Brevet FR2789675A1 — publié le 20000818

I La présente invention concerne un béton bitumineux pour couche de roulement ainsi que des procédés de réalisation et de mise en oeuvre. Elle a des applications en génie civil et plus particulièrement en technique routière. La capacité d'adhérence de la couche de roulement d'une voie de circulation est un paramètre important qui dépend entre autre des conditions météorologiques et qui évolue au cours du temps à la suite du polissage des granulats de la couche de roulement soumise à un trafic et/ou aux cycles climatiques et, en particulier, aux variations de la température. Les besoins en adhérence sont variables en fonction du profil de la route, zone de virage ou devers par exemple, en fonction de la présence de points singuliers, carrefours ou feux par exemple, ou, encore, en fonction d'autres paramètres. Il est donc nécessaire de disposer de matériaux, de procédés de réalisation et de mise en oeuvre de ces matériaux permettant d'obtenir une couche de roulement aux propriétés d'adhérence désirées. Les couches de roulement sont généralement réalisées à partir de granulats de gammes de tailles définies, éventuellement associés à des fines minérales, l'ensemble étant lié par un liant généralement bitumineux afin de former un enrobé utilisable. Les gammes de tailles et les formes des granulats et des éventuelles fines minérales déterminent la texture de la couche de roulement. Ainsi, par exemple, il existe des granulats 4/6, les deux chiffres correspondant aux bornes respectivement inférieure et supérieure, exprimées en millimètre de la gamme de tailles des granulats. La texture de la couche de roulement dépend donc de la taille des granulats et fines présents. On distingue trois classes de textures, la microtexture, la macrotexture et la mégatexture. Les effets respectifs des deux premières classes de texture sur les paramètres d'adhérence sont contradictoires. En effet, la macrotexture dans une couche de roulement améliore I'adhérence en particulier en présence d'eau. Par contre, une telle couche présente une plus grande sensibilité au polissage donc des qualités d'adhérence se dégradant rapidement. Le polissage entraîne l'effacement de la microtexture. Par contre, la microtexture rend la couche moins sensible au polissage mais ne permet pas d'obtenir une aussi bonne adhérence en particulier en présence d'eau. La résistance au polissage des matériaux de la couche de roulement est évaluée par des essais normalisés dits CPA (coefficient de polissage accéléré). Par exemple, un échantillon de gravillons 6/10 est soumis à l'action d'un rouleau tournant et d'un abrasif en milieu aqueux et le coefficient de frottement est évalué au cours du temps. Des études sur l'adhérence du pneu en mouvement sur une couche de roulement en présence d'eau ont montré que la zone de contact entre les deux se divisait en trois sections successives. La première section dans le sens du roulement est celle o la couche d'eau qui était sur la route en avant du pneu est chassée. La seconde section est celle o une humidité résiduelle est présente entre le pneu et la route. La troisième section est celle o l'on peut considérer que la route est "sèche". Dans la première section, toutes choses étant égales par ailleurs, I'eau est d'autant mieux chassée que la macrotexture est importante car l'eau peut s'écouler entre les granulats les plus volumineux de la surface. On a aussi montré que plus la vitesse était importante plus la macrotexture devait 3 2789675 être importante. L'effet de la seconde section sur l'obtention d'une troisième section "sèche" est d'autant plus important que la microtexture est importante. Un compromis doit donc être trouvé entre microtexture et macrotexture. Il est donc difficile d'obtenir à la fois une résistance durable au polissage et une bonne adhérence. Une solution à ce problème a été d'utiliser des granulats naturels présentant des caractéristiques différentes de dureté entre les granulats de microtexture et de macrotexture. Les granulats de macrotexture étant choisis parmi les roches les plus dures. L'invention propose donc une solution alternative o un béton bitumineux pour couche de roulement comportant des granulats, des fines d'apport et un liant sont utilisés. Selon l'invention, au moins une partie des granulats entrant dans la couche de roulement est constituée de bauxite calcinée ayant un coefficient de polissage accéléré supérieur ou égal à 0,65. Dans diverses formes de l'invention, les moyens suivants, pouvant être combinés selon toutes les possibilités techniquement réalisables, sont mis en oeuvre: les granulats de bauxite calcinée sont choisis parmi les gammes de tailles 1/3, 214, 416, 3/5, 5/8; * la bauxite calcinée est du type bauxite grise; À la bauxite calcinée est du type bauxite jaune; le béton bitumineux comporte un liant qui est un bitume modifié; ò le bitume modifié est un liant du type Sacerflex ; 4 2789675 * le béton bitumineux comporte un liant qui est un bitume pur; * le béton bitumineux comporte 20% à 40% de bauxite calcinée; le béton bitumineux comporte 25% à 40% de granulats 4/6 autres que de la bauxite calcinée, 20% à 40% de granulats 4/6 de bauxite calcinée, 22% à 33% de granulats 0/2 autres que de la bauxite calcinée, les pourcentages étant approximatifs et l'ensemble étant lié par au moins un liant à raison d'environ 5,7 parties pour 100 parties de granulats et fines d'apport; * le béton bitumineux comporte 25% à 40% de granulats 6/10 autres que de la bauxite calcinée, 20% à 40% de granulats /8 de bauxite calcinée, 22% à 33% de granulats 0/2 autres que de la bauxite calcinée, les pourcentages étant approximatifs et l'ensemble étant lié par au moins un liant à raison d'environ 5,5 parties pour 100 parties de granulats et fines d'apport; * le béton bitumineux peut être réalisé ou mis en oeuvre à température ambiante; * le béton bitumineux peut être réalisé ou mis en oeuvre à chaud. L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un béton bitumineux pour couche de roulement par mélange de granulats, de fines d'apport et d'au moins un liant. Selon l'invention de procédé de réalisation du béton bitumineux, on mélange une composition dont au moins une partie des granulats est constituée de bauxite calcinée. 2789675 Dans diverses formes de l'invention de procédé de réalisation du béton bitumineux, on mélange une composition qui est selon l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques et moyens précédemment listés et éventuellement combinés. L'invention concerne aussi une chaussée comportant une couche de roulement comportant une composition de granulats, de fines d'apport et d'au moins un liant. Selon l'invention la couche de roulement de la chaussée comporte une composition qui est selon l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques et moyens précédemment listés et éventuellement combinés. L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'une couche de roulement dans lequel on étale une composition de granulats, de fines d'apport et d'au moins un liant. Selon l'invention de procédé de réalisation de la couche de roulement, on étale un béton bitumineux qui est selon l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques et moyens précédemment listés et éventuellement combinés. Le béton bitumineux qui a une composition selon l'invention permet de réaliser une couche de roulement qui présente une adhérence élevée et durable dans le temps car résistant au polissage ainsi qu'aux sollicitations climatiques. Il peut être réalisé et/ou mis en oeuvre à température ambiante ou à chaud. A chaud signifie une température approximativement supérieure à 130 C et pour un bitume modifié visqueux approximativement supérieure à 160-170 C. La température ambiante signifie 5 à 40 C environ. 6 2789675 D'une manière surprenante le mélange de granulats naturels et artificiels ne pose pas de problème particulier lors de la réalisation du béton bitumineux ou de sa mise en oeuvre. En effet contrairement à ce que l'on aurait pu attendre du mélange de matériaux d'origines et de densités différentes au sein du milieu fluide qu'est le liant bitumineux, il n'y a pas de ségrégation entre les granulats. Il n'y a pas de phénomène de sédimentation ou de flottation. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de deux exemples de réalisation et des figures suivantes o, - la figure 1 représente une coupe transversale d'une couche de roulement et, - la figure 2 représente une vue agrandie d'une partie de la surface de la couche de roulement de la figure 1. La composition selon l'invention est utilisée pour la réalisation d'enrobés pour couche de roulement. Dans ces exemples le terme granulat classique correspond à des granulats autres que de la bauxite calcinée. La couche de roulement est utilisée dans des chaussées. Sur la figure 1, la couche de roulement 1 comporte des granulats 2 dont des granulats de bauxite calcinée 21 et des granulats classiques 20, des fines d'apport 3 et un liant 4. La partie haute de la figure correspond à la surface de roulement qui présente une macrotexture 6 correspondant aux espaces les plus importants essentiellement définis entre les granulats les plus volumineux affleurants en surface. Sur la figure 2, la partie entourée de la figure 1 est représentée agrandie. La surface des granulats 2, 20, 21 présente des aspérités plus ou moins importantes selon le type 7 2789675 de granulat. Les granulats de bauxite calcinée présentent plus particulièrement de nombreuses aspérités de petite taille comparativement à la macrotexture. Ces microaspérités définissent la microtexture 5. Un premier enrobé dit 0/6 est réalisé par mélange de 39% de granulats classiques 4/6, 30% de bauxite calcinée 4/6, 28% de granulats classiques 0/2 et de 3% de fines d'apport. L'ensemble est lié par du Sacerflex 40E2 à raison de 5,7 parties pour 100 parties du mélange granulats et fines d'apport. Le Sacerflex est un mélange intime de bitumes routiers sélectionnés et d'un élastomère thermoplastique de type polystyrène - polybutadiène polystyrène séquence en proportion variable et d'additifs chimiques. L'enrobé tel qu'ainsi défini est utilisé pour la réalisation d'une couche de roulement. Il est aussi possible d'utiliser de la bauxite calcinée 3/5 à la place (en totalité ou partie) ou en plus de la bauxite calcinée 4/6 en ajustant les quantités respectives des différents éléments de la composition. Un second enrobé dit 0/10 est réalisé par mélange de 38% de granulats classiques 6/10, de 30% de bauxite calcinée /8, de 30% de granulats classiques 0/2 et de 2% de fines d'apport. L'ensemble est lié par du Sacerflex 40E2 à raison de ,5 parties pour 100 parties du mélange granulats et fines d'apport. Dans ces deux exemples, et plus généralement, deux types de bauxite peuvent être utilisés. On peut utiliser de la bauxite dite grise qui est fabriquée à partir d'un four horizontal et/ou, on peut encore utiliser de la bauxite type jaune qui est fabriquée à partir d'un four vertical. La composition typique, 8 2789675 donnée à titre d'exemple et pouvant varier selon l'origine des matériaux et de leur traitement, de chacun des deux types de bauxite, est donnée dans les deux tableaux suivants o le sigle CPA signifie Coefficient de Polissage Accéléré et correspond à un test normalisé d'abrasion et o le sigle MVR signifie Masse Volumique Réelle et est donné en grammes par cm3: BAUXITE GRISE COMPOSITION CARATERISTIQUES MASSE VOLUMIQUE INTRINSEQUES REELLE A1203 90,41% CPA = 0,76 à 0,86 SiO2; 3,85% (Norme P 18-575) Fe203 1,40% Los Angeles = 7 MVRg 5/8 = 3,51 g/cm3 TiO2 4,01% (Norme P 18-573) Na20+ K20: 0,17% Micro Deval en présence (Norme P 18.554) L.O.I. 0,10% d'eau = 7 (perte au feu) (Norme P 18-572) H20: 0,05% (NF EN 1097-1) BAUXITE JAUNE COMPOSITION CARATERISTIQUES MASSE VOLUMIQUE |_ INTRINSEQUES REELLE A1203 86,80% CPA = 0,70 à 0,77 SiO2: 6,98% (Norme P 18-575) Fe203 1,47% Los Angeles = 12 MVRg 518 = 3,36 g/cm3 TiO2: 3,50% (Norme P 18-573) (Norme P 18.554) Na20+K20' 0,20% Micro Deval en présence L.O.I.: 0, 10% d'eau = 10 (perte au feu) (Norme P 18-572) (NF EN 1097-1) 9 2789675 Des essais ont montré qu'une couche de roulement réalisée à partir d'une composition selon l'invention permet de maintenir l'adhérence à un niveau élevé pendant 6 à 10 ans contre 2 à 4 ans pour un revêtement classique composé de granulats classiques. L'application plus particulière d'une telle composition permettant d'obtenir une couche de roulement à adhérence élevée et durable est préférentiellement faite pour les configurations suivantes des routes: * certaines zones de virage à rayon plus faible que la moyenne des virages de la route ou certains virages à rayon irrégulier; * certaines zones de ralentissement en approche de feux tricolores ou dans des environnements d'agglomération; * certaines zones de transition ou d'inversion de dévers dans les itinéraires rapides; plus généralement des points ou zones o des accumulations d'accidents se produisent. Les exemples de réalisation et de mise en oeuvre de l'invention sont purement indicatifs et ne sauraient limiter la portée de l'invention. lO REVENDICATIONS 1. Béton bitumineux pour couche de roulement (1) comportant des granulats (2), des fines d'apport (3) et un liant (4), caractérisé en ce qu'au moins une partie des granulats entrant dans la couche de roulement est constituée de bauxite calcinée (21) ayant un coefficient de polissage accéléré supérieur ou égal à 0,65. 2. Béton bitumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les granulats de bauxite calcinée sont choisis parmi les gammes de tailles 1/3, 2/4, 4/6, 3/5, 5/8. 3. Béton bitumineux selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte de la bauxite calcinée qui est du type bauxite grise. 4. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de la bauxite calcinée qui est du type bauxite jaune. 5. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un liant qui est un bitume modifié. 6. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un liant du type Sacerflex . 7. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un liant qui est un bitume pur. il 2789675 8. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte % à 40% de bauxite calcinée 9. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte % à 40% de granulats 416 autres (20) que de la bauxite calcinée, 20% à 40% de granulats 4/6 de bauxite calcinée (21), 22% à 33% de granulats 0/2 autres (20) que de la bauxite calcinée, les pourcentages étant approximatifs et l'ensemble étant lié par un liant (4) à raison d'environ 5,7 parties pour 100 parties de granulats (2) et fines d'apport (3). 10. Béton bitumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte 25% à % de granulats 6/10 autres (20) que de la bauxite calcinée, 20% à 40% de granulats 5/8 de bauxite calcinée (21), 22% à 33% de granulats 0/2 autres (20) que de la bauxite calcinée, les pourcentages étant approximatifs et l'ensemble étant lié par un liant (4) à raison d'environ 5,5 parties pour 100 parties de granulats (2) et fines d'apport (3). 11. Chaussée comportant un béton bitumineux pour couche de roulement, ledit béton bitumineux comportant des granulats, des fines d'apport et un liant caractérisée en ce que la composition dudit béton bitumineux est selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Procédé de réalisation d'une couche de roulement dans lequel on étale un béton bitumineux, ledit béton 12 2789675 bitumineux comportant des granulats, des fines d'apport et un liant caractérisé en ce que l'on étale une composition qui est selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le béton bitumineux est mis en oeuvre à température ambiante. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le béton bitumineux est mis en oeuvre à chaud. 15. Procédé de réalisation d'un béton bitumineux pour couche de roulement dans lequel on mélange des granulats, des fines d'apport et un liant, caractérisé en ce que l'on mélange une composition qui est selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le béton bitumineux est réalisé à température ambiante. 17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le béton bitumineux est réalisé à chaud.