule. On note également des valeurs cohérentes de la pénétration pour les carottes. Suffisamment d'eau est associée au mélange d'agrégat et de bitume asphaltique quand on l'introduit à l'extrémité de charge de la zone de brassage et de séchage près du brûleur pour protéger le bitume asphaltique d'un vieillissement ou d'un durcissement nuisiblss et de la perte de la valeur de la pénétration1 jusqu'à ce que le mélange soit hors de la zone de la flamme dans la zone de brassage et de séchage. Un tambour-sécheur de 12 m de longueur et d'environ 3 m de diamètre, entraîné en rotation par un moyen de commande approprié, est muni d'un brûleur à l'extrémité de charge et d'un ventilateur d'évacuation à l'extrémité de décharge opposée au brdleur. Un écran en acier inoxydable d'environ 1,2 m de diamètre s'étend autour de la zone de la flamme du brdleur et sur environ 1,2 m à l'intérieur du sécheur. Le tambour sécheur est muni de rampes en spirale s'étendant de l'extrémité de-charge à un point où la flamme visible du brûleur diminue, généralement 1,2 à 1,5 m. Ces rampes sont conçues pour transporter rapidement le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique hors de la zone de la flamme du brûleur. Les rampes qui font suite aux rampes en spirale sont des rampes en quinconce et segmentées, conçues pour malaxer le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique et s'étendent sur 1 à 1,2 m au-delà des rampes en spirale. Les rampes qui font suite aux rampes segmentées sont des rampes droites, comme illustré sur la Figure 2, et s'étendent jusqu'à l'extrémité de décharge du tambour-sécheur, ces rampes étant conçues pour faire tomber en cascades le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans le courant de gaz chauffés traversant le tambour-malaxeur parallèlement au déplacement du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique dans le tambour-malaxeur. L'agrégat est amené par une goulotte placée directement au-dessus de l'écran de la flamme, comme illustré sur la Figure 4. L'agrégat est amené dans le sécheur sur une bande de 90 cm de largeur, à la vitesse d'environ 400 tonnes par heure, quand l'installation est réglée pour un fonctionnement optimal. L'agrégat est un agrégat de moins de 1,6 cm dont environ 65% passent à travers un crible de 6,3 mm, 35% sont compris entre 1,6 cm et 6,3 mm, et 10% passent travers un tamis d'ouverture de mailles 74 microns. L'agrégat a une teneur en humidité d'environ 7% en poids. Lorsque l'agrégat tombe dans la goulotte, on pulvérise sur l'agrégat à partir d'une rampe de pulvérisation un bitume asphaltique de qualité pour rev8tement ayant une pénétration de 200 à 300, le bitume asphaltique de qualité pour revetement etant auparavant chauffé à la température de pompage. Le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique pénètre dans lele tambour-sécheur des deux cotés de l'écran de la flamme et est rapidement transporté par les rampes en spirale à un endroit dans le tambour-sécheur où la flamme visible du tambour-sécheur diminue de façon substantielle, est brassé par la troisième série de rampes et tombe en cascades dans le courant de gaz chauffés pour en éliminer l'humidité et enrober uniformément l'agrégat de bitume asphaltique. Le mélange d'agrégat et de bitume asphaltique est décharge à une température de 104 à 1070C. Par examen visuel, il semble que l'agrégat est totalement enrobé de bitume asphaltique.Les gaz chauds traversant parallèlement au déplacement des matériaux le tambour-sécheur, traversent une chambre de dilatation, puis une canalisation de 1,2 m de diamètre, et sont déchargés dans l'atmosphère à une température de 2300C à 2900C. Le ventilateur d'évacuation qui aspire l'air dans le tambour-sécheur fonctionne à environ 2250 m3/mn et est entraSné par un moteur électrique de 185 kN. Le mélange déchargé a une teneur en humidité d'environ 1%, en poids, et une teneur en bitume asphaltique d'environ 6,5% en poids. Une fois que l'on a réglé l'installation pour un fonctionnement optimal, on ne voit aucune poussière sortant de la cheminée -seulement des ondes de chaleur et une légère teinte de bleu dans l'air qui se dissipent dans les 90 m qui prolongent la cheminée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé permettant de réduire la pollution de l'air en réduisant les rejets de particules par la cheminée d'évacuation d'un tambour-sécheur-malaxeur dans la production de compositions de revetement de bitume asphaltique, par déplacement de l'agrégat comportant des fines entre l'extrémité de charge et l'extrémité de décharge du tambour-sécheur-malaxeur, tout en le soumettant à un courant de gaz chauffés traversant ledit malaxeur à une vitesse relativement élevée, caractérisé en ce qu'il consiste à créer un courant de gaz chauffés circulant à une vitesse relativement élevée dans le tambour-sécheur-malaxeur; à appliquer un bitume asphaltique liquéfié à l'agrégat non chauffé et humide de façon à former une comoinaison de bitume asphaltique et d'agrégat près de I 1extrémité de charge du malaxeur; et à faire se déplacer la combinaison de bitume asphaltique et d'agrégat dans le tambour-sécheur-malaxeur parallèlement au déplacement du courant de gaz chauffés, pour enrober l'agrégat et les fines du bitume asphaltique liquéfié. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes qui consistent à amener l'agrégat à l'extrémité de charge du tambour-sécheur-malaxeur et à appliquer un bitume asphaltique liquéfié à l'agrégat avant que l'agrégat ne pénètre dans le tambour-sécheur-malaxeur. 3. Procédé selon lanrevendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à appliquer un bitume asphaltique liquéfié à l'agrégat dans le tambour-sécheur-malaxeur et près de son extrémité de charge. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'agrégat amené à l'extrémité de charge du tambour-sécheurmalaxeur n'est pas chauffé et contient de o à 10 pour cent d'eau par rapport à son poids. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on applique à 11 agrégat O t 5 pour cent à lO pour cent de bitume asphaltique liquéfié par rapport au poids total de la combinaison d'agrégat et de bitume asphaltique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on pulvérise sur l'agrégat le bitume asphaltique liquéfié chauffé à une température comprise entre environ la température ambiante et 180eC et qu'on fait circuler le courant de gaz chauffés à travers le tambour-sécheur-maîaxeur a une vitesse de 180 à 450 m/mn. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendicatifns 1 à 6, caractérisé en ce qu'on chauffe le courant de ga en un point proche de l'extrémité de charge du tambour-sécheur-malaxeur. 8. Installation d'enrobage par bitume asphaltique, pouvant mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 de façon à ne rejeter pratiquement pas de particules, caractérisée en ce qu'elle comprend : e use toque cylindrique rotative délimitant en son intérieur une zone de malaxage et de séchage, la coque ayant une extrémité de charge et une extrémité de décharge opposée à l'extrémité de charge; un moyen de transport destiné à alimenter en agrégat humide l'extrdmité de charge de la coque cylindrique; un moyen de pesage destiné à introduire sur le moyen de transport une quantité prédéterminée d'agrégat humide; un moyen de distribution contrdlSe destiné à mettre l'agrégat humide, juste avant son introduction dans la coque cylindrique, en contact avec un bitume asphaltique liquéfié; un moyen de chauffage monté à l'extrémité de charge de la coque cylindrique et destiné à éliminer l'excès dthumLdité du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique, une partie de la chaleur étant utilisée pour transformer l'eau associée à I1 agrégat en vapeur, la diminution de température ainsi obtenue empêchant un durcissement et/ou un vieillissement néfastes du bitume asphaltique; un tube cylindrique s'étendant du moyen de chauffage dans la zone de malaxage et de séchage et destiné à empêcher le contact direct de la flamme et de l'agrégat enrobé de bitume asphaltique pénétrant dans la zone de malaxage et de séchage; et un moyen d'évacuation dont l'entrée communique avec 1 1extrémité de décharge du sécheur de façon à maintenir un écoulement gazeux approprié dans la zone de malaxage et de séchage, le moyen d'évacuation comportant une cheminée de décharge par laquelle les gaz chauds soutirés de la zone de malaxage et de séchage sont évacués dans l'atmosphère. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la température placé de façon à détecter la température du mélange d'agrégat et de bitume asphaltique déchargé de la zone de malaxage et de séchage, et un appareil de commande relié au moyen de détection de la température et au moyen de chauffage de façon à les commander pour maintenir une température de décharge prédéterminée de l'agrégat enrobé de bitume asphaltique. lo. Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé E ce qu'il comprend un moyen de commande de l'alimentation qui commande les quantités relatives d'agrégat et de bitume asphaltique introduites de façon mesurée à l'extrémité d'alimentation de la zone de malaxage et de séchage.