Brevet FR2796660A1 — publié le 20010126

La présente invention concerne de manière générale les matériaux routiers, susceptibles de prendre deux états différents, à savoir un premier état dans lequel leur viscosité est suffisante pour couler, par exemple à chaud, et un deuxième état dans lequel leur consistance les rend résistants à l'écrasement, par exemple à froid. De manière traditionnelle, et comme montré en particulier par le document FR-A-2 696 974, un tel matériau routier comprend : - un granulat, - un liant hydrocarboné modifié ou non, par exemple un bitume, - et une charge auxiliaire d'un matériau inerte de renfort, comprenant comme enseigné par le document précité un broyat ; ce dernier est obtenu par broyage de pièces ou matériaux composites constitués par une matrice thermoplastique ou thermodurcie, et de fibres d'un matériau inerte de renfort, par exemple des fibres de verre. Un matériau routier, tel que considéré par la présente invention, est par exemple un enrobé ou une grave, dont la charge principale minérale est un granulat et dont la charge auxiliaire comprend les fibres ; et ce matériau comprend en outre le liant hydrocarboné, par exemple un bitume modifié ou non par un polymère thermoplastique, thermodurcissable, ou élastomère. Par granulat on entend aussi bien une roche minérale qu'un ou plusieurs matériaux durs récupérés (béton par exemple), divisés de manière contrôlée. La présente invention procède de la découverte selon laquelle il existe une synergie entre les fibres de renfort, par exemple minérales, du type de celles décrites dans le document FR-A-2 696 974, et toute matière thermoplastique, vis-à-vis de certaines propriétés mécaniques particulièrement importantes, lorsque ledit matériau appartient à la bande ou la couche de roulement d'une chaussée routière. Plus précisément, selon l'invention, la charge auxiliaire associe des fibres de renfort, par exemple minérales, et une matière thermoplastique divisée. Cette synergie ou potentialisation des fibres de renfort par la matière plastique, ou inversement de cette dernière par les fibres de renfort, est plus particulièrement mise en évidence par le protocole expérimental décrit ci-après. Préférentiellement, les fibres de renfort sont choisies dans le groupe constituée par : a) les fibres cellulosiques, et les fibres végétales, b) les fibres en matériau plastique ou synthétique, c) les fibres minérales, par exemple de verre, d) les fibres de récupération, obtenues par broyage de pièces ou matières plastiques composites, thermoformées ou réticulées, chargées avec des fibres de renfort choisies parmi les fibres selon (a) à (c). Préférentiellement, la matière thermoplastique est choisie dans le groupe constitué : a) les polyoléfines, en particulier polyéthylènes, b) le polychlorure de vinyle, c) les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle ou de butyle (EVA, EBA), d) les broyats de récupération, obtenus par broyage de pièces ou matières plastiques, comprenant une matière choisie par les matières selon (a) à (c). La charge auxiliaire représente au moins 0,5, et préférentiellement entre 0,8 et 2 ppc du total des autres constituants, hors liant hydrocarboné. A titre d'exemple, les fibres sont majoritaires en poids dans la charge auxiliaire. Selon un mode avantageux de l'invention, le matériau routier comprend également un agent agglomérant hydrocarboné, par exemple un hydrocarbure solide naturel, du type asphalte ou brai. Dans ce cas, préférentiellement, l'agent agglomérant représente au moins 0,25 ppc du total des autres constituants, hors liant hydrocarboné. Comme montré ci-après, l'addition d'un tel agent agglomérant maintient la synergie précédemment découverte entre les fibres et une matière thermoplastique. ESSAIS DE BETONS BITUMINEUX ESSAIS N 1 A titre comparatif, on a formulé et testé quatre bétons bitumineux, ou enrobés, référencés respectivement : # BBSG 0/10 , dans lequel aucune matière thermoplastique, et aucune fibre ne sont incorporés, # BBSG 0/10 + Fibres , dans lequel des fibres de verre de récupération sont incorporées, # BBSG 0/10 + PE , dans lequel une polyoléfine, à savoir un polyéthylène (PE) basse densité de récupération, est incorporé, # BBSG 0/10 + Fibres + PE , dans lequel la même polyoléfine et les mêmes fibres que celles précédemment identifiées sont incorporées. Les formulations et caractéristiques de ces enrobés, obtenus de manière traditionnelle, soit en continu, soit en discontinu, sont définies dans le tableau 1, avec les conventions suivantes : - GSM réfère à un granulat silico-calcaire d'une carrière dans la région du Rhône, - ADR réfère à un autre granulat silico-calcaire d'une carrière dans la région du Rhône, - ppc réfère au pourcentage en poids par rapport au poids total de la charge minérale (granulat + filler) - MC réfère à un broyat de pièces ou déchets en matériau fibres de verre/résine thermo-durcie styrène-polyester, ayant les caractéristiques suivantes : # longueur moyenne de fibres : 8 mm # diamètre de fibres : 500 m De telles fibres sont disponibles commercialement, sous la référence F200, auprès de la Société française MECELEC RECYCLAGE. - PR PLAST C réfère à un broyat de gaines en PEBD de câbles électriques. Un tel broyat est disponible commercialement sous la référence PR PLAST C, auprès de la Société française PRI . Ces quatre bétons bitumineux ont été testés en ce qui concerne leurs résistances respectives à l'orniérage selon la norme NFP 98.253.1, avec les résultats selon le tableau 2. Les plaques réalisées ont une épaisseur de 10 cm. TABLEAU 1 GRANULAT MICRO GRANITIQUE FILLER BITUME MASSE CALCAIRE BITUME MASSE BETON 6/10 GSM 4/6 GSM 0/4 ADR CALCAIRE 35/50 VOLUMIQUE MODULE DE BETON 6/10 GSM 4/6 GSM 0/4 ADR DCCT T c x,ro nirucrec DI~...#.,~.. v enppc REELLE, MVRe RICHESSE, BITUMINEUX en % poids en %poids en % poids en % en poids en ppc REELLE, MVRe RICHESSE, K (enrobé) BBSG 0/10 35 23 40 2 5,8 2,453 3,53 BBSG 0/10+Fibres, à savoir Idem 5,8 2,455 3,53 0,8 ppc de fibres MC BBSG 0/10+PE, à savoir Idem 5,6 2,441 3,53 0,6 ppc de PEBD 5,6 2,441 3,53 0,6 ppc de PEBD PR PLAST C BBSG 0/10+Fibres+PE, à savoir Idem 5,6 2,443 3,53 0,8 ppc de fibres MD , Idem 5,6 2,443 3,53 et 0,6 ppc de PEBD PR PLAST C TABLEAU 2 ENROBE PLAQUE MOYENNE PLAQUE BBSG 0/10 % vide 4,6 4,55 4,5 Cornière 11,1 3 000 cycles % ornière 12,7 15,5 17,5 10 000 cycles 15,5 17,5 % ornière 21,1 30 000 cycles 21,1 BBSG 0/ 10 % vide 5,4 5'l 4,8 + fibres ########## ######## -###### ##### % ornière 7,05 8,4 10,1 3 000 cycles 7,05 8,4 10,1 % ornière 8,7 11,2 13,4 10 000 cycles 8,7 11,2 13,4 % ornière 14,7 30 000 cycles 14,7 BBSG 0,10 % vide 4,7 4,2 3,7 + PE @ % ornière 5,3 7,0 3 000 cycles 5,3 7,0 % ornière 6,5 9,7 10 000 cycles 6,5 9,7 cornière 13,1 30 000 cycles 13,1 BBSG 0/10 % vide 4,8 4,75 4,7 + fibres ############################# + PE % ornière 15,1 5,2 3 000 cycles 5,1 5,2 cornière 6,7 6,5 10 000 cycles 6,7 6,5 cornière 30 000 cycles 8,0 CONCLUSIONS DE CES ESSAIS # L'enrobé BBSG 0/10 + PE a de manière attendue une bonne résistance à l'orniérage, compte tenu de la présence d'une polyoléfine. # L'enrobé BBSG 0/10 + Fibres présente aussi une bonne résistance à l'orniérage, de manière plus inattendue, alors que l'incorporation de fibres organiques ou inorganiques dans un béton bitumineux est généralement mise en #uvre pour limiter et/ou retarder la remontée des fissures des couches sous-jacentes. # De manière encore plus inattendue, comme montré par l'enrobé BBSG 0/10 + Fibres + PE, l'incorporation de fibres minérales potentialise l'effet anti-orniérage d'une polyoléfine, ou l'incorporation d'une polyoléfine potentialise l'effet anti-orniérage de fibres minérales. ESSAIS N 2 A titre comparatif, on a formulé et testé sept bétons bitumineux, référencés respectivement : # BBMa 0/10 , dans lequel aucune matière thermoplastique, aucune fibre, et aucun agent agglomérant hydrocarboné, par exemple brai naturel ne sont incorporés. # BBMa 0/10 + PE , dans lequel une polyoléfine, à savoir un polyéthylène (PE) basse densité de récupération est incorporé. # BBMa 0/10 + Fibres , dans lequel des fibres de verre de récupération sont incorporées. # BBMa 0/10 + Gilsonite , dans lequel un brai naturel (gilsonite) est incorporé. # BBMa 0/10 + gilsonite + PE , dans lequel la même gilsonite et la même polyoléfine que celles identifiées précédemment sont incorporées ensemble. # BBMa 0/10 + gilsonite + PE + Fibres , dans lequel la même polyoléfine, la même gilsonite et les mêmes fibres, que celles précédemment identifiées, sont incorporées ensemble. # BBMa 0/10 + fibres + PE , dans lequel la même polyoléfine et les mêmes fibres que celles précédemment identifiées, sont incorporées ensemble. Les formulations et caractéristiques de ces enrobés, obtenus de manière traditionnelle par malaxage, soit en continu, soit en discontinu, sont définies dans le tableau 3, avec les conventions supplémentaires suivantes : Delmanico Dorel réfère à un granulat microgranitique obtenu dans la région de la Loire. SMAG réfère à un granulat obtenu dans la région de l'Isère. La gilsonite ou le brai naturel utilisé est obtenu sous la référence HMA, auprès de la Société ALLAND et ROBERT. Ces sept bétons bitumineux ont été testés en ce qui concerne leurs résistances mécaniques respectives, selon la norme NFP 98 260-1, avec les résultats selon le tableau 4. TABLEAU 3 BETON BITUMINEUX GRANULAT Filler Bitume Fibres MC PEBD Gilsonite (enrobé) ~~~~~~GRANULAT~~~~~~~Calcaire en 35/50 en ppc PR PLAST C en ppc % de vides 6/10 Delmanico 0/2 SMAG poids en ppc Dorel en % poids BBMaO/10 69 28 3 5,8 5,8 BBMa 0/10 + PE Idem 5,6 0,6 3,7 BBMa 0/10 + Fibres Idem 5,8 1 4,1 BBMa 0/10 + Gilsonite Idem 5,2 0,6 7,1 BBMa 0/10 + Gilsonite Id 5 0 i 0 6 +pue /10 Gilsorite Idem 5,0 0,6 0,6 7,7 BBMa 0/10 + Gilsonite BBMa + Fibres Gilsonite Idem 5,0 0,6 0,6 6,9 + PE + Fibres Idem 5,0 0,6 0,6 BBMa O110 + PE Idem 5,6 0,6 - 6 + Fibres Idem 5'6 0,6 TABLEAU 4 ENROBE Module, en MPa Module, en MPa ~ de linéarité ENROBE à 10 C, 00,2s à 15 C, 0,02s Perte de linéarité BBMaO/10 9 976 6357 0,26 BBMa 0/10 18022 14058 0,30 +PE BBMa 0/10 14 105 10 371 0,27 + fibres BBMa 0/10 16601 13 133 0,30 + Gilsonite BBMa 0/10 + Gilsonite 17 425 14 009 0,33 + PE BBMa 0/10 + Gilsonite 18 308 14 627 0,30 + PE + Fibres BBMaO/10 15 172 10 728 0,32 + PE + Fibres Conformément à ces essais, on constate que la synergie existant entre les fibres et une polyoléfine pour renforcer un béton bitumineux, est maintenue par l'incorporation d'un agent d'agglomération, du type liant hydrocarboné. REVENDICATIONS 1/ Matériau routier susceptible de prendre deux états différents, à savoir un premier état dans lequel sa viscosité est suffisante pour couler, et un deuxième état dans lequel sa consistance le rend résistant à l'écrasement, ledit matériau comprenant un granulat, un liant hydrocarboné modifié ou non, par exemple un bitume, et une charge auxiliaire d'un matériau inerte de renfort, distribuée au sein dudit matériau, caractérisé en ce que ladite charge associe des fibres de renfort, par exemple minérales, et une matière thermoplastique divisée. 2/ Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont choisies dans le groupe constitué par : a) les fibres cellulosiques, et les fibres végétales, b) les fibres en matériau plastique ou synthétique, c) les fibres minérales, par exemple de verre, d) les fibres de récupération, obtenues par broyage de pièces ou matières plastiques composites, thermoformées ou réticulées, chargées avec des fibres de renfort choisies parmi les fibres selon (a) à (c). 31 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est choisie dans le groupe constitué par : a) les polyoléfines, en particulier polyéthylènes, b) le polychlorure de vinyle, c) les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle ou de butyle (EVA, EBA), d) les broyats de récupération, obtenus par broyage de pièces ou matières plastiques, comprenant une matière choisie par les matières selon (a) à (c). 4/ Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge auxiliaire représente au moins 0,5, et préférentiellement entre 0,8 et 2 ppc du total des autres constituants, hors liant hydrocarboné. 5/ Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont majoritaires en poids dans la charge auxiliaire. 6/ Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un agent agglomérant, par exemple un brai. 7/ Matériau selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent agglomérant représente au moins 0,25 ppc du total des autres constituants, hors liant hydrocarboné.