Brevet FR2716470A1 — publié le 19950825

La présente invention est relative à un procédé de réalisation d'un revêtement routier bitumineux ultra-mince, du type dans lequel on applique sur la chaussée à revêtir une couche d'étanchéité et de collage de liant bitumineux et, immédiatement après, on épand sur cette couche de liant des gravillons enrobés chauds puis on pré-compacte et on lisse ces gravillons enrobés à l'aide d'une table de finisseur. Le principe de base d'un tel procédé est décrit dans le EP-A-49 260, et l'invention a pour but de fournir un perfectionnement de cette technique permettant d'obtenir des revêtements bitumineux ultra-minces ayant une épaisseur qui peut descendre jusqu'à 10 à 20 mm. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que, en chaque emplacement donné de la chaussée: (a) le rapport de la quantité de bitume contenue dans la couche de liant bitumineux d'étanchéité et de collage à la quantité totale de bitume utilisée est comprise entre 15 et 50% environ; (b) le revêtement bitumineux a une épaisseur au plus égale à 2,5 fois la dimension maximale des gravillons; (c) la couche de liant bitumineux d'étan- chéité et de collage est appliquée dans une quantité permettant un dosage en bitume pur comprise entre 0,3 et 1,2 kg/m2 de liant pur; (d) les enrobés sont constitués de gravillons enrobés au moyen d'un mortier bitumineux constitué de sable, de fines, d'éventuels additifs tels que des fibres et du bitume éventuellement additionné de dope d'adhési- vité; (e) les opérations d'application de la couche de liant bitumineux d'étanchéité et de collage et d'épandage des gravillons enrobés s'effectuent en moins de 5 secondes pour les deux opérations, tandis que la fin de l'opération de pré-compactage et de lissage à l'aide d'une table de finisseur a lieu au plus 30 secondes après l'application de la couche d'accrochage; et (f) la vitesse d'avancement du chantier est comprise entre 5 et 30 m/mn. Le procédé suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la fin de l'opération de pré-compactage et de lissage à l'aide d'une table de finisseur a lieu 10 à 30 secondes après l'application de la couche d'accro- chage; - la vitesse d'avancement du chantier est comprise entre 20 et 30 m/mn; - la couche d'accrochage est appliquée dans une quantité permettant un dosage en bitume pur comprise entre 0,4 et 0,7 kg/m2; - le bitume utilisé dans l'émulsion, et éventuellement dans le liant bitumineux, est un bitume pur modifié par environ 3% d'un élastomère; - le bitume de la couche d'accrochage est un bitume 80/100 (normes françaises NFT 66-004 et NFT 66- 008) modifié par un élastomère; - le bitume de la couche d'accrochage est un bitume 180/200 (normes françaises NFT 66-004 et NFT 66- 008) modifié par un élastomère; l'émulsion a une viscosité Engler à 25 C (norme française NFT 66-020) comprise entre 10 et 20, et contient au plus 0,25% de particules de dimension comprise entre 0,16 et 0,63 mm et au plus 0,10% de particules de dimension supérieure à 0,63 mm; - les granulats ont une dimension maximale comprise entre 6,3 mm et 19 mm; - les granulats ont un coefficient d'abrasion LOS ANGELES (norme américaine ASTM C 131) inférieur à 25 pour un trafic modéré inférieur à 200 poids lourds par jour et inférieur à 20 pour un trafic élevé supérieur à cette valeur, et un coefficient de polissage accéléré (norme française NFP 18-575) supérieur à 50, et un coefficient d'aplatissement (norme française NFP 18-561) inférieur à 20 pour un trafic modéré inférieur à 200 poids lourds par jour et inférieur à 15 pour un trafic élevé supérieur à cette valeur, et un indice de concassage de pratiquement 100%. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la Figure unique représente schématiquement une machine destinée à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La machine 1 représentée au dessin est automotrice. Elle comprend un châssis 2 monté sur plusieurs essieux 3 et portant, d'avant en arrière: un rouleau fou 4, à axe horizontal et transversal, qui sert à pousser un camion-benne d'ali- mentation en enrobés; - une trémie 5 de réception des enrobés; - une cabine de pilotage 6; - un caisson intermédiaire 7 pour le stoc- kage-tampon des enrobés; - une cuve à émulsion 8; - une rampe 9 d'aspersion d'émulsion, de largeur réglable grâce à une structure télescopique. Cette rampe comprend une série de buses d'aspersion dont chacune comporte une aiguille de débouchage reliée à des moyens d'actionnement (non représentés), par exemple par commande manuelle ou sous la commande d'un détecteur de bouchage (non représenté); - deux vis sans fin 10 d'épandage transversal des enrobés; et - une table de lissage vibrante 11 relevable, articulée sur le châssis au moyen de deux bras longitudi- naux 12. Pour le convoyage des enrobés, il est prévu une première vis sans fin 13, entourée d'un carter cylindrique 14, dont l'axe monte à partir du fond de la trémie 5 et qui débouche à sa partie supérieure dans le caisson 7, et une deuxième vis sans fin 15, horizontale, qui s'étend en position médiane tout le long du fond du caisson 7 et jusqu'à une goulotte 16 de déversement des enrobés en regard des vis d'épandage 10. De plus, comme représenté, on peut prévoir également, dans le caisson 7, une vis sans fin 17 de régalage. On a encore schématisé sur le dessin un générateur d'électricité 18 alimentant des résistances chauffantes (non représentées) du caisson 7, de la cuve 8 et des vis sans fin 13, 15 et 17. On décrira maintenant la mise en place en une seule passe et à grande vitesse, au moyen de la machine 1, d'une couche de roulement bitumineuse ultra-mince, de à 20 mm d'épaisseur environ et plus généralement d'une épaisseur au plus égale à 2,5 fois la dimension maximale des gravillons utilisés, cette couche de roulement assurant durablement adhérence et imperméabilité et un faible bruit de roulement. Ce procédé a pour application principale l'entretien des chaussées dont on veut restaurer l'adhérence et l'imperméabilité, mais il peut aussi être utilisé en revêtement de chaussée neuve. Le revêtement est utilisable pour tous les types de trafics routiers. En raison de sa très faible épaisseur, le revêtement nécessite un support correctement profilé et éventuellement reprofilé. Ce support doit être propre et est préalablement balayé et aspiré. Pendant le fonctionnement de la machine, celle-ci avance à une vitesse constante de 5 à 30 m/mn, et de préférence de 20 à 30 m/mn, dans le sens de la flèche F indiqué sur le dessin. Une succession de camions-bennes (non représentés) viennent déverser dans la trémie 5 des enrobés chauds, à une température de 160 à 180 C, en étant poussés par le rouleau 4. La vis 13 amène ces enrobés dans le caisson- tampon 7, d'o ils sont amenés par la vis 15 jusque dans la goulotte 16, laquelle les déverse devant les extrémi- tés intérieures des vis 10. Ces dernières étalent les enrobés latéralement, et le revêtement est compacté et lissé par la table 11. Si une accumulation importante d'enrobés a lieu dans le caisson 7, un régalage peut être réalisé au moyen de la vis 17. Juste devant l'extrémité inférieure de la goulotte 16, la rampe 9, alimentée en émulsion bitumi- neuse par la cuve 8, envoie des jets en éventail de cette émulsion sur toute la largeur à revêtir, en arrière des roues arrière de la machine, en formant une couche de collage des enrobés et d'étanchéité. Le dimensionnement est tel que, compte-tenu de la vitesse d'avancement de la machine, les opérations d'application de la couche de collage et d'étanchéité et des enrobés s'effectuent en moins de 5 secondes pour les deux opérations. Ainsi, les enrobés chauds mettent instantanément en ébullition l'émulsion, avant que celle-ci ait pu se rompre, l'éléva- tion brutale de la température provoquant l'accélération de la rupture de l'émulsion. Ceci assure une forte adhérence, suivant l'enseignement du EP- A-49 260 précité. Le dosage en liant pur résiduel dépend de la texture et de la porosité du support: il varie de 0,3 à 1,2 kg/m2 de liant résiduel. La mise en place du revêtement s'achève par un cylindrage classique. On décrira maintenant plus en détail les constituants utilisés dans ce procédé. (1) Couche d'accrochage: Cette couche d'accrochage est une émulsion de bitume cationique constituée d'un liant bitumineux, qui est un bitume modifié par au moins 3% d'un latex ou d'un copolymère SBS, dans de l'eau, à 62 à 65% de liant résiduel après rupture de l'émulsion et élimination de 1 'eau. Le bitume est un bitume pur 80/100 ou 180/220, conforme au tableau I ci-dessous: TABLEAU I Méihode 801100 18220 À Pénétrabilité 25 C, 100 g, 5 s NFT 66 - 004 70 100 180 - 220 1/10 mm Point de ramolissement bille NFT 66 - 008 42 - 48 34 - 43 et anneau C a Viscosité 60C, Poises _ 1500 300 250 + 50 L'émulsion, fine et homogène, est conforme aux spécifications du tableau II ci-dessous: TABLEAU II ESSAI METHODE Min. Max 1. Contenu en élastomère % en 3,0 poids du résidu de distillation 2. Teneur en eau % NFT 66-023 35 39 3. Viscosité 25 C SSF 20 65 4. Viscosité Engler 25 C NFT 66-020 10 20 5. Stabilité au stockage par NFT 66-022 5 décantation 7 jours % 6. Démulsibilité, 0,8 % sodium ASTM D 40 dioctyl sulfosuccinate, 35 ml, % 7. Charge des particules NFT 66 021 positive 8. Homogénéité particules NFT 66-016 0,10 % supérieures à 0,63 mm 0,25 % particules comprises entre 0,63 mm et 0,16 mm 9. Indice de rupture NFT66-017 110 (2) Enrobés bitumineux: Les enrobés bitumineux comprennent d'une part des gravillons, d'autre part un mortier d'enrobage constitué de sable concassé, éventuellement de fines additionnelles, et d'un liant bitumineux. Les gravillons les plus couramment utilisés sont des gravillons 4/6, 6/10 ou 6/12, avec les granu- lométries du tableau III ci-dessous: TABLEAU III TAMIS mm 4/6 6/10 6112 19 - 100 100 12,7 _100 85-100 9,5 100 85-100 25-50 6,3 85-100 0-15 0-15 4,75 25-50 0-10 0-10 4,00 -15 0-3 0-3 2,36 0-3 I 2,00 O o I_- Les propriétés des gravillons à utiliser sont rassemblées dans le tableau IV ci-dessous: TABLEAU IV TESTS METHOOE TRAFIC MOUOE TRAFIC ELEVE 200 pois lourds/jour Iourd/ljour Coefficient d'abrasion LosASTM C 131 50 > 50 Absorption d'eau % NFP 18 - 555 95% > 95% Le sable utilisé est 100% concassé. Son équivalent de sable, suivant la norme NFP 18-598, est supérieur à 60. Sa granulométrie est celle du tableau V ci-dessous: TABLEAU V TAMIS (mm) PASSANT EN POIDS 4,75 100 4,00 100 2,36 90-100 2,00 85- 95 1,18 60-80 0,60 45-60 0,30 30-40 0,15 20-30 0,075 15-25 Si le sable ne contient pas suffisamment de fines, c'est-à- dire de particules inférieures à 80 pm, on ajoute des fines, que l'on choisit par exemple parmi la chaux hydratée, les cendres volantes, les fines de récupération et le ciment. Ces fines auront toutes une dimension inférieure à 0,15 mm, avec 80% passant au tamis de 75 pm. Le bitume d'enrobage, suivant les conditions climatiques et l'intensité du trafic, est de préférence un bitume pur 80/100 ou 60/70 (normes françaises NFT 66- 004 et NFT 66-008), éventuellement modifié par un élastomère. Le bitume possède les propriétés indiquées au tableau VI ci- dessous: TABLEAU VI TEST METHODE 80/100 6070 Pénétrafion,25C 100g NFT 66 - 004 70-100 50 s, minimum Viscosité, 60 C, poises ASTM D 3381 1 500 300 2 000 400 Point de ramolissement Bile Anneau OC NFT 66 - 008 42-48 45-51 Le mélange, à savoir les gravillons enrobés alimentant la machine, contiennent environ 5,2% de bitume par rapport au poids total des matériaux secs. Sa granulométrie est fournie par le tableau VII ci-dessous: TABLEAU VII SIEVES mm TOTAL PASSANT EN POIDS 0/6 0110 0112 19 -.' 100 12,7 100 90-100 9,5 100 75-100 70-90 6,3 75-100 30 - 45 30 - 45 4,75 40-60 24 - 37 24-40 2,36 20-24 21-28 21 - 28 2,00 18-23 18-27 18-27 1,18 15 - 20 15 - 23 16 - 26 0,60 10-15 12-18 12-20 0,30 8-12 8-14 8-16 0,15 7-10 5-10 5-10 0,075 5-7 4-7 4-7 REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'un revêtement routier bitumineux ultra-mince, du type dans lequel on applique sur la chaussée à revêtir une couche d'étan- chéité et de collage de liant bitumineux et, immédiate- ment après, on épand sur cette couche de liant des gravillons enrobés chauds puis on pré-compacte et on lisse ces gravillons enrobés à l'aide d'une table de finisseur, caractérisé en ce que, en chaque emplacement donné de la chaussée: (a) le rapport de la quantité de bitume contenue dans la couche de liant bitumineux d'étanchéité et de collage à la quantité totale de bitume utilisée est comprise entre 15 et 50% environ; (b) le revêtement bitumineux a une épaisseur au plus égale à 2,5 fois la dimension maximale des gravillons; (c) la couche de liant bitumineux d'étan- chéité et de collage est appliquée dans une quantité permettant un dosage en bitume pur comprise entre 0,3 et 1,2 kg/m2 de liant pur; (d) les enrobés sont constitués de gravillons enrobés au moyen d'un mortier bitumineux constitué de sable, de fines, d'éventuels additifs tels que des fibres et du bitume éventuellement additionné de dope d'adhési- vité; (e) les opérations d'application de la couche de liant bitumineux d'étanchéité et de collage et d'épandage des gravillons enrobés s'effectuent en moins de 5 secondes pour les deux opérations, tandis que la fin de l'opération de pré-compactage et de lissage à l'aide d'une table de finisseur a lieu au plus 30 secondes après l'application de la couche d'accrochage; et (f) la vitesse d'avancement du chantier est comprise entre 5 et 30 m/mn. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fin de l'opération de pré- compactage et de lissage à l'aide d'une table de finis- seur a lieu 10 à 30 secondes après l'application de la couche d'accrochage. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'avancement du chantier est comprise entre 20 et 30 m/mn. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche d'accrochage est appliquée dans une quantité permettant un dosage en bitume pur comprise entre 0,4 et 0,7 kg/m2. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bitume utilisé dans l'émulsion, et éventuellement dans le liant bitumineux, est un bitume pur modifié par environ 3% d'un élastomère. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bitume de la couche d'accrochage est un bitume 80/100 (normes françaises NFT 66-004 et NFT 66-008) modifié par un élastomère. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bitume de la couche d'accrochage est un bitume 180/200 (normes françaises NFT 66-004 et NFT 66-008) modifié par un élastomère. 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émulsion a une viscosité Engler à 250C (norme française NFT 66-020) comprise entre 10 et 20, et contient au plus 0,25% de particules de dimension comprise entre 0,16 et 0,63 mm et au plus 0,10% de particules de dimension supérieure à 0,63 mm. 9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les granulats ont une dimension maximale comprise entre 6,3 mm et 19 mm. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les granulats ont un coefficient d'abrasion LOS ANGELES (norme américaine ASTM C 131) inférieur à 25 pour un trafic modéré inférieur à 200 poids lourds par jour et inférieur à 20 pour un trafic élevé supérieur à cette valeur, et un coefficient de polissage accéléré (norme française NFP 18-575) supérieur à 50, et un coefficient d'aplatissement (norme française NFP 18-561) inférieur à 20 pour un trafic modéré inférieur à 200 poids lourds par jour et inférieur à 15 pour un trafic élevé supérieur à cette valeur, et un indice de concassage de pratique- ment 100%.