Brevet FR2676239A1 — publié le 19921113

"Enrobé à module élevé obtenu par thermorecyclage en place des couches supérieures d'une chaussée". La présente invention concerne un enrobé à module élevé obtenu par thermorecyclage en place des couches supérieures d'une chaussée, constituées par des enrobés vieillis. Les enrobés hydrocarbonés sont couramment utilisés depuis plusieurs décennies pour la fabrication des chaussées et sont constamment améliorés du point de vue de leur formulation afin d'offrir aux usagers un maximum de garanties au niveau de la sécurité, tout en ayant une durée de vie importante et des caractéristiques constantes dans le temps. Dans ce but, on a proposé, il y a déjà quelques années, des enrobés à très hautes performances, résistant à l'orniérage et à la fissuration, qui sont constitués par l'association d'une composition granulaire à base de granulat de roches dures et d'un liant composé de bitume très dur et d'éventuels additifs, ce liant étant présent en quantité de 6 à 6,5 % par rapport au granulat sec.Ces enrobés qui sont fabriqués à une température de l'ordre de 180-190"C se caractérisent par une très grande capacité de déformation sous charge alternée, une très forte résistance au fluage, et surtout par un module de rigidité LCPC (déterminé à partir de l'abaque de Van der Poel) ayant une valeur particulièrement élevée : - de l'ordre de 14 000 à 20 000 MPa à 15eC et 10 Hz - alors que les valeurs correspondantes des enrobés classiques sont de l'ordre de 5000 à 9000 MPa dans les mêmes conditions. Le document FR 1 413 210 décrivait déjà un enrobé du type susmentionné. On peut par ailleurs mentionner, à titre d'exemple d'enrobé à module élevé donnant actuellement toute satisfaction, le produit commercialisé par la Société Beugnet sous la dénomination MODULCHAPE (marque déposée) qui est apparu sur le marché au milieu des années 80. Cet enrobé qui se caractérise par un module de rigidité élevé et une grande capacité d'allongement sous effort répété, contient environ 6 % d'un liant très visqueux et peu susceptible à la température ayant une pénétrabilité à 25 C égale à 5 à 15/10 de mm (NFT 66 004) et un point de ramollissement bille et anneau de l'ordre de 75 à 85"C (NFT 66 008). La pénétrabilité et le point de ramollissement bille et anneau sont deux des normes les plus couramment utilisées pour caractériser les bitumes : la caractéristique désignée sous le nom de pénétrabilité représente, exprimée en 1/10 de mm, la mesure de la pénétration dans un échantillon de bitume, au bout d'un temps de 5 secondes d'une aiguille type dont le poids avec son support et éventuellement avec une charge additionnelle est de 100 g ; à une température donnée, plus un bitume est dur plus la valeur de sa pénétrabilité est faible. Par ailleurs, les bitumes n'ont pas de point de fusion franc : leur consistance décroît progressivement lorsque la température s'élève ; la méthode bille et anneau a pour objet de déterminer le point de ramollissement d'un bitume : conformément à celle-ci, une bille d'acier est placée sur un petit disque de bitume contenu dans un anneau de métal. L'ensemble est chauffé à vitesse constante. Le point de ramollissement bille et anneau est la température à laquelle le poids de la bille imprime à l'échantillon une déformation verticale définie. L'expérience a montré que les enrobés à module élevé décrits ci-dessus peuvent avantageusement être utilisés à la place des enrobés classiques aussi bien en assise de chaussée que comme couche de base ou couche de liaison ; leur pouvoir "renforçant" est remarquable, bien supérieur aux enrobés traditionnels, et permet de réduire les épaisseurs, donc de réaliser des économies de bitume, de granulat et de transport de matériau. Indépendamment de l'évolution susmentionnée des enrobés utilisés en technique routière et de la mise en oeuvre croissante d'enrobés dits à module élevé, il est bien connu que tous les revêtements de chaussée sont-au cours du temps le siège de phénomènes de vieillissement qui entraînent une dégradation de la chaussée liée principalement à l'altération des propriétés mécaniques du liant et au durcissement de celui-ci par suite de la volatilisation de ses parties les plus légères. On a, à titre d'exemple, pu déterminer qu'un revêtement de chaussée contenant initialement en tant que liant 5,7 % d'un bitume de pénétrabilité à 25"C égale à 60-70/10 de mm ne contenait plus au bout de 12 ans que 4,9 % d'un bitume de pénétrabilité à 25"C égale à 10-20/10 de mm.Cet appauvrissement en liant est dû, outre les phénomènes susmentionnés de volatilisation des parties légères, à la disparition du bitume en surface suite à la circulation des véhicules et à son adsorption par les granulats. Ces phénomènes obligent à mettre en oeuvre des traitements permettant à la chaussée de retrouver sa qualité initiale. Pour effectuer cette mise à neuf, plusieurs solutions ont déjà été proposées, dont certaines consistent simplement à fraiser l'enrobé existant que l'on met à la décharge et à le remplacer par un neuf, mais dont d'autres, plus satisfaisantes tant du point de vue économique que pour ce qui est de la protection de l'environnement, consistent à réchauffer la surface de la chaussée à traiter, à la décohésionner et à malaxer l'enrobé chaud ainsi traité avec des matériaux de régénération avant de le répartir à nouveau sur la chaussée. A cet effet, on a mis au point des machines dites de thermorecyclage en place, permettant la mise en oeuvre du processus susmentionné au cours de leur déplacement sur la chaussée à traiter ; de telles machines ont permis d'obtenir des résultats intéressants tant du point de vue technique qu'économique, liés principalement à l'utilisation d'une quantité relativement importante d'un liant d'apport de pénétrabilité élevée, riche en fraction légère permettant de rétablir les propriétés du liant d'origine. Parmi les machines de thermorecyclage en place, il convient de faire une place toute particulière à celle conçue et commercialisée par la société italienne SOAVE RECYCLING qui présente la particularité d'être équipée de panneaux radiants à infrarouge alimentés au propane, de panneaux réfléchissant l'onde infrarouge et d'espaces non chauffants disposés et alternés de manière à garantir un chauffage lent et progressif de la chaussée sur l'épaisseur à traiter, sans risque de brûlage en surface.Un tel appareillage permet en effet d'obtenir, pour une même puissance thermique de départ, un chauffage plus doux et plus uniforme qu'avec les machines de thermorecyclage conventionnelles du même type, et ce en particulier grâce à la présence des panneaux réfléchissants qui permettent à l'onde infrarouge de pénétrer plusieurs fois dans le matériau, évitant ainsi toute transformation et toute dégradation du liant en surface. Ces organes de chauffe particuliers sont bien entendu associés à des organes de traitement classiques dans ce type de machine, notamment une fraise de décohésion des enrobés réchauffés, des organes de malaxage, des organes d'injection du liant d'apport ainsi qu'une table de finisseur traditionnelle pour la mise en oeuvre de l'enrobé recyclé. Malgré ses avantages susmentionnés, le thermorecyclage en place, par le procédé SOAVE RECYCLING des couches supérieures des chaussées, sur une épaisseur de l'ordre de 4 à 10 cm, s'est avéré relativement onéreux compte tenu en particulier de la quantité importante de matériau à traiter et de liant d'apport à ajouter de manière à retrouver les caractéristiques du liant initial. Pour remédier à ces inconvénients, on a eu l'idée conformément à l'invention, de modifier le procédé SOAVE RECYCLING de façon à obtenir en fin de traitement non pas un enrobé dont les caractéristiques soient aussi proches que possible de l'enrobé initial non vieilli, mais un enrobé s'approchant d'un enrobé à module de rigidité élevé et ce grâce à l'addition d'un liant nettement plus dur que les liants utilisés classiquement. L'invention concerne donc à cet effet un enrobé à module élevé obtenu par thermorecyclage en place des couches supérieures d'une chaussée constituées par des enrobés vieillis sur une épaisseur environ comprise entre 4 et 10 cm, pour l'obtention duquel on chauffe la chaussée ou la voie à traiter au moins sur la totalité de sa largeur, jusqu'à une température moyenne de l'ordre de 130 à 1700C à l'aide d'une machine connue en elle-même équipée de panneaux radiants à infrarouge alimentés au propane, de panneaux réfléchissant l'onde infrarouge et d'espaces non chauffant disposés et alternés de manière à garantir un chauffage lent et progressif de la chaussée sur l'épaisseur à traiter, sans risque de brûlage en surface, on répand le cas échéant sur la chaussée des granulats d'apport choisis de manière à corriger la courbe granulométrique des enrobés vieillis, on décohésionne la couche réchauffée, on malaxe les matériaux décohésionnés en injectant simultanément un liant d'apport à base de bitume, on répartit l'enrobé sur la chaussée et on compacte celui-ci de manière classique. Conformément à l'invention, cet enrobé est caractérisé en ce que, en tant que liant d'apport, on utilise un liant très dur dont la pénétrabilité à 250C est environ comprise entre 5 et 30/10 de mm et dont le point de ramollissement bille et anneau est environ compris entre 60 et 80"C. Pour lui permettre d'être utilisé sur la machine SOAVE RECYCLING, le liant mis en oeuvre ne doit pas être trop visqueux i il doit en outre posséder des caractéristiques susceptibles d'apporter une amélioration au module du liant vieilli. On a, à titre d'exemple, pu obtenir de bons résultats en utilisant le MEXASPHALTE H 80/90 (marque déposée) produit et commercialisé par la Société SHELL ; ce produit se caractérise en particulier par une pénétrabilité à 25"C de l'ordre de 6 à 12/10 de mm et par un point de ramollissement bille et anneau de 80 à 90 C. L'expérience a par ailleurs démontré que, pour éviter d'obtenir un produit cassant dénué de résistance à la fatigue, il est nécessaire d'ajouter une quantité de liant d'apport permettant d'obtenir un enrobé recyclé ayant une teneur totale en liant de l'ordre de 6 à 6,5 % par rapport au granulat sec, ce qui constitue une valeur nettement supérieure à la teneur en liant présente dans les enrobés classiques. On s'est également rendus compte, selon une autre caractéristique de l'invention, que l'on peut avantageusement ajouter au liant d'apport entre 1 et 5 % d'une huile régénérante ayant une teneur élevée en composés aromatiques. Lors de l'addition du liant d'apport au niveau du malaxage, il va ainsi se produire un phénomène de double enrobage, l'huile régénérante devant régénérer l'enrobé vieilli tandis que le liant dur vient enrober le liant régénéré. Le produit commercialisé par la Société ESSO sous la dénomination FLEXON (ou EC 6438) (marques déposées) s'est avéré particulièrement apte à l'obtention de résultats satisfaisants. Il a également été démontré conformément à l'invention que la température de chauffage optimale de l'enrobé en début de traitement est de l'ordre de 160 à 165"C, tandis que la température optimale d'incorporation du liant d'ajout est de l'ordre de 1800C. Le choix de la température de chauffage préalable de l'enrobé vieilli de base constitue une des caractéristiques "sensibles" de l'invention, étant donné qu'il est nécessaire de trouver un compromis entre une température suffisante pour que le matériau soit propre à la régénération et une température suffisamment faible pour éviter que celui-ci brûle par surchauffe, ce qui ne ferait qu'accentuer son vieillissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, on ajoute une quantité de liant d'apport et le cas échéant de granulat d'apport permettant d'obtenir un enrobé recyclé ayant un module de rigidité élevé, notamment supérieur à 10 000 MPa à 15"C et 10 Hz. Ce module de rigidité se calcule théoriquement à partir de l'abaque de Van der Poel. On choisit pour effectuer ces calculs une température de 15"C et une fréquence d'application de la charge de 10 Hz équivalent à l'effet de la circulation d'une voiture à 25 km/H sur la surface de l'enrobé. On a pu démontrer que l'invention permettait, en fin de traitement, d'obtenir un enrobé ayant un module de rigidité nettement plus élevé que celui des enrobés classiques, ce qui permet de réduire leur épaisseur, diminuant ainsi d'autant le prix de revient de l'opération. A la fin de celle-ci, il ne reste plus qu'à recouvrir la chaussée traitée d'une couche de roulement de faible épaisseur. REVENDICATIONS 1) Enrobé à module élevé obtenu par thermorecyclage en place des couches supérieures d'une chaussée, constituées par des enrobés vieillis sur une épaisseur environ comprise entre 4 et 10 cm, pour l'obtention duquel on chauffe la chaussée ou la voie à traiter au moins sur la totalité de sa largeur, jusqu'à une température moyenne de l'ordre de 130 à 1700C à l'aide d'une machine connue en elle-même, équipée de panneaux radiants à infrarouge alimentés au propane, de panneaux réfléchissant l'onde infrarouge et d'espaces non chauffant disposés et alternés de manière à garantir un chauffage lent et progressif de la chaussée sur l'épaisseur à traiter, sans risque de brûlage en surface, on répand le cas échéant sur la chaussée des granulats d'apport choisis de manière à corriger la courbe granulométrique des enrobés vieillis, on décohésionne la couche réchauffée, on malaxe les matériaux décohésionnés en injectant simultanément un liant d'apport à base de bitume, on répartit l'enrobé sur la chaussée et on compacte celui-ci de manière classique, enrobé caractérisé en ce que, en tant que liant d'apport, on utilise un liant très dur dont la pénétrabilité à 250C est environ comprise entre 5 et 30/10 de mm et dont le point de ramollissement bille et anneau est environ compris entre 60 et 80"C. 2) Enrobé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute une quantité de liant d'apport permettant d'obtenir un enrobé recyclé ayant une teneur totale en liant de l'ordre de 6 à 6,5 % par rapport au granulat sec. 3) Enrobé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on ajoute une quantité de liant d'apport et, le cas échéant, de granulat d'apport permettant d'obtenir un enrobé recyclé ayant un module de rigidité élevé supérieur à 10 000 MPa à 150C et 10 Hz. 4) Enrobé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on ajoute au liant d'apport entre 1 et 5 % d'une huile régénérante ayant une teneur élevée en composés aromatiques. 5) Enrobé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que avant de l'ajouter aux enrobés vieillis, on chauffe le liant d'apport à une température de l'ordre de 180 C.