Brevet FR2647822A3 — publié le 19901207

FR 2647822 A3 19901207 FR 9006628 A 19900529 COMPOSITION DE REVETEMENT DE ROUTE ET PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UN REVETEMENT. La présente invention est relative à une composi- tion destinée à un revêtement de route amélioré qui pré- sente une résistance accrue à l'orniéraae des couches de finition et/ou de base, notamment un revêtement de route en béton hydrocarboné. Elle concerne également un procédé pour la fabrication dudit revêtement. Dans le document US-A-3 728 211, on a déjà décrit l'utilisation de fibres synthétiques ou minérales, telles que des fibres de verre ou des fibres de nylon, dans de l'asphalte. Par le document US-A-4 360 483, on connaît l'uti- lisation de fibres de verre traitées en surface dans des compositions de bitume en vue du renforcement de celles-ci. Le document EP-A-0 058 290 est relatif à une com- position d'asphalte comportant des fibres minérales. Le document EP-A-0 018 491 décrit une armature pour des revêtements bitumineux, qui consiste en des fibres et en des filets de fibres de polypropylène. On a toutefois constaté que les fibres de polypropylène ne présentent pas un comportement adéquat aux températures de mise en oeuvre des compositions de bitume, notamment à des températures supérieures à 160oC. Le but de la présente invention consiste à four- nir une composition destinée à un revêtement de route qui exice une augmentation de l'énergie à fournir pour la rup- ture. Un but complémentaire de la présente invention consiste à fournir une composition destinée a un revêtement de route dont la cohésion du liant hydrocarboné est aug- mentée et notamment une composition du type susmentionné qui présente une meilleure résistance à la déformation, au fluage et à l'orniérage. Les buts de la présente invention sont atteints par une composition comportant un béton hydrocarboné connu en soi et des fibres du type acrylonitrile, de préférence en forme de reins. Dans la suite de la présente invention, on entend par "béton hydrocarboné" tout mélange d'un liant hydrocar- boné avec des charges minérales telles que graviers, gravil- lons, sable, filler..etc. Par "lianthydrocarboné", on entend tout type de liant, à base de bitume, de brai ou d'un me- lange de ceux-ci ainsi que les liants modifiés par des additions de polymères et/ou d'huiles de toute nature. Selon une forme d'exécution particulièrement pré- férée, les fibres d'acrylonitrile présentent une longueur hors tout comprise entre 2 et 20 mm. Selon l'invention la composition contient lesdi- tes fibres d'acrylonitrile selon une teneur allant de 0,1 à 1 %. En effet, une teneur inférieure à 0,1 %ne procure pas de résultat économiquement intéressant et à des teneurs su- périeures à 1 % on observe des difficultés de malaxage, tout en n'obtenant pas un résultat sensiblement amélioré. Conformément à un autre aspect, la présente inven- tion est relative à un procédé pour la fabrication d'un re- vêtement de route, dans lequel on mélange un béton hydrocar- boné connu en soi, àchaud, avec des fibres du type acryloni- trile. On applique le mélange ainsi obtenu sur le support à recouvrir et on effectue un compactage de manière classique. La cohésion du revêtement de route ainsi obtenu sur le support àa recouvrir dépend essentiellement de trois paramètres: 1. les forces inter et intra moléculaires, caractéristique intrinsèque du matériau: 2. les forces d'adhérence, l'adhérence est conditionnée: - par la nature chimique des corps en contact; - par la préparation des surfaces des corps en contact: l'invention s'étend à toute addition au liant hydrocar- boné dont le but est d'améliorer la liaison. La cohésion sera d'autant plus grande que: - l'enrobage des fibres par le bitume est élevé; - le développement de surface des fibres est grand. Cela signifie que, pour un poids de fibres donné, la configuration de fibres doit être telle qu'elles présen- tent le plus de surface possible, ce qui peut être obtenu en diminuant la section des fibres et/ou le type de sec- tion. Il est bien évident que ce développement de surface ne doit pas excéder une certaine valeur pour une teneur en liant hydrocarboné donnée, afin de garantir que l'enrobage des fibres puisse être total. On constate que les fibres incorporées ne sont pas déformées de manière substantielle pendant l'opération de compactage. Elles ne relient donc pas les agrégats entre-eux et ne sont pas nécessairement liées entre-elles. Le revêtement conforme à la présente invention améliore de manière substantielle la résistance au fluage, ou en d'autres termes, la susceptibilité thermique de la phase "liant". Un béton hydrocarboné fabriqué selon la pré- sente invention ne présente dès lors pas d'augmentation sub- stantielle de la contrainte de rupture en compression. Par contre, l'énergie de rupture est multipliée par un facteur de 1,5 à 2, par rapport à un béton hydrocarboné classique. Il s'ensuit une amélioration considérable de la résistance à l'orniérage, sous des charges statiques, dynamiques ou pé- riodiques ou sous l'effet d'une augmentation de tempéra- ture. i1 est important de noter qu'un enrobage complet de chaque fibre par le liant hydrocarboné doit être garanti. Pour ce faire, l'incorporation des fibres est de préférence effectuée dans l'installation de mélange du béton hydrocar- boné. L'incoruoration de fibres sur chantier ne oeut être envisagée eue pour autant que l'enrobage complet soit garanti. Par ailleurs, il y a lieu d'observer au'une dimi- nution de la susceptibilité thermique du liant peut aussi être obtenue par adjonction de filler ou par emploi de liants plus durs. Mais ces techniques diminuent la déforma- bilité du liant, et donc sa résistance à la fissuration, inconvénients que l'invention ne présente pas. On peut également faire appel à un liant qui est traité pour augmenter l'adhérence ou la durabilité de l'ad- hérence aux fibres. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous dans les exemples étayés par les dessins dans lesquels: - la figure 1 est un tableau de résultat d'un essai de fluage ne contenant pas de fibres; - les figures2 et 3 sont des tableaux de résultat d'essais de fluage sur des compositions contenant des fibres d'acrylonitryle; et - la figure 4 est une représentation des résultats d'essai à l'orniérage. Dans les divers essais décrits ci-dessous, on a comparé des compositions à diverses teneurs en fibres, le béton hydrocarboné étant conservé rigoureusement identique. La composition contient: granulat 10/20: 8 % 7/10: 29,4 % 2/7: 17 % 0/2: 37 % filler: 8,6 % bitume: 6 % et fibres: o,3 % éprouvette n 1 0,3 % éprouvette n 2 0 % éprouvette n 3 Le mélange est effectué dans un malaxeur chauf- fant, à 160 C. Le mélange est ensuite déposé dans un moule (100 x 100 x 5 cm) o il est compacté à l'aide d'une plaque vibrante. On a effectué des essais d'orniérage et le but de cet essai est d'estimer dans des conditions expérimenta!es données, la susceptibilité à l'orniérage d'un mélange hydro- carboné compacté. La surface d'une éprouvette de mélange hydrocarboné est soumise à l'action de deux roues chargées. Une carotte de + 63 cm de diamètre et de 5 cm d'épaisseur est placée dans un moule fixé sur le plateau rotatif du simulateur de trafic. Les deux roues tournent dans un plan vertical fixe, autour d'un axe horizontal. Ces roues sont chargées au moyen d'une série de poids de 10 kg. Caractéristiques: - vitesse maximum: + 1 m/s - poids appliqué sur chaque roue: 40 kg - pneus Vredestein 260 x 85 - 4 P/R - température d'essai de 40 + 1IC. Un compteur permet de déterminer le nombre de tours et les mesures de profondeur d'orniérage sont effec- tuées à l'aide d'un comparateur. Les mesures ont été prises suivant deux diamètres perpendiculaires. Les résultats sont représentés à la figure 4. Les mesures d'empreintes ont donné les valeurs maximales suivantes: éprouvette 1: d= 3,6mm - éprouvette 2: d= 3,6mm - éprouvette 3: d=9,6 mm On constate donc une nette amélioration du compor- tement des compositions conformes & l'invention. Les avantages de la composition conforme à la pré- sente invention sont également mis en évidence par un essai de fluage. Des carottes de type MARSHALL (diamètre 10 cm; h = 6,5 cm) sont placées dans un bain thermostatisé de glycé- rine; un programmateur de température permet de faire va- rier celle-ci de façon continue. Une agitation supplémentaire est prévue afin d'améliorer l'homogénéité de la température dans le bain. Des poids sont disposés sur l'éprouvette de telle sorte que la pression exercée sur celle-ci soit de 1,5 kg/cm2. Un com- parateur permet de suivre l'évolution et le comportement du matériau en fonction de la température. Diverses compositions ont été soumises à l'essai, notamment une composition de bitume ne contenant pas de fi- bre (fi;ure 1), une composition de bi:ume contenant des fibres acryvlonitrle VT 10 30/6 (DOLANIT HOECHST) (figure 2) et une composition contenant des fibres acrylonitrile vF 1 00/6 (DOLANIT HOECHST) (fig. 3), chacune à raison de 0,3 %. Les résultats obtenus sont représentés aux figu- res 2 et 3 dans lescuelles!'enfoncement (en mm) est donné en fonction de la température ('C). On constate aisément que le comportement de la composition contenant des fibres est sensiblement meilleur aux températures d'utilisation réelle. Selon une forme d'exécution particulièrement préférée, les fibres d'acrylonitrlle présentent un diamètre compris entre 10 et 120 nm. On peut utiliser le revêtement de route conforme à l'invention comme couche d'usure ou comme sous-couche, éventuellement combinée avec une couche constituée mar un béton hydrocarboné comportant des fibres métallisues. Outre un bon développement de surface amélio- rant l'adhésion dans la composition de bitume, les fibres en forme de reins améliorent encore!'adhérence par un mecanisme complémentaire qui est un effet méca- nique par lequel le liant est "coincé" dans le creux entre les deux bombages de la forme de reins. De plus, les fibres en forme de reins ont une tendance faible à s'agglomérer lors du malaxage de la composition car, pour ce faire, il faudrait que les fibres scient orientées en face à face de sorte que les bombages "s'emboizent" dans les creux: ce qui est sta- tlsticuemenz peu probable. REVENDICATIONS 1. Composition de revêtement de route comportant un béton hydrocarboné connu en soi et des fibres du type acrylonitrile, de préférence en forme de reins. 2. Composition selon la revendication 1 caracté- risée en ce que les fibres présentent une longueur hors tout comprise entre 2 et 20 mm. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle contient lesdites fibres selon une teneur allant de 0,1 à 1 X en poids. 4. Composition selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que les fibres présentent un diamètre compris entre 10 et 120 pm. 5. Procédé pour la fabrication d'un revêtement de route caractérisé en ce qu'on mélange un béton hydro- carboné de type connu en soi à chaud avec des fibres du type acrylonitrile. de préférence en forme de reins, à raison de 0,1 à 1 % en poids, en ce qu'on applique le mélange ainsi obtenu sur le support à recouvrir et on effectue un compactage de manière classique. 6. Utilisation de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comme couche d'usure ou comme sous-couche, éventuellement combinée avec une couche constituée par un béton hydrocarboné comportant des fibres métalliques. 7. Utilisation de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comme couche résis- tant à la déformation par orniérage.