Brevet FR2484492A1 — publié le 19811218

La présente invention concerne un nouveau procédé pour la régénération en place et et le recyclage des enrobés hydrocarbonés à usage routier. On entend par "recyclage" le réemploi, après un traitement de correction et de régénération, d'un matériau ayant déjà été utilisé en couche de chaussée. C'est donc une technique d'entretien qui vient complèter les techniques traditionnelles, telles que nouvelle couche d'enrobé ou enduit superficiel. Le recyclage permet une économie importante de matière et d'énergie pouvant aller jusqu'à 80 7 Les méthodes appliquées jusqu'à ce jour ont donné satisfaction2 mais elles ont un caractère empirique et, en particulier, elles ne tiennent pas compte du vieillissement du liant contenu dans l'ancien enrobé que l'on se propose de retraiter. Le liant le plus couramment utilisé pour la confection des enrobés routiers est le bitume. Après sa mise en oeuvre et quelques années de présence sur la route, il vieillit ce qui entraine la dégradation de la couche de roulement (couche superficielle exposée aux agressions climatiques et mécaniques). Ce vieillissement se traduit par un durcissement du bitume dû à une évolution de sa composition chimique en particulier par oxydation. I1 y a augmentation de la teneur en asphaltène avec diminution de la teneur en résine et exsudation d'huile plastifiante. Diverses tentatives ont été faites pour régénérer ce bitume vieilli en lui réincorporant sous forme d'émulsion ou sous forme directeS des extraits de Furfurol ou d'huiles aromatiques plastifiantes. Les résultats ont été médiocres, cette addition donnant le plus souvent des enrobés in- stables (ornièrage sous circulation lourde) ou glissants par exsudation partielle des produits de régénération. Les études les plus récentes réalisées en laboratoire ont montré que le liant le mieux adapté à ce traitement de régénération était non pas un "extrait" de distillation pétrolière, mai un bitume particulier à faible teneur en asphaltène répondant aux caractéristiques suivantes Pénétration à 25 C . . . . . . . . . . 300 - 500 Point de ramollissement B et A o , ç . 25 - 40 Viscosité moyenne : 200 m2 x seconde(-1) @@ (température de pompage) 2.000 mm2 x seconde(-1) 2 (-1) 20.000 mm2 xseconde@-@@ Teneur en asphaltène o Q o . O t ç .. 2 à 9 % Ce bitume à très basse teneur en asphaltène peut être employé soit directement comme liant d'enrobage (dans ce cas il y a intérêt à lui adjoindre de 2 à 5 ppm d'un agent mouillant stable à haute température tel qu'un composé cationique derivé de l'alkyl-propylène-diamine) soit sous forme d'émulsion (dans ce cas les agents émulsifiantn assurent la dispersion et le mouillage). La composition chimique et les caractéristiques physiques du liant de régénération étant établies, il importe d'en déterminer le dosage. Cette étude se fera en laboratoire, sur des échantillons de l'ancienne couche de roulement que lton se propose de traiter. METHODOLOGIE DE L'ETUDE EN LABORATOIRE 10 - ANALYSE DE L'ANCIEN ENROBE PRELEVE SUR LA CHAUSSEZ - compacité (densité apparente et teneur en vide) - teneur en liant - granulométrie - caractéristiques mécaniques 20 - DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU LIANT EXTRAIT DE L'ENROBAGE DE SURFACE Détermination de : - sa pénétrabilité à 250C - son point de ramollissement bille - anneau - son point de fragilité Fraass - son analyse chimique 30 - REGENERATION DE L'ANCIEN ENROBE AVEC LE BITUME DE REGENERATION a) Recherche du dosage optimal en agent régénérant A partir de la pénétrabilité du liant de l'ancien enrobé, suivant la pénétrabilité du liant que l'on veut obtenir, on détermine le dosage en bitume correctif à partir des abaques (voir annexe 1). Sur ce graphisme, on a disposé en abscisse le pourcentage d'agent régénérateur à incorporer au bitume résiduel vieilli, et en ordon née la pénétrabilité à 250C de ce bitume résiduel vieilli. A titre d'exemple, si le bitume résiduel vieilli a une pénétrabilité de 4/IO de millimètre à 250C, il conviendra de lui incorporer 40 % d'agent régénérateur. Ce dosage permettra d'obtenir, en fin d'opé ration, une pénétration identique ou voisine de celle d'un bitume neuf. b) Correction granulométrique de l'enrobé - définition de la nouvelle courbe de référence - détermination de la granulométrie corrective - Détermination du pourcentage d'enrobés correctifs d'apport, selon les calculs figurant sur l'annexe 2 - définition pour la fabrication en centrale dtenrobage de la formulation de l'enrobé correctif. 4 - VERIFICATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DE L'ENROBE REGENERE - essai Marshall (stabilité et fluage à 600C) - Essai Duriez (compression à 18 C) - essai Brésilien (traction conventionnelle à 18 C) - essai d'ornièrage (à40 et 600C) - essai de fatigue Cette étude préalable en laboratoire étant réalisée, il est possible de passer à l'exécution du chantier en utilisant une machine classique de régénération soit telle quelle, si la quantité de liant de régénération est telle que l'on peut l'apporter sous forme d'un béton bitumineux correcteur fabriqué séparément dans un poste d'enrobage, soit en utilisant une machine modifiée, si l'apport du liant de régénération est faible. I1 convient ici de rappeler sommairement le fonctionnement de la machine classique L'enrobé vieilli est d'abord chauffé, pour entre amené à une température de 110 à I50 C, à l'aide de deux panneaux successifs à infrarouge. Il est ensuite décohésionné par une série de peignes (ou couteaux) avant d'être homogénéisé par deux vis hélicodales qui rassemblent les enrobés en cordon dans l'axe de la machine. La machine procède alors au reprofilage longitudinal à l'aide d'une règle, elle-même en deux parties. Le cordon d'enrobé pénètre dans le malaxeur à double arbre horizontal. Ce malaxeux mélange l'enrobé vieilli à l'enrobé correcteur contenant le liant de régénération qui est introduit à ce stade des opérations. Enfin, ce nouvel enrobé (mélange des deux précédents), est égalisé sur la chaussée à l'aide d'une table lourde vibrante et chauffante. Aux termes ce la présente invention, la machine sera munie, si l'apport de liant de régénération est faible, d'un réservoir destiné à contenir le liant. Ce réservoir sera lui-même muni diun dispositif de dosage adapté qui introduira le liant dans le malaxeur. Le liant sera utilisé le plus souvent sous forme d'émulsion aqueuse. Description du dispositif de dosage La quantité de matériaux traités étant liée à la vitesse d'avancement de la machine (de 1 à 5 mètres à la minute), le dispositif de dosage (micropompe doscuse débitant entre O et 15 litres à la minute) est asservi à cette vitesse d'avancement soit par une liaison mécanique, soit par une liaison hydraulique, soit encore par une liaison électronique. Pénétrabilité résiduelle du bitume vieilli (1/10mm) .w t 9 * > jE : . ~t =. . i .t:: :::.'- :- ~: t . --: ~ 4 - +t -~ ~~~ ~-.1:: - n -.t: , ,...,;:irtÀ:.i.t.i:;: i t t. :t ~ o . =- ::-:i:-- :4: ~ F ~ . .r . :- :- r.:: :=:r - :: :-- .:: r:, [I!.t::!.tI:iiÈ.,,r;r;;:{;;..., t ::t t}i}f.Ti:t'' i- : ::-i-: ;t:.'r.. i' r t . ~ ~ ~~ - 'i, , ;, , ix t;:FÊr:.!I+\\.jtt!t'l t I , , ,ti.tI''!t.',.'['' :;:!ITtI*Àt j; t - e 4, - I''!' pénétrabilité ,'! 't'.." t..,'.. ..',I; ~~~+ 1 (t'. t. liant régénére . 'TÇF' . ~7-* 1 v--, ~w.~ , ~ ~~~ ,' w ,;;;.'t,.j4:tt' r-;i;Àt;\\t,;r?;',,'; iÏ''.'\\ '' ~= 1- r -~1-- ' ' i -- 4'. . '' - - -: -1 ';j'.t;7,iII";,' I - t } x | X t f > f ~r J l I + t.:.;.:h7. ..,..!t1!: Itt':.'.'$';ki!j''.:;;' .''' L {Ç....':'..t,:ik';:: Si-O t::t;1....t ' I ;( (t, '.tîi.,' ' j. j "j .,t... ' . I '.; Nt--t-- -i- 1-- -- t 1s i;&num;' h ,'';j.. N -~ .'.". \- r t- i- --^ --I---t- I \ f -~I . --X- t I I 1 1t .',;' I';.: ~; ':'' 0, - ; t ' ' t i -... r' ,,.t....( j ;ij, ,;,j,, -i;.' ;..--. i . . i.'.'? i.'.; - f;:-.t-t: t-- 1\-~~ '~~~~ I ~ \ t \!- I tv- t ~ ~; . !G 1 9 J ;=F=X~4--±=7S tri ri - F - - i-- F L f - '~g 9 ' . . . . . . ...'. ;' j.:' :,'l; - 1--±-F-F---t---f F v - F--1-- - -i - tF+i---Xt-- -7- k I I s I - t ' .' ' 1- --±---t- . .1.' t= 7 t t ; t ;':'; t j. 5 t Le -F-yD-Fw t t ' 4zL~ I ~z j. -:--=-tF " ., .I t' ' . .; - 1- X ,- - .-x I 4 ,e=- ~s,-,, tt.;.F.-; I r ^ t\ ! i l j= i H t Tt r~ F - - = . X T Tw - - 1 [ 0 10 2li 30 4fi 50 60 70 iN0 % agent regenerateur dansle liant final CALCUL DU POURCENTAGE D'ENROBE CORRECTIF D'APPORT ANNEXE 2 Soit x le yourcentage d'enrobé correctif par rapport à la totalité de l'enrobé final ; Si P est la teneur en liant de l'ancien enrobé (déterminée par extrac o tion) P1 est le pourcentage de bitume correcteur par rapport à P (déterminé 1 o par les abaques) P2 est la teneur en liant de l'enrobé correctif (fixée) P est la teneur en liant de l'enrobé final (fixée) Avec (IOO+Po) kg d'ancien enrobé, on a 100 kg de granulats et (Po) kg de liant. On y ajoute (P1/100 Po) kg de bitume correcteur Avec 100 kg de granulats, on a donc : (Po + Po P1/100) kg de liant et 100+Po + Po P1/100 ) kg d'enrobé Le bilan en liant, pour 100 Kg d'enrobé final, avec (IOO-x ) kg apportés par 11ancien enrobé en (x ) kg apportés par l'enrobé correctif est donc avec x variant de O à 100 en théorie soit Pratiquement xo ne pouvant pas prendre n'importe quelle valeur, cela implique que P2 soit judicieusement fixé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la thermo-régénération en place et le recyclage des enrobés hydrocarbonés de couche de roulement caractérisé par le fait qu'à llen- robé vieilli est incorporé, après décohésionnement, un bitume à faible teneur en asphaltène. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le bitume à faible teneur en asphaltène est employé comme liant d'enrobage, avec adjonction éventuelle d'un agent mouillant stable à haute température. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'opéra tion est effectuée à l'aide d'une machine de régénération munie d'un réservoir à liant de régénération. 4. Procédé selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait que le bitume à faible teneur en asphaltène est employé sous forme d'émulsion aqueuse. 5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le réser voir à liant de régénération est muni d'un dispositif de dosage adapté qui introduit directement le liant dans le réservoir de la machine. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le dispo sitif de dosage est asservi à la vitesse d'avancement de la machine par une liaison mécanique. 7. Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le dispo sitif de dosage est asservi à la vitesse d'avancement de la machine par une liaison hydraulique. 8. Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le dispo sitif de dosage est asservi à la vitesse d'avancement de la machine' par une liaison électronique.