Brevet FR2767543A1 — publié le 19990226

Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, notamment en bitume La présente invention concerne le secteur technique des travaux publics, plus précisément celui de la construction et de l'entretien de routes, autoroutes, chaussées, voies routières et analogues. On sait que les chaussées sont revêtues d'une couche de matériaux hydrocarbonés souvent dénommés " enrobé ", ou " béton bitumineux ", ce produit provenant d'un résidu pétrolier ( asphalte ). Plus précisément, les chaussées sont dans le cas général ( mais non limitatif constituées par le support, en général un " enrobé ", une couche d'émulsion au-dessus du support, comme couche d'accrochage, une armature du type de l'invention au-dessus, et enfin une nouvelle couche d'enrobé de environ 4 à environ 25 cm d'épaisseur, en une ou plusieurs couches séparées par une fine couche d'émulsion d'accrochage. On rappellera qu'un enrobé est un mélange de gravillons et de bitume. II est apparu depuis longtemps qutil était nécessaire de renforcer de tels revêtements, notamment pour éviter la formation de craquelures ou fissures, dues aux contraintes mécaniques exercées par le trafic routier, ou aux contraintes thermiques. On a incorporé divers renforts à cette couche de roulement en bitume, comme par exemple des renforts textiles ( FR A 2 592 411, FR A 2 635 542 ), des nappes de fibre de verre, des structures en grille, ou des armatures complexes associant une grille et une nappe de non tissé. On connaît notamment les produits n ROADTEX " et " ROTAFLEX" (marques de la société CHOMARAT ). Les structures de type ROADTEX sont constituées par une grille ouverte de filaments continus de verre liés par un polymère thermoplastique. Les structures de type ROTAFLEX sont constituées par un non tissé de polyester armé d'une grille de verre. Le brevet EP 0 368 600 ( Netlon Ltd. ) décrit une structure bicouche comportant: - une grille à mailles au dessus, notamment en polypropylène, et comportant un nodule épais et non orienté à chaque jonction de brins, et - un tissu en polyester sous la grille, donc destiné à venir au contact de la couche de bitume déposée sur la chaussée. Selon ce document, on dépose une émulsion aqueuse de bitume sur la chaussée, puis la structure bicouche, puis une nouvelle couche de bitume. II est précisé que le polypropylène de la grille subit un traitement thermique lors de la fabrication, pour éviter un retrait lors du choc thermique causé par la température de dépôt de l'enrobé. Une caractéristique importante du brevet Netlon réside dans le fait que le laminé est caractérisé en ce que le tissu est combiné à la maille plastique seulement au niveau des jonctions plus épaisses de la maille et non au niveau des brins de la maille. On connaît encore le brevet EP 0 318 707 ( Bay Mills Ltd.), qui décrit une armature pour revêtements routiers, comprenant - une grille ouverte préimprégnée de résine, à mailles maintenues ouvertes après l'imprégnation - un enduit adhésif appliqué sur la face inférieure de la grille imprégnée, sans boucher les mailles. II est précisé que cet enduit adhésif peut être activé par la chaleur ou la pression et forme une liaison entre la grille et l'asphalte. Cet adhésif ne réalise cependant pas le collage des deux couches d'asphalte de part et d'autre de la grille, ce qui peut d'ailleurs convenir pour certaines applications routières. Le brevet USP 3,581,631 ( Enka Corp. ) décrit une armature qui consiste en un film comportant des fils ou filaments, formant des mailles qui sont colmatées en totalité ou en partie par un adhésif. Cet adhésif est choisi parmi certaines résines et certains polymères ayant un point de ramollissement supérieur à 50 "C et est coulé à chaud sur le film. L'adhésif, d'une part mouille et "imprègne "le film, et d'autre part est miscible avec la couche de bitume. On connaît enfin la combinaison d'un produit ROADTEX et d'une couche de produit thermofusible appliquée sur une de ses faces, qui fond à une température inférieure à celle de la couche de bitume. Les documents de l'art antérieur ont cherché à optimiser le comportement des structures routières. Le premier problème posé réside dans la nécessité de coller parfaitement entre elles les différentes couches formant la structure, c'est-à-dire le support ( souvent un enrobé ), L'armature de renfort et, en général, une couche supérieure ( souvent un enrobé appliqué à chaud sur l'ensemble). II existe un second problème, qui découle du premier. Les émulsions de bitume sont fabriquées en centrale, et consistent en émulsions aqueuses liquides ou semi-liquides applicables par les engins habituels. Ces émulsions peuvent se casser aussi bien en 5 minutes qu'en plusieurs heures, en fonction notamment de la température régnant sur ie site d'application. On adapte au mieux en centrale la qualité du bitume à la saison et à la région, mais on ne peut pas produire un lot différent pour chaque température de site. Après le dépôt d'une armature, et tant que l'émulsion n'est pas cassée, ou même après la rupture de l'émulsion si la température du site est trop élevée (bitume trop mou ), les engins de travaux publics ( qui notamment doivent déposer encore une couche d'enrobé ) ne peuvent pas rouler sous peine de voir le bitume coller aux roues et sous peine d'arracher l'armature qui vient d'être posée. L'invention a pour objet de limiter la remontée du bitume au travers des mailles des armatures de type grille. Par ailleurs, il serait économiquement intéressant de réduire la quantité de bitume à utiliser. Avec un produit en grille comme le ROADTEX, on dépose une couche d'émulsion classique ( eau et bitume dans un rapport en poids d'environ 40 - 60 % ) à raison d'environ 500 g émulsion / m2, soit environ 300 g / m2 de " bitume résiduel ". Avec un produit grille + non tissé comme le ROTAFLEX 833, on utilise un non tissé à 80 g/m2. On doit alors monter à environ 500 g / m2 de bitume résiduel, car il est nécessaire d'imprégner le non tissé. Selon l'invention, un objectif est de pouvoir, malgré une structure complexe comportant un non tissé, diminuer le taux de bitume résiduel jusqu'aux valeurs de 300 g/m2 ou même de 200 g/m2, c'est-à-dire au-dessous des dosages habituels des couches d'accrochage. Cette réduction participe à la réduction de la remontée de bitume. Selon un de ses aspects principaux, I'invention réside dans l'emploi combiné d'un produit thennocollant. Selon un autre de ses aspects, I'invention accélère grâce à un traitement basique la vitesse de casse ou de rupture de l'émulsion de bitume, ce qui réduit le temps d'immobilisation du chantier et la remontée du bitume ( qui est visqueux) au travers de la grille. L'invention s'applique à toute structure routière au sens large, y compris aires, pistes, aéroports, etc... comportant au moins un liant hydrocarboné, notamment les structures dites bitumineuses, notamment, mais à titre représentatif uniquement, les structures comportant au moins une couche d'enrobé ou asphalte. Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne une armature complexe pour revêtement routier du type enrobé ou asphalte, qui comprend - une grille - un non tissé fin déposé sur la grille - un produit thermocollant étant intercalé entre le non tissé et la grille de manière à en recouvrir seulement partiellement la surface. L'invention propose donc une structure tri couche où le non tissé est en partie seulement colmaté par le produit thermocollant afin de limiter la remontée du bitume. Le produit thermocollant remplit une second fonction, celle de couche d'accrochage pour la couche de bitume finale ( enrobé à chaud qui sera appliquée ultérieurement sur l'ensemble, ce qui permet de nettement diminuer le dosage de l'émulsion en bitume. Un procédé de fabrication préféré consiste à préparer le non tissé fin, et à " saupoudrer " le thermocollant sur le non tissé. Par "saupoudrage", on désigne le fait que, par un moyen d'application quelconque connu de l'homme de métier, on dépose le thermocollant de manière à ne recouvrir qu'une partie de la surface du non tissé. Le saupoudrage doit être aussi régulier que possible, mais une régularité parfaite n'est pas nécessaire. Par " une partie de la surface "on désigne le fait qu'environ 30 à 70 % de la surface du non tissé sont recouverts. Par non tissé " fin" on désigne un non tissé de l'ordre de 20 à 80, de préférence de 20 à 50, de préférence de 20 à 30 g / m2. On peut aussi déposer le thermocollant sous forme de film ajouré, c'est-à-dire pour fermer partiellement les ouvertures ou pores du non tissé. Selon un mode particulier et non limitatif, le produit thermocollant sera un copolymère EVA (éthylène / acétate de vinyle ). On dépose ensuite la grille sur la face du non tissé ayant reçu le thermocollant. Pour l'application, on dispose le complexe selon l'invention de telle façon que la grille forme la face inférieure et le non tissé la face supérieure. Si l'on utilise l'option consistant à rendre basique ( caf. description ci dessous ) au moins un élément de l'armature complexe, on intercale cette opération dans le procédé ci-dessus, ou bien lors de la fabrication de l'élément. Par exemple, pour imprégner le non tissé par un agent basique, on peut soit réaliser l'imprégnation séparément, soit réaliser l'imprégnation lors de la fabrication du complexe, avant le dépôt du thermocollant, soit même au moment de l'application sur le site. Lorsque l'on dépose la couche supérieure d'enrobé, à chaud (environ à 160 "C), I'ensemble grille I non tissé emprisonne un film d'air qui va jouer le rôle d'écran thermique contre la température froide du support inférieur, et va donc optimiser la fusion de l'EVA par la chaleur apportée par le dépôt de la couche d'enrobé supérieure. Le non tissé sera de préférence un non tissé fin hydrophobe, du type polyester ou polypropylène, ou non tissé de verre, notamment à environ 20 - 50 g / m2, voire jusqu'à 80 g I m2 . On pourra notamment utiliser un polypropylène à 25 g I m2 lié chimiquement ( "chemical bond"). A titre comparatif, les non tissés de l'art antérieur sont utilisés à environ 120 g/m2. Ce non tissé doit se dégrader mécaniquement par poinçonnement par les granulats contenus dans l'enrobé, du fait de la gravité et du compactage ( caf. Fig. 3 ). Le non tissé fin se dégrade en cas de grille ouverte en cas de grille serrée, le non tissé sera plus épais et sera moins dégradé, ou ne sera pas dégradé. Par "grille ouverte", on désigne une grille à maille large par rapport aux granulés contenus dans la couche supérieure d'enrobé. La grille sera de préférence une grille de filaments de verre * ouverte de plus de 70 % en cas de renforcement d'enrobé, * serrée en cas de renforcement de la membrane bitumineuse à base d'émulsion. La maille des produits sera de préférence de 5 x 5 mm 10 x 10 mm ; 30 x 30 mm ; 40 x 26 mm; 50 x 50 mm. Une maille 40 x 26 sera préférée. L'invention conceme également un procédé et une armature permettant de casser plus rapidement l'émulsion de bitume. Selon un autre aspect de l'invention, on porte un ou plusieurs des éléments constituant le complexe à un pH basique, c'est-à-dire que l'on porte la grille et / ou le non tissé et / ou le thermocollant, à un pH basique. Pour ce faire, on peut incorporer un agent basique dans la masse de la grille, ou dans la masse du thermocollant, ou dans la masse du non tissé. De manière préférée, on imprégnera la structure selon l'invention, soit l'ensemble grille / non tissé, soit, de manière tout à fait préférée, le non tissé déposé sur la grille, par un agent basique. L'agent basique sera tout agent ou mélange d'agents capable de conférer à la structure un caractère basique suffisant pour accélérer de manière significative la "casse" de l'émulsion, comme par exemple le carbonate de soude. L'émulsion pourra ainsi être "cassée" presque instantanément ou instantanément. Cette mesure additionnelle permet de faire gagner au chantier beaucoup de temps lors de la mise en oeuvre, notamment en ne faisant pas attendre inutilement les équipes. On pourra utiliser tout agent basique ou tout mélange d'agents basiques capables de, ou adaptés pour, répondre au critère de casse de l'émulsion. De tels produits seront à la portée de l'homme de métier. Au contact de la couche de bitume déposée sur le support, L'agent basique agit sur l'émulsion et provoque de manière efficace, simple et pratique, la rupture ou casse de cette émulsion. Sans vouloir être liée par une quelconque théorie, la Demanderesse considère que l'agent basique désactive les sites acides des tensioactifs utilisés pour maintenir la stabilité de l'émulsion. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une structure routière représentative - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'une structure routière comportant l'armature selon l'invention. Cette figure est destinée à représenter l'ordre dans lequel les divers éléments se positionnent. La structure finale obtenue est représentée sur la figure 3. - la Figure 3 représente schématiquement en coupe la structure finale obtenue lorsque l'on dispose les éléments de l'invention conformément à la figure 2. Sur les figures, les références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes: 1 sol 2 couche de base formée de cailloux compactés aplanis 3 émulsion bitumineuse inférieure, fortement dosée en bitume résiduel env. 1 kg I m2 ) 4 " grave bitume " (enrobé de granulométrie plus importante ) 5 couche de roulement 6 émulsion de bitume ( 0,5 mm ) ( couche d'accrochage ) 7 renfort, qui peut être soit un non tissé qui renforce la membrane bitumineuse, soit une grille, soit un complexe grille - non tissé, et analogues 8 couche d'enrobé (6 à 15 cm en une ou plusieurs couches séparées par une fine couche d'accrochage ) 20 non tissé 21 thermocollant 22 grille (à maille d'ouverture " m " ) 23 cailloux de l'enrobé La figure 1 décrit une structure routière classique lorsque l'on incorpore un renfort. Sur le sol 1 et une couche de cailloux aplanie 2, on dépose une fine couche d'accrochage ( émulsion ) 3 puis une couche d'enrobé 4 qui forme la " grave bitume ". Cette couche va recevoir la couche de roulement 5 qui se compose, dans sa forme la plus simple, d'une couche fine d'émulsion 6 sur laquelle on dispose le renfort 7, après quoi on dépose la couche d'enrobé 8 finale. Au-dessus de la grille, il est appliqué une ou plusieurs couches d'enrobé 8 superposées, en fonction du type de structure routière. La couche d'enrobé la plus haute est appelé couche de roulement. Les couches d'enrobé sont alors liées entre elles par un fine couche d'accrochage du type couche 6. L'invention s'applique aussi à de telles variantes. La figure 2 représente l'ordre de disposition des éléments selon l'invention. Sur la grave bitume 4, on dépose l'émulsion 6 d'accrochage. Cette émulsion, conformément à un avantage important de l'invention, sera dosée, de préférence, à seulement 200 - 300 g de bitume résiduel par m2. On dépose ensuite le complexe 7 selon l'invention, par exemple fabriqué comme décrit ci-dessus. Ce complexe se compose de la grille 22 et du non tissé fin 20, celui ci portant sur sa face inférieure le thermocollant 21. On dépose ensuite la couche d'enrobé 8 ( ou la première couche s'il doit en exister plusieurs ), laquelle contient des cailloux 23. La température fait que l'eau de l'émulsion 6 peut s'échapper. Ceci sera d'autant plus facile si l'émulsion est cassée rapidement par un agent basique incorporé, comme décrit ci dessus, par exemple dans le non tissé. La chaleur de la couche 8 porte également le thermocollant 21 à son point de fusion. Si ce point est relativement élevé, comme celui de I' EVA par exemple, qui peut présenter un point de fusion d'environ 80"C, le film d'air emprisonné entre la grave bitume et le non tissé va empêcher le thermocollant et la surface inférieure de l'enrobé d'être refroidis par la couche " froide "(4, 6 ). La figure 3 représente l'état final de la structure routière, après la séquence montrée sur la figure 2. On voit que les cailloux 23 de l'enrobé 8 ont pénétré entre les brins de la grille 22, au travers du non tissé fin 20, et au besoin en le déchirant, éventuellement jusqu'au contact de la couche d'accrochage 6 qui a elle-même été au moins ramollie par la chaleur et donc s'est au moins partiellement intégrée à l'ensemble. II n'a pas été possible en pratique de représenter le thermocollant 21 qui a fondu et a été intégré à l'ensemble au niveau, sensiblement, du non tissé. L'ensemble forme une structure dont toutes les couches sont parfaitement solidaires. L'invention concerne également un procédé de renforcement de structures routières caractérisé en ce que l'on dépose sur la couche d'émulsion de bitume recouvrant la grave bitume une armature telle que décrite ci-dessus, puis une couche d'enrobé, et également, à titre de variante particulière de mise en oeuvre, le procédé de renforcement de structures routières décrit ci-dessus caractérisé en ce que l'on dépose encore une ou plusieurs couches supérieures d'enrobé, chaque couche étant liée par une couche intermédiaire d'émulsion de bitume. L'invention conceme notamment, selon un mode de réalisation préféré, le procédé de renforcement de structures routières qui consiste à dérouler l'armature complexe préfabriquée selon l'invention sur la couche d'émulsion recouvrant la grave bitume. On peut également dérouler séparément sur le site les divers éléments de l'armature complexe. On peut notamment dérouler la grille puis le non tissé portant le thermocollant " saupoudré " ou déposé en film ajouré sur sa face inférieure. Le non tissé peut avoir été imprégné au préalable par un agent basique, ou comporter un agent basique dans la masse. On peut aussi incorporer l'agent basique au thermocollant déposé sur le non tissé. Enfin, on peut déposer un agent basique sur la grille ou sur le non tissé au fur et à mesure qu'on la / le déroule. L'invention conceme encore un procédé de renforcement de structures routières caractérisé en ce que l'on dépose au moins une couche d'enrobé sur l'armature, ou caractérisé en ce qu'on dépose plusieurs couches d'enrobé sur l'armature, chaque couche étant séparée par une couche d'accrochage d'émulsion de bitume. L'invention conceme encore un procédé de renforcement de structures routières caractérisé en ce qu'on utilise comme couche d'accrochage inférieure d'émulsion de bitume une émulsion à 200 - 300 g I m2 de bitume résiduel. De manière générale, I'invention concerne également un procédé de renforcement de structures routières selon lequel on utilise un non tissé (éventuellement seul sur certains chantiers) ou tout type d'une armature complexe du type grille, comportant éventuellement un non tissé ou une structure analogue, caractérisé en ce qu'on porte ledit non tissé, ou un ou plusieurs des éléments constituant le complexe du type grille à un pH basique capable d'accélérer la casse ou rupture de l'émulsion inférieure de bitume. Dans ce procédé général, on pourra mettre en oeuvre toutes les variantes applicables de l'invention, en totalité ou en partie, en les adaptant au non tissé ou au type d'armature complexe utilisé. L'invention concerne encore un procédé de renforcement de structures routières caractérisé en ce que on incorpore un agent basique dans la masse de la grille, ou dans la masse d'un autre composant comme du non tissé ou du thermocollant, ou par imprégnation d'un composant poreux comme un non tissé. L'invention concerne également un procédé de renforcement de structures routières caractérisé en ce qu'on choisit l'agent basique parmi tout agent ou mélange d'agents capable de conférer à la structure un caractère basique suffisant pour accélérer de manière significative la "casse" de l'émulsion, comme par exemple le carbonate de soude. L'invention concerne enfin les armatures de renfort ( ce terme incluant ici les non tissés même utilisés seuls, ce qui est le cas sur certains chantiers ) pour structures routières, de tous types, caractérisées en ce qu'elles ont été soumises au procédé de basification qui vient d'être décrit. L'homme de métier saura modifier ou adapter l'invention selon les critères habituels de la profession. REVENDICATIONS 1 - Armature complexe de renfort du type comportant une grille, pour le renforcement de structures routières, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une grille - un non tissé fin déposé sur la grille - un produit thermocollant étant intercalé entre le non tissé et la grille de manière à en recouvrir seulement partiellement la surface. 2. - Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce que le non tissé est en partie seulement colmaté par le produit thermocollant. 3. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que un ou plusieurs des éléments constituant le complexe sont portés à un pH basique. 4. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon la revendication 3, caractérisée en ce que la grille et / ou le non tissé et / ou le thermocollant, sont portés à un pH basique. 5. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que on incorpore un agent basique dans la masse de la grille, ou dans la masse du thermocollant, ou dans la masse du non tissé. 6. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu'on imprègne la structure selon l'invention, soit l'ensemble grille / non tissé, soit le non tissé déposé sur la grille, par un agent basique. 7. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que l'agent basique sera choisi parmi tout agent ou mélange d'agents capable de conférer à la structure complexe un caractère basique suffisant pour accélérer de manière significative la "casse" de l'émulsion, comme par exemple le carbonate de soude. 8. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'au moins l'un des composants du complexe, et notamment soit l'ensemble grille / non tissé, soit le non tissé déposé sur la grille, soit la grille, soit le thermocollant, est imprégné par un agent basique. 9. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le non tissé est déposé sur la face supérieure de la grille et en ce que le thermocollant est intercalé entre la grille et le non tissé, en "saupoudrage " ou en film ajouré, pour fermer partiellement les mailles du non tissé. 10. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le produit thermocollant est un copolymère EVA ( éthylène / acétate de vinyle ). 11. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le non tissé est un non tissé fin, du type polyester ou polypropylène, ou non tissé de verre, à environ 20 - 80 g / m2, de préférence 20 - 50 et particulièrement 20 - 30 g / m2, et notamment un polypropylène à 25 g / m2 lié chimiquement ( " chemical bond"). 12. - Armature du type grille pour le renforcement de structures routières, selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la grille est une grille de filaments de verre de maille 5x5mm;10x10mm;30 x 30mm;40x26mm; 50x50mm, de préférence 40 x 26 mm. 13. - Procédé de renforcement de structures routières selon lequel on utilise une armature complexe du type grille, caractérisé en ce que l'on dépose sur la couche d'émulsion de bitume recouvrant le béton bitumineux une armature selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14. - Procédé de renforcement de structures routières selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on dépose au moins une couche d'enrobé sur l'armature. 15. - Procédé de renforcement de structures routières selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'on dépose plusieurs couches d'enrobé sur l'armature, chaque couche étant séparée par une couche d'accrochage d'émulsion de bitume. 16. - Procédé de renforcement de structures routières selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'on utilise comme couche d'accrochage inférieure d'émulsion de bitume une émulsion à 200 - 300 g / m2 de bitume résiduel. 17. - Procédé de renforcement de structures routières selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il consiste à dérouler l'armature complexe préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 sur la couche d'émulsion recouvrant le béton bitumineux. 18. - Procédé de renforcement de structures routières selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il consiste à dérouler séparément sur le site les divers éléments de l'armature complexe l'armature complexe préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, sur la couche d'émulsion recouvrant le béton bitumineux. 19. - Procédé de renforcement de structures routières selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on déroule la grille puis le non tissé portant le thermocollant " saupoudré " ou déposé en film ajouré sur sa face inférieure, le non tissé ayant ou non été imprégné au préalable par un agent basique, ou pouvant comporter un agent basique dans la masse, ou l'agent basique étant incorporé au thermocollant déposé sur le non tissé, ou l'agent basique étant déposé sur la grille ou sur le non tissé au fur et à mesure qu'on la île déroule.