Brevet FR2481336A1 — publié le 19811030

248O1336 Lorsqu'il est hors contact de l'air et protégé de la lumière, le bitume conserve inaltérées, ses caractéristi- ques organoleptiques et de plasticité naturelle et ce, pratiquement à l'infini. Le conglomérat bitumineux pour superstructures routières, qui est essentiellement constitué par un mélange à chaud de graviers inertes et de bitume, suit en tout cette loi, en conservant essentiellement inaltérées les caractéristi- ques de plasticité acquises au moment de sa préparation et de son épandage en oeuvre. La fin de l'utilisation des revêtements routiers de ce type arrixe normalement à cause de la rupture par usure des couches liées avec le bitume. Ainsi il se forme des fentes qui traversent les couches et dans ces fentes pénètrent de l'eau et des poussières, qui créent des diaphragmes rendant irréver- sible le procès de détérioration. L'étendue des ruptures entraîne des rapiéçages, des trous et des défoncements jusqu'à rendre indispensable la démolition et l'éjection des couches de pavage. Les résidus de la démolition d'un revêtement routier, s'ils sont réchauffés avec des moyens opportuns aux tempéra- tures de leur préparation originale (1500 - 1800) et remélan- gés, donnent des conglomérats bitumeux avec des caractéristi- ques tout à fait semblables à celles d'origine et à des pava- ges avec un comportement et des résistances presque égales à celles de la première installation. Jusqu'à aujourd'hui la régénération "'in loco" des dits matériaux n'a jamais été réalisée avantageusement sur une échelle opérative en raison de la difficulté de disposer de systèmes de chauffage aptes à ne pas altérer les caracté- ristiques du liant bitumineux. On sait, en effet, que le bitume perd toutes, ou en partie, ses qualités liantes s'il est réchauffé à des tempé- ratures supérieures à 2000 environ. Aussi le chauffage entre de telles limites, s'il est effectué en présence d'air, occasionne des phénomène d'oxydation qui en altèrent les propriétés essentielles. Avec les systèmes connus jusqu'à présent, pour réchauffer correctement la masse des fragments, compte tenu que le bitume et les inertes sont de mauvais conducteurs, il faut une exposition prolongée à des sources indirectes de chaleur à basse température, de type tradition- nel, ce qui rend pratiquement désavantageux tout appareillage pour la régénération des matériaux sur place et leur réemploi pour la réfection du revêtement endommagé. Ceci explique pourquoi jusqu'à présent, dans le cas d'interventions d'en- tretien sur le niveau de rue, surtout pour celles qui n'intéressent pas uniquement la partie externe, c'est-à-dire la couche d'usure, soit encore acceptée la méthode de démo- lition du pavage bitumineux, par exemple grâce à un fraisage, suivi du déplacement et du transport à la décharge du maté- riel démoli et la reconstruction du revêtement avec du con- glomérat bitumineux neuf, avec tous les inconvénients que cela comporte. La présente invention concerne une machine automo- trice pour la régénération "in loco" des revêtements routiers, qui utilise pour le chauffage du revêtement un générateur en radiofréquence à micro-ondes, couplé avec au moins un illumi- nateur du type à guide d'onde à fentes suceptibles d'irradier et de distribuer vers le sol l'énergie produite. Cette machine est essentiellement constituée par un châssis automoteur, de préférence monté sur des chenilles, muni d'un moteur et de moyens de conduite sur lequel sont prévus: - un groupe électrogène apte à alimenter au moins un régénérateur en radiofréquence à micro-ondes couplé avec au moins un illuminateur du type à guide d'onde à fentes suscep- tibles d'irradier et de distribuer vers le sol l'énergie produite; - des dispositifs pour la démolition de la partie du revêtement, au préalable réchauffée, que l'on désire régénérer; - des dispositifs pour le déplacement et le soulèvement des matériaux démolis; - au moins un dispositif homogénéisateur et mélan- geur des dits matériaux de préférence comportant des hélices à rotations contraires; - un réservoir de liant bitumineux pourvu d'injec- teurs pour l'alimentation d'éventuelles adjonctions correcti- ves à l'intérieur du dispositif homogénéisateur et mélangeur - un dispositif de distribution des matériaux trai- tés qui sortent du dispositif homogénéisateur et mélangeur; - une plaque finisseuse pour l'épandage et le premier compactage du conglomérat régénéré. Les avantages qui peuvent être obtenus grâce à l'emploi de la machine oelon la présente invention sont v - le chauffage simultané, uniforme et parfaitement réglable, en température, de la masse entière soumise au traitement en dépassant l'obstacle de l'insuffisante conduc- tivité thermique qui lui est propre, grâce à l'utilisation de l'énergie émise par l'illuminateur couplé au générateur eh radiofréquence à microondes; - réglage de la profondeur de la couche du revête- ment de la chaussée que l'on désire régénérer; - les dimensions réduites du dispositif de chauffa- ge par rapport à ceux connus et donc, une plus grande mania- bilité de l'ensemble de la machine opératrice par rapport à celles déjà connues; - la régénération sur place du revêtement qui fait l'objet de l'intervention d'entretienavec l'élimination des coûts pour le fraisage, le chargement et le transport à la décharge du matériau démoli et pour la fourniture et la mise en place au sol du nouveau conglomérat nécessaire à la reconstruction du revêtement. En outre le chantier se trouve extrêmement limité en longueur et il n'y a pas d'interruptions entre les phases opératives donc, à la fin de la journée, on peut ouvrir à nouveau au trafic toute la chaussée, compte tenu aussi de la facilité de parcage de la machine sur les emplacements réservés le long de la route, à cause de son faible encombre- ment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront d'après la suite de la description et des dessins ci-joints o est représentée, à titre d'exemple indicatif, mais non limitatif, une forme préférée de réalisation de l'objet de celle-ci. La figure 1 montre, dans une vue latérale, la machine automo- trice pour la régénération des revêtements en con- glomérat bitumineux selon la présente invention. La figure 2 montré dans une vue de dessus, la machine de la figure 1. La figure 3 montre la machine de la figure I selon la section transversale A-A. La figure 4 montre la machine de la figure 1 selon la section transversale B-B. La figure 5 montre la machine de la figure 1 selon la section longitudinale C-C de la figure 2. La figure 6 montre en forme schématique un groupe générateur en radiofréquence couplé à un illuminateur du type à guide d'onde à fentes selon la présente invention. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 5, la ma- chine automotrice, selon l'invention, est essentiellement constituée par un robuste châssis 1 monté sur des chenilles 2, muni d'un moteur 3 et d'une cabine 4 avec les moyens relatifs de conduite 5. Sur le châssis 1 sont aussi prévus un groupeélec- trogène 6, un réservoir 7 pour le carburant, un réservoir 8 pour l'au de refroidissement, un réservoir 9 pour le liquide pour les commandes et transmissions hydrauliques, un réservoir pour le liant bitumineux et un réservoir 11 ploufle "filler". a eraux Dans l'entre-axe entre les longerons/du châssis 1 est placé longitudinalement un dispositif homogénéisateur 248 1336 et mélangeur 12 à hélices 13 à rotations contraires ayant une inclinaison susceptible de convoyer vers l'intérieur le maté- riel qui entre par l'ouverture avant du dispositif 12 et de le pousser vers l'ouverture arrière de décharge. Le fond du dit dispositif est placé à courte distan- ce du sol et présente à l'avant une glissière 14 apte à rece- voir et à acheminer vers l'ouverture avant du dit dispositif 12 le matériel précédemment réchauffé, comme on le verra à la suite de la description, et successivement décapé avec les orga- nes de défonçage 15, déplacé vers l'axe longitudinal de la machine grâce à la vis ramasseuse 16 et soulevé grâce à la lame raclante 17. Pendant le passage à travers le dispositif 12, le conglomérat bitumineux résultant est homogénéisé et mélangé, et éventuellement intégré en ajoutant du bitume et/ou du "filler", le premier est aspergé par le haut avec une plura- lité d'injecteurs 18 reliés à travers une conduite 19 au ré- servoir 10, et l.e deuxième alimenté par chute avec une cochlée doseuse 20 prévue à l'intérieur du réservoir 11 en cor- respondance d'une saillie du réservoir même qui présente sur le fond une pluralité de trous correspondant aux trous ouverts à travers une partie de la paroi supérieure du dispositif 12. Le matériel ainsi traité grâce à l'action d'impul- sion des hélices 13 à rotations contraires est déchargé en continu à travers l'ouverture postérieure du dispositif 12 et distribué par une vis de distribution 21, solidaire au châssis 1, sur toute la largeur du creusage ouvert par les organes de défonçage 15. Ensuite ledit matériau est étendu et rendu compact grâce à une plaque finisseuse 22, elle aussi fixée au châssis 1. Le châssis 1 présente à l'avant un support angu- laire 23 apte à soutenir au moins un groupe 24, prévu pour le chauffage d'une couche du revêtement de la chaussée en conglomérat bitumineux de largeur égale à la longueur de tel ou de tels groupes 24, dont l'action peut être réglée en profondeur et en température. Comme on le voit sur la figure 6, chaque groupe 24 est essentiellement constitué par un oscillateur en radiofréquence à micro-ondes 25 couplé, à travers un appareil circulatoire de puissance 26 à trois portes avec une sortie coaxiale, à une antenne du type à guide d'onde à fentes 27 fermée à l'extrémité opposée, avec un bouchon de court-cir- cuit 28. 1 A son tour l'appareil circulatoire de puissance 26 est relié à une charge résistive 29. L'oscillateur générateur de puissance 25 est alimenté à la tension désirée par le groupe électrogène 6, et dans la forme de réalisation préférée donné à titre d'exemple indicatif, mais non limitatif, le dit générateur 25 est représenté par un magnétron fonctionnant à onde continue, qui produit de la puissance dans la gamme des ondes iillimétriques. Pour le refroidissement du générateur est prévu un circuit 25 à circulation d'eau 30, alimenté par le réservoir 8. L'appareil circulatoire de puissance 26, du type utilisé dans les ponts radio, a la fonction d'empêcher que la puissance réfléchie, c'est-à-dire cette partie de puissance due à la diversité de la constante -de transmission du moyen aérien et du matériau qui constitue le revêtement de la chaus- sée aussi qu'à la réflexion à l'intérieur de l'antenne 27, revienne vers le générateur 25 en créant de mauvais fonctionnements mais soit absorbée par la charge résistive de puissance 29. L'antenne 27 est constituée par un guide d'onde à fentes, dans laquelle chaque fente 31 représente un dipôle élémentaire. La disposition desdipÈles doit être telle que la radiation produite soit uniformément distribuée sur toute la longueur dudit guide d'onde.Dans une forme alternative peut être aussi prévue une terminaison finale (non représentée) c'est-à-dire qu'il pourrait être intéressant de réutiliser la puissance qui n'arrive pas à être irradiée par l'antenne. Pour faciliter les transports de la machine selon la présente invention et dans le but de réduire son champ d'action, cette antenne 27 peut être réalisée avec deux parties reliables au moyen de brides. En alternative, chaque groupe 24 peut être réalisé avec deux illuminateurs indépendants disposés symétriquement sur un même alignement. En relation avec la sécurité, surtout en relation avec la protection du personnel qui opère, les groupes 24 sont protégés avec une protection opportune réalisée au moyen d'une chape 32 formée d'éléments modulaires en cuivre recouvrant supérieurement la structure, cette chape étant apte à éviter des fuites de radiations non désirées. Cette chape 32 peut être intégrée moyennant des éléments flexibles 33, par exemple une bande renforcée de néoprène et/ou d'éléments similaires, appliquée inférieure- ment à la périphérie/ dadite chape 32. Si l'on désire accélérer le chauffage du conglomérat bitumineux sans augmenter la température on peut prévoir l'emploi d'une pluralité de groupes 24 disposés longitudina- lement l'un après l'autre, de façon à augmenter la superficie du pavage exposée à la radiation. De toute façon, dans la forme ou réalisation décrite, la longueur totale de chaque groupe est d'environ 4 à 4,5 mètres, cette longueur étant nécessaire et suffisante pour in- tervenir sur une voie entière d'autoroute, pendant que sa largeur est de l'ordre d'environ 50 cm. Donc il est évident que l'avantage de la plus grande cohésion de la machine selon l'invention peut être obtenu avec l'emploi de la source d'énergie prévue par rapport à l'emploi des sources traditionnelles comme, par exemple, celle à batteries de chauffage à rayons infrarouges, qui mesu- rent beaucoup de mètres en longueur et sontdifficilement manoeuvrables, particulièrement dans les parties du tracé en courbe. Dans la forme de réalisation décrite il est prévu un groupe électrogène 6 apte à débiter la puissance demandée. Pour la manoeuvre des groupes 24 sont prévus des vérins oléodynamiques 34 reliés au support 23 et alimentés par le liquide contenu dans le réservoir 8. La vitesse d'avancement de la machine automotrice ainsi conçue et décrite est prévue jusqu'à 4 mètres à la minute. Bien entendu, tous les éléments qui la composent sont dimensionnés de telle façon que le travail total soit réalisé sans discontinuité, dans le sens que la quantité de conglomé- rat bitumineux chauffé, défoncé, ramassé, soulevé et qui en- tre dans le dispositif homogénéisateur et mélangeur 12 dans un certain laps de temps déterminé en fonction de la vitesse d'avancement désirée doit être telle qu'en même temps, la même quantité de conglomérat bitumineux et de "filler", puisse être traitée par le dit dispositif 12 et doW déchargée, dis- tribuée et rendue compacte, en réalisant ainsi la totale régénération du revêtement de l*haussée. On met en évidence le fait que, avec l'emploi de groupes chauffants constitués par un générateur en radiofréquence à microondes couplé avec une antenne à guide d'onde à fentes, il est possible de régler la profondeur de la couche réchauffée, ainsi que, sans modi- fier la température et la vitesse d'avancement de la machine, cette épaisseur soit plus grande que l'épaisseur de la couche que l'on désire effectivement décaper pour la soumettre au traitement de mélange et d'homogénéisation. Le chauffage de la couche inférieure à celle qui doit être décapée et traitée a un résultat avantageux car un chauffage total ou partiel des matériaux qui constituent la couche plus profonde permet la soudure d'éventuelles fentes présentes et/ou leur compactage, ce qui ne peut pas être réalisé avec l'empoi de sources d'énergie traditionnelles, dont l'action est limitée à une épaisseur de quelques centi- mètres, en général de 3 à 5 cm. En outre la couche supérieure traitée ne sera pas simplement collée à la surface de la couche sous-jacente mais on obtiendra, en définitive, une liaison parfaite entre la couche supérieure et la couche sous-jacente, sans pour cela modifier d'une façon appréciable la distribution des différentes granulomètries des éléments inertes. Selon une caractéristique ultérieure de la ma- chine opératrice selon la présente invention, il est prévu que la lame raclante 17 et la glissière 14 soient soulevables de manière que la matériel repris par les vis ramasseuses et distributrices, respectivement 16 et 21, puisse être directement rendu compact par la plaque finisseuse 22, en évitant ainsi de passer à travers le dispositif homogénéisateur et mélangeur 12, toutes les fois que, selon le jugement exclusif de l'opérateur, un tel traitement d'homogénéisation et de mélange, avec ou sans adjonction de "filler" ou de liant n'est pas jugé nécessaire. En dernier lieu on met en évidence que, en fonction de la disposition du fond du dispositif 12 à courte distance du sol, les matériaux qui résultent de la démolition du revêtement en réfection entrent directement dans le dit dispositif sans l'obligation dIultérieurs/moyens mécaniques de soulèvement mais seulement grâce à l'aide de laqLissière 14, avec un avantage considérable pour la vitesse et pour l'économie générale du travail. 1 0 REVENDICATIONS 1. Une machine automotrice pour la régénération sur place des revêtements routiers en conglomérat bitumineux, utilisant pour le chauffage du revêtement l'énergie produite par un générateur en radiofréquence à microondes couplé avec au moins une antenne du type à guide d'onde à fentes, caractérisée par le fait qu'elle est essentiellement constituée par un châssis (1) de préférence monté sur des chenilles (2) muni d'un monteur (3) et de moyens de conduite (5) sur lequel sont prévus: - un groupe électrogène (6) apte à alimenter au moins un générateur en radiofréquence (25), couplé avec au moins une antenne (27) du type à guide d'onde à fentes, susceptible d'irradier et de distribuer vers le sol l'énergie produite - des dispositifs (15) pour la démolition de la por- tion du revêtement au préalable réchauffée, que l'on désire régénérer; des dispositifs (16, 17, 14) pour le déplacement des matériaux démolis et leur soulèvement au-dessus du sol; - au moins un dispositif homogénéisateur et mélangeur (12) des dits matériaux, de préférence à hélices (13) à rotations contraires; - un réservoir (10) pour le liant bitumineux, relié grâce à une conduite (19) à des injecteurs (18) pour l'alimen- tation d'éventuelles adjonctions correctives à l'intérieur du dispositif homogénéisateur et mélangeur (12); - un réservoir (11) pour le "filler", pourvu d'un doseur (20) pour l'alimentation d'éventuelles adjonctions correctives à l'intérieur du dispositif homogénéisateur et mélangeur (12); - un dispositif (21) distributeur des matériaux trai- tés qui sortent du dispositif homogénisateur et mélangeur (12) - une plaque finisseuse (22) pour étendre et effectuer un premier compactage du conglomérat bitumineux régénéré. 2. Une machine selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que chaque groupe (24) pour le 1 41 chauffage d'une partie du revêtement est essentiellement constitué par un oscillateur en radiofréquence à micro- ondes (25) couplé, à travers un appareil circulatoire de puissance (26) à trois portes, avec une sortie coaxial, à une antenne (27) du type à guide d'onde à fentes fermée à l'extrémité opposée avec un bouchon de courtcircuit (28) dans lequel chaque fente (31) représente un dipÈle élémentaire et la disposition des fentes est telle que la radiation produite est uniformément distribuée sur toute la longueur dudit guide d'onde, et en ce qu'il est ainsi prévu une charge résistive (29) reliée à un appareil circu- latoire de puissance (26) et un circuit à circulation d'eau (30), alimenté par le réservoir (8), pour le refroidissement de l'oscillateur (25). 3. Un groupe de chauffage destiné à équiper une - machine selon la revendication 2, et destiné à chauffer une partie de passage, caractérisé par le fait que l'oscillateur (25) est représenté par un magnétron qui fonctionne à ondes continues, apte à produire de la puissance dans la gamme des ondes millimétriques. 4. Un groupe de chauffage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le guide d'onde (27) est constitué par deux parties reliables au moyen de brides. 5. Un groupe de chauffage selon les revendica- tions 3 et 4, caractérisé par le fait qu'il est réalisé avec deux illuminateurs (25 à 31) monté symétriquement sur un même alignement. 6. Un groupe de chauffage selon les revendica- tions 3 à 5, caractérisé par le fait qu'il est protégé par une chape (32), réalisée en éléments modulaires en cuivre, qui recouvre supérieurement tout l'ensemble, ouverte vers le sol de façon à empêcher des fuites de radiations non désirées, la dite chape (32) étant prolongée inférieurement avec des éléments flexibles (33), par exemple une bande renforcée de néoprène et/ou d'éléments similaires appliquée à sa périphérie. 7. Une machine selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que le fond du dispositif homogénéisateur et mélangeur (12) est disposé à courte distance du sol, de manière que les matériaux démolis par les organes de défonçage (15), déplacés par la vis ramasseuse (16) et réunis par la lame raclante (17) entrent directement dans le dispositif homogénéisateur et mélangeur (12) sans la nécessité de moyens mécaniques ultérieurs de soulèvement, mais seulement grâce à l'aide de la îissière (14) prévue dans le bas à l'embouchure du dit dispositif (12). 8. Une machine selon la revendication 1 caractéri- sée par le fait que la lame raclante (17) etla glissière (14) sont soulevables de manière que les matériaux démolis par les organes de défonçage (15) et déplacés par la vis ramasseuse (16) ne soient pas soulevés du sol et passent au-dessous du dispositif homogénéisateur et mélangeur (12). 9. Une machine opératrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le groupe ou les groupes (24) pour le chauffage sont réglables en hauteur et orientation grâce à des vérins (34) à commande oléodynamique reliés au support (23). 10. Une machine opératrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les groupes (24) pour le chauffage sont disposés en lignes parallèles, les uns après les-autres.