Brevet FR2813619A1 — publié le 20020308

L'irsvention concerne un procédé d'obtention à froid d'enrobés bitumineux destiné à la construction routière, à partir d'un mélange de granulats et d'une émulsion bitumineuse. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention concerne plus particulièrement des enrobés bitumineux, obtenus par enrobage à froid de granulats à l'aide d'une émulsion bitumineuse et caractérisés par un temps court de rupture de l'émulsion. Selon l'invention, ils présentent l'avantage de rester maniables lors de leur mise en place sur la chaussée. Même lorsque le temps de rupture est court, ils ne sont pas sensibles aux variations des conditions atmosphériques, au délai de mise en oeuvre sur la chaussée, à la nature du couple granulats/émulsions, etc ... En outre, les matériaux obtenus selon l'invention limitent les risques de fatigue prématurée et d'arrachement généralement occasionnés au cours de la période de mûrissement des mélanges traditionnels lorsque le matériau n'est pas encore structuré. Le terme " traditionnels " fait référence ici à des matériaux enrobés à froid dont le temps de rupture est sensible aux paramètres susmentionnés. On sait que le mûrissement, intervenant en dernier lieu dans la rupture de l'émulsion, est un phénomène sensible aux variations de température et d'hygrométrie. Cette sensibilité joue un rôle important et limite les possibilités de la diminution du temps de rupture de l'émulsion. En effet, les enrobés à froid caractérisés par un temps de rupture de l'émulsion court, sont très sensibles aux variations de consistance pouvant conduire à la formation de mottes après transport du produit depuis la centrale de fabrication jusqu'au lieu de mise en oeuvre. En effet, ces enrobés sont généralement fabriqués dans une centrale localisée à distance du site de la route, et durant le transport, sous l'effet des vibrations liées à l'état de la chaussée, le matériau se consolide sous son propre poids dans la partie basse du chargement. II se produit alors une migratiofï de l'eau vers la surface du chargement, provoquant Une exsudation. Ces variations de la consistance ont des effets néfastes sur la mise en oeuvre du matériau sur la chaussée, en particulier sur la maîtrise du profil à respecter. Par conséquent, ces variations de consistance ont des effets dommageables sur l'uniformité du revêtement, et donc du confort de la chaussée. Dans le cas de mélanges traditionnels d'enrobés à froid mis en oeuvre à la main ou à la niveleuse, la variabilité de leur consistance n'est pas importante puisque le matériau est repris en plusieurs fois. Par contre, lorsque la mise en oeuvre sur la chaussée est réalisée à l'aide d'un finisseur ou d'un F.I.R. (Finisseur d'Intervention Rapide), celle-ci est nécessairement réalisée en une seule étape. La mise en place des bétons bitumineux à froid est plus délicate, notamment lors des phases de répandage et de compactage. Afin d'éviter ces difficultés, il a été envisagé de fabriquer les enrobés bitumineux à froid à l'endroit même de leur mise en oeuvre. La fabrication comprend alors, sur le site, les étapes de dosage, de malaxage de la reconstitution granulaire avec le liant. Le terme reconstitution granulaire " désigne explicitement le mélange des différentes fractions de granulats sélectionnés lors du dosage. Cette solution donne satisfaction, pour ce qui est des conditions de répandage, mais la prise en compte de contraintes environnementales telles que le bruit et les poussières oblige à en limiter l'application aux sites des installations classées. Le problème ainsi posé consiste donc à concevoir un procédé et un dispositif permettant le contrôle de l'évolution des enrobés dans le temps compris entre l'enrobage des granulats par l'émulsion et le répandage. Plus particulièrement, le but de l'invention est de pallier les inconvénients des solutions antérieures en proposant d'associer les étapes d'enrobage et de mise en oeuvre sur le lieu de mise en oeuvre, -l'étape de reconstitution granulaire étant réalisée indépendamment des précédentes sur les lieux de production ou de stockage des granulats. L'invention concerne un procédé d'obtention à froid d'enrobés bitumineux destiné à la construction d'une chaussée à partir d'un mélange de granulats et d'émulsion bitumineuse. Selon l'invention ces étapes sont regroupées en deux phases successives séparées par une étape de transport. La première phase est une phase de reconstitution des graves comprenant les étapes suivantes: # apport d'au moins deux fractions granulaires dans un malaxeur pour obtenir un prémélange, # malaxage du prémélange, # apport de l'eau au prémélange. La deuxième phase est une phase réalisée sur site et comprenant les étapes suivantes: # apport d'émulsion de bitume au prémélange, # malaxage du mélange émulsion/prémélange pour obtenir un enrobé, # éventuellement apport d'un complément d'eau, # éventuellement apport d'un additif. Enfin, il existe une troisième phase succédant aux deux phases précédentes et comprenant les étapes suivantes: # répandage de l'enrobé sur la chaussée, # compactage. Dans un mode de réalisation préféré, la quantité d'eau apportée au prémélange au cours de la première phase est préalablement déterminée en laboratoire de façon à contrôler la maniabilité du mélange après enrobage. L'invention concerne également un dispositif mobile de répandage d'enrobés comportant un ensemble d'alimentation de granulats reconstitués et un ensemble d'enrobage. L'ensemble d'alimentation comporte un tracteur, une trémie de réception et un convoyeur. L'ensemble d'enrobage comporte une trémie de chargement, une citerne d'émulsion et un malaxeur. Dans différents modes de réalisation présentant chacun leurs avantages propres: # l'ensemble d'alimentation comporte un indicateur pondéral de débit, # l'ensemble d'enrobage comporte une cuve à eau, une cuve à émulsion et une cuve d'additif, # l'ensemble d'enrobage comporte des pompes doseuses respectivement pour l'émulsion, pour l'eau et pour l'additif, # le dispositif mobile comporte des moyens de contrôle permettant de contrôler les apports d'eau, d'émulsion et d'additif lors de l'enrobage, et # les moyens de contrôle sont reliés à un indicateur de débit pondéral placé au niveau du convoyeur d'alimentation. Les principaux avantages de l'invention sont les suivants # la maniabilité de l'enrobé ne dépend pas des délais de transport, des conditions climatiques ou des délais de mise en oeuvre sur la chaussée car le procédé permet, le cas échéant, de réaliser le transport des matériaux lorsque ceux-ci sont à l'état de granulats, # la séparation des étapes de production de granulats et d'enrobage de ces mêmes granulats permet de prendre en compte les contraintes environnementales (bruit, poussières). Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci-après, faite en regard des figures annexées, sur lesquelles: - la Figure 1 représente schématiquement, en vue de côté, un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, - la Figure 2 est une vue de dessus du même dispositif. Le dispositif pour l'obtention à froid d'enrobés bitumineux, représenté schématiquement sur les Figures, est une centrale mobile (CM), qui comprend une machine automotrice 1 de réception et d'alimentation des granulats, et une remorque 2 tractée par la machine automotrice 1 et supportant le malaxeur 21. L'ensemble est piloté 7à partir d'un siège 26. La machine automotrice 1 et la remorque 2 sont reliées par une liaison articulée. La machine automotrice 1 remplit les fonctions de traction et d'alimentation du malaxeur 21. Elle est mise en mouvement par l'ensemble à chenilles 8 et elle est équipée d'une trémie de réception des granulats 3 et d'un tapis 5 ou convoyeur d'apport destiné à l'alimentation des granulats dans le malaxeur 21. La trémie 3, placée en saillie à l'avant de la machine tractrice 1, est munie d'une trappe de réglage 41 destinée à régler le débit d'alimentation du tapis 5 en granulats provenant de la trémie 3. La vitesse du tapis d'alimentation 5 est réglable. Le tapis 5 est équipé d'un indicateur pondéral de débit 6 qui permet de mesurer, en permanence, la quantité de granulats apportée au malaxeur 21. Un moteur thermique 7 est destiné à entraîner les pompes hydrauliques (non représentées) qui servent à mettre en mouvement la machine tractrice 1. Un groupe électrogène 9 alimente le moteur du tapis 5 et les différents éléments portés par la remorque 2. La remorque 2, sur ses roues 25 porte le malaxeur 21 et des réservoirs respectivement d'eau 11, d'émulsion 12 et d'additif (ou dope) 13. Ces réservoirs 11, 12, 13 sont avantageusement constitués par une citerne compartimentée placée sous le tapis 5. Le malaxeur 21 est un malaxeur classique, à deux arbres horizontaux 23, 24, il est placé en porte à faux, à l'arrière de la remorque 2. Le malaxeur 21 est associé à des rampes d'alimentation, respectivement en eau 18, en émulsion 19 et en additif 20 qui sont chacune reliée par une pompe à eau 14, à émulsion 15 et à additif 16 au réservoir correspondant, respectivement les réservoirs 11, 12 et 13. De manière avantageuse, un dispositif de déversement 22, par exemple un casque, peut être placé à l'extrémité arrière du malaxeur 3 afin d'éviter toute perte d'homogénéité du produit. _ Un dispositif de régulation et d'asservissement (non représenté) du débit d'alimentation en émulsion est mis en oeuvre, et un coTijugateur de débit (non représenté) en granulat, relié- à l'indicateur pondéral de débit 6 permet de faire varier le débit global de 50%. Nous allons maintenant décrire le procédé de l'invention. Dans une première phase hors du site de réalisation de la route, les granulats, constitués de gravillons et de sable, sont dosés suivant des proportions déterminées de manière à sélectionner, pour le mélange avec l'émulsion, des fractions de granulats dont les granulométries sont chacune respectivement comprises dans une gamme donnée. Le mélange de différentes fractions sélectionnées est réalisé, au cours d'une étape de reconstitution granulaire, dans une centrale dite de matériaux blancs ou à l'aide d'une chaîne de reconstitution d'une installation de carrière. De préférence, on ajoute au mélange de granulats une quantité d'eau préalablement déterminée en laboratoire à partir de l'essai Proctor. Le matériau est ensuite acheminé par des camions éventuellement bâchés vers le lieu de mise en oeuvre. De la benne levée des camions, les matériaux sont ensuite déversés des camions directement dans la trémie de la centrale mobile (CM). Au cours de la deuxième phase, sur le site de la route et par l'utilisation de la centrale mobile décrite plus haute, les granulats sont acheminés par le tapis d'alimentation 5 vers le malaxeur 21, dans le sens " ascendant ". L'eau contenue dans le réservoir 11 est dosée avec la pompe 14 et apportée dans le malaxeur au moyen de la rampe 18. L'émulsion stockée dans le réservoir 12 est dosée au moyen de la pompe 15 et est introduite dans le malaxeur 21 au travers de la rampe de diffusion 19, Dans le malaxeur 21, les granulats humidifiés sont puissamment mélangés, par la rotation de palette, avec l'émulsion. De même, l'additif (ou dope) contenu dans le réservoir 13 est dosé, avec la pompe 16, et apporté au moyen de la rampe 20. A la sortie du malaxeur, les matériaux enrobés sont réceptionnés par un ensemble de répartition et de réglage de type finisseur; niveleuse ou finisseur d'intervention rapide (F.I.R.), qui répand le enrobé bitumineux à froid sur la chaussée. On a ainsi, selon l'invention, réduit le temps s'écoulant entre l'enrobage et l'épandage tout en contrôlant précisément les conditions de l'enrobage. Le bâchage des camions permet d'éviter que le taux d'humidité des granulats ne varie substantiellement entre la première et la deuxième phases. De faibles variations peuvent être compensées grâce à l'apport d'eau prévue dans le malaxeur 21. On s'affranchit ainsi de l'effet des secousses inévitablement produites lors du transport de l'enrobé et l'invention ne présentant pas les contraintes environnementales présentées dans l'introduction peut être mise en oeuvre sur tout chantier. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrit en détail, et diverses modifications peuvent aussi être apportées sans sortir de son cadre, en particulier tout autre dispositif d'obtention à froid d'enrobés bitumineux permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention à froid d'enrobés bitumineux destiné à la construction d'une chaussée à partir d'un mélange de granulats et d'émulsion bitumineuse, caractérisé en ce que les étapes du procédé sont regroupées en deux phases successives séparées par une étape de transport, la première phase étant une phase de reconstitution des graves comprenant les étapes suivantes: # apport d'au moins deux fractions granulaires dans un malaxeur pour obtenir un prémélange, # malaxage du prémélange, # apport de l'eau au prémélange, la deuxième phase étant une phase réalisée sur site et comprenant les étapes suivantes: # apport d'émulsion de bitume au prémélange, # malaxage du mélange émulsion/prémélange pour obtenir un enrobé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau apportée au prémélange au cours de la première phase est préalablement déterminée en laboratoire de façon à contrôler la maniabilité du mélange après enrobage. 3. Dispositif mobile de répandage d'enrobé comportant un ensemble d'alimentation (1) de granulats reconstitués et un ensemble d'enrobage (2), l'ensemble d'alimentation (1) comportant un tracteur, une trémie de réception (3) et un convoyeur d'apport (5), et l'ensemble d'enrobage (2) comportant une trémie de chargement, une citerne et un malaxeur (21). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble d'alimentation (1) comporte un indicateur pondéral de débit (6), 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la citerne comporte des réservoirs d'eau (11), d'émulsion (12) et d'additif (13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble d'enrobage (2) comporte des pompes doseuses respectivement pour l'eau (14), pour l'émulsion (15) et pour l'additif (16) pour l'eau. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle permettant de contrôler les apports d'eau, d'émulsion et d'additif lors de l'enrobage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle sont reliés à l'indicateur pondéral de débit (6) placé au niveau du convoyeur d'alimentation (5).