Brevet FR2833591A1 — publié le 20030620

PROCEDE DE FABRICATION D'ENROBES ROUTIERS DENSES A FROID La présente invention concerne la fabrication d'enrobés denses bitumineux destinés tout particulièrement à la confection ou réfection de routes, pistes d'aérodrome, etc.... Habituellement, les enrobés denses sont fabriqués en chauffant les matériaux et/ou le liant d'enrobage qui est en général un bitume pur, fluxé ou fluidifié. La granulométrie des enrobés denses est fixée par les courbes du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées ou du Service d'Etudes Techniques des Routes et Aérodromes. Il s'agit de matériaux de granulométrie 0/D, c'est-à-dire allant de la poussière (0) à des éléments de diamètre D quelconque. En fait, pour les types d'enrobés concernés, le diamètre D est de l'ordre de 6 à 30 mm. Les matériaux 0/D couramment utilisés dans les enrobés contiennent de l'ordre de 5 à 10 % en poids d'éléments fins passant au tamis de 80 micromètres. L'ensemble des matériaux 0/D est enrobé, soit à l'état froid, soit plus généralement après avoir été chauffés à une température comprise entre 1 20 et 150 C, avec un liant lui-même porté à une température de 100 C environ. L'enrobage à froid de tels matériaux est très difficile. On constate une répartition hétérogène du liant d'enrobage dans la masse des matériaux se traduisant par un excès de bitume sur les matériaux les plus fins au détriment des éléments les plus gros. Quant à l'enrobage à chaud, il nécessite des investissements importants du fait du chauffage, dans la plupart des cas, de la totalité de la masse des cailloux, des plus fins aux plus gros, à une température relativement élevée, de l'ordre de 120 à 150 C. Pour remédier aux problèmes de l'enrobage à froid, le Demandeur a proposé un procédé de fabrication d'enrobés denses à froid, décrit dans EP 0 384 094, consistant à séparer les matériaux en deux granulométries, l'une regroupant les éléments les plus fins et, l'autre, les éléments restants, à enrober les éléments les plus fins à l'aide d'une première émulsion de liant bitumineux, à enrober les éléments restants à l'aide d'une seconde émulsion 4- de liant bitumineux d'une viscosité très sensiblement supérieure à celle de la première émulsion, et à mélanger ensuite pendant quelques secondes l'ensemble des éléments 0/0. Ce procédé conduit à des matériaux très bien enrobés et stockables longtemps mais qui présentent à la mise en oeuvre des risques d'orniérage sous des trafics importants car le liant employé pour l'enrobage des éléments fins a une viscosité très faible. La présente invention vise à pallier à cet inconvénient et à simplifier la fabrication des enrobés en la rendant plus rapide à mettre en oeuvre dans des conditions plus économiques et plus pratiques. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'enrobés routiers denses à froid, constitués de matériaux ou éléments enrobés dans une émulsion de bitume pur, fluxé ou fluidifié, dans lequel on sépare lesdits matériaux en deux granulométries, l'une regroupant les éléments les plus fins, l'autre, les éléments restants, caractérisé en ce qu'avant leur enrobage les éléments les plus fins sont traités à l'aide d'un agent apte à maîtriser le pouvoir desdits éléments fins à faire rompre préférentiellement l'émulsion de bitume. De préférence, ledit agent est une solution aqueuse d'un acide et d'un tensio-actif en proportion sensiblement égale, ladite solution étant pulvérisée sur les éléments fins. Suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé, les éléments les plus fins sont traités à l'aide de ladite solution aqueuse, puis incorporés, immédiatement ou ultérieurement aux autres éléments pour être, ensemble, enrobés à l'aide de l'émulsion de bitume. Suivant un deuxième mode de mise en oeuvre, les éléments les plus fins sont préalablement traités à l'aide de ladite solution aqueuse puis ultérieurement incorporés dans le flux de l'enrobage des autres éléments. Suivant un troisième mode opératoire, les éléments les plus fins sont traités à l'aide de ladite solution aqueuse et immédiatement incorporés dans le flux d'enrobage des autres éléments. Le procédé de l'invention permet de fabriquer à froid des enrobés denses bitumineux dans des conditions beaucoup plus pratiques, simples et rapides. Ces enrobés peuvent être facilement confectionnés au moment et en quantité désirés, ce qui donne beaucoup de souplesse au procédé qui est par ailleurs plus économique en comparaison avec le procédé à froid rappelé cidessus nécessitant deux enrobages séparés avec deux émulsions différentes. Un autre intérêt substantiel de l'invention est la possibilité d'utiliser des émulsions de bitume pur pour des utilisations rapides des enrobés ainsi fabriqués. Les performances mécaniques de tels enrobés seront ainsi voisines de celles des enrobés à chaud. D'autres caractéristiques et avantages du procédé de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de modes de mise en oeuvre dudit procédé, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant un premier mode de mise en oeuvre du procédé ; - la figure 2 est un schéma illustrant un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé, et - la figure 3 est un schéma illustrant un troisième mode de mise en oeuvre du procédé. Sur la figure 1, on a représenté en 1 un tapis convoyeur acheminant simultanément à un malaxeur-mélangeur 2, d'une part, des éléments fins 0/d traités conformément au procédé de l'invention et déversés dans une trémie 3 disposée au-dessus du tapis 1 et, d'autre part, les autres matériaux d/D, déversés dans une seconde trémie 4. L'ensemble des matériaux est versé dans le malaxeur 2 à l'extrémité amont d'une vis mélangeuse 5, cependant qu'au dessus de la vis 5 est disposé un système 6 d'injection d'une émulsion de bitume. En 7 sont représentés les enrobés. Les matériaux à enrober sont au préalable séparés en deux granulométries. Les éléments les plus fins seront ceux compris dans la plage comprise entre 0 et un diamètre maximal que l'on peut fixer entre 2 et 4 mm. Les normes françaises de granulométries utilisées dans le domaine des matériaux routiers classant les éléments fins, soit en catégorie 0/2mm, soit en catégorie 0/4 mm, par facilité on prendra comme éléments les plus fins, conformément au procédé de l'invention, soit les éléments 0/2 mm, soit les éléments 0/4 mm. Les éléments ayant une granulométrie supérieure à cette limite constitueront les seconds éléments. Bien entendu la frontière entre les deux sortes d'éléments n'a pas un caractère critique et la granulométrie maximale admise pour la catégorie des éléments dits fins pourra se situer entre 2 et 4 mm et même, selon les cas, sortir légèrement de cette plage, soit par le haut, soit par le bas. Avantageusement, les éléments fins comporteront entre 10 et 20 % environ de matériaux passant au tamis de 80 micromètres. Conformément au procédé de l'invention, les éléments fins 0/d sont traités avant enrobage de façon à maîtriser leur pouvoir de rupture préférentielle de l'émulsion de bitume utilisée pour l'enrobage. En l'absence d'un tel traitement préalable en effet on constaterait, à l'enrobage à froid des matériaux 0/D, fins et grossiers, une répartition hétérogène du liant d'enrobage dans la masse des matériaux se traduisant par un excès de bitume sur les matériaux les plus fins au détriment des éléments les plus gros. Le traitement préalable des éléments fins 0/d consiste à leur appliquer un agent apte à maîtriser leur pouvoir à faire rompre préférentiellement l'émulsion de bitume d'enrobage, cet agent étant constitué, par exemple et préférentiellement, par une solution aqueuse contenant un acide ou un mélange d'acides et un tensio-actif ou un mélange de tensio-actifs, sensiblement à parts égales. Par exemple, la solution comprend pour 800 parts d'eau, 100 parts d'un ou plusieurs acides et 100 parts d'un ou plusieurs tensio-actif. L'eau est de l'eau ordinaire, du robinet par exemple, à la température ambiante. Comme acide, on utilisera de préférence un acide fort, tel que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique ou l'acide phosphorique. Comme tensio-actif, on peut utiliser un ou plusieurs des tensio-actifs communément utilisés dans l'industrie routière. Ces produits sont dilués et/ou neutralisés par l'acide de la solution. La dilution sera fonction de l'hygrométrie des fines et de leur pourcentage. La quantité et la qualité du produit actif seront en rapport avec la nature géologique du matériau et avec le pourcentage de fines et leur propreté. A titre d'exemple, un sable 0/2 de nature dioritique contenant 15 % d'éléments inférieurs à 80 micromètres sera traité avec 5 % de son poids d'une solution ayant la composition indiquée plus haut. Le sable ainsi traité, et d'une manière générale les éléments fins 0/d ainsi traités, pourront être stockés, bâchés, indéfiniment, jusqu'à leur emploi, au moment duquel ils seront repris et incorporés aux matériaux d/D (figure 1) avant l'enrobage de l'ensemble avec l'émulsion de bitume choisie. Cette dernière sera avantageusement fluxée ou fluidifiée, à la manière connue, pour obtenir des enrobés stockables dans les conditions d'utilisation. En variante, comme illustré par la figure 2, les éléments fins 0/d préalablement traités conformément à l'invention sont incorporés dans le flux de l'enrobage des autres matériaux d/D. Sur cette figure 2, en 8 est représenté un convoyeur d'acheminement des éléments d/D déversés par une trémie 9, en 10 est représenté un malaxeur-mélangeur analogue au malaxeur 2 de la figure 1 et qui reçoit en amont les éléments d/D et dans sa zone centrale les éléments 0/d traités introduits par une trémie 11. En 12 sont représentés les dispositifs d'injection d'émulsion de bitume, à la fois avant l'introduction des éléments 0/d et après cette introduction. Cependant et de préférence, le processus opératoire utilisé sera conforme à celui illustré par la figure 3 et qui donne les meilleurs résultats. Il consiste à traiter les éléments fins 0/d en parallèle à l'enrobage des matériaux d/D. Sur la figure 3, les dispositifs analogues à ceux de la figure 2 portent les mêmes références numériques. Dans le même temps que le malaxeur 10 reçoit les éléments d/D, il reçoit les éléments 0/d traités, symbolisés en 13, en provenance d'un second malaxeur-mélangeur 14, acheminés par un convoyeur 15 et en provenance d'une trémie 16. En 17 et 18 sont représentés le dispositif de pulvérisation de la solution de traitement des éléments 0/d et le dispositif d'injection d'émulsion de bitume sur les matériaux du malaxeur-mélangeur 10. On notera que le dispositif 18 comporte un premier site d'injection 18a entre le site d'introduction des éléments d/D et le site d'introduction des éléments 0/d traités 13, et un second site d'injection 18b immédiatement en aval du site d'introduction des éléments 13. Ainsi, on pourra enrober les éléments d/D avec 30 à 50 % de la quantité d'émulsion totale (site 18a), puis après incorporation des éléments fins traités 13, l'ensemble 0/D recevra (site 18b) le complément d'émulsion soit 70 à 30 % du total. Les quantités d'émulsion d'enrobage seront fonction de la place des enrobés dans la chaussée. Elles varieront de 6 à 8 % en poids d'émulsion à 60 % pour les couches de base, à 8 à 10 % pour les couches de surfaces. Il est à noter que l'on peut éventuellement traiter l'ensemble des matériaux 0/D avec les mêmes solutions de tensio-actifs mais cela conduit toutefois à des enrobés de moindre qualité. Les enrobés 7 obtenus sont utilisables dans un délai de l'ordre de quelques heures à quelques jours, à compter de leur confection, en fonction principalement de la viscosité du liant utilisé. L'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples et modes de mise en oeuvre décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes tant en ce qui concerne la nature des divers constituants de la solution de traitement préalable des matériaux que la proportion desdits constituants qui peut sensiblement s'éloigner des valeurs indicatives données plus haut en fonction de la nature des matériaux (qualité, granulométrie) et de la proportion des fines par rapport aux éléments plus grossiers. Le mode d'application de la solution de traitement préalable des matériaux peut également varier. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'enrobés routiers denses à froid, constitués de matériaux ou éléments (0/D) enrobés dans une émulsion de bitume pur, fluxé ou fluidifié, dans lequel on sépare lesdits matériaux en deux granulométries, l'une (0/d) regroupant les éléments les plus fins, l'autre (d/D), les éléments restants, caractérisé en ce qu'avant leur enrobage les éléments les plus fins (0/d) sont traités à l'aide d'un agent apte à maîtriser le pouvoir desdits éléments fins à faire rompre préférentiellement l'émulsion de bitume. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agent est une solution aqueuse d'un ou plusieurs acides et d'un ou plusieurs tensioactifs, de préférence pulvérisée sur les éléments à traiter. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'acide est de préférence un l'acide fort choisi dans le groupe comprenant l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide phosphorique. 4. Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le tensio-actif est choisi dans le groupe de ceux habituellement utilisés dans l'industrie routière. 5. Procédé suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ou les acides et le ou les tensio-actifs sont présents dans la solution sensiblement à parts égales. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la solution comprend 800 parts d'eau, 100 parts d'acide et 100 parts de tensio-actif. 7. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments les plus fins (0/d) sont traités à l'aide de ladite solution aqueuse, puis incorporés, immédiatement ou ultérieurement, aux autres éléments (d/D) pour être, ensemble, enrobés à l'aide de l'émulsion de bitume. 8. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments les plus fins (0/d) sont préalablement traités à l'aide de ladite solution aqueuse puis ultérieurement incorporés dans le flux de l'enrobage des autres éléments (d/D). 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'émulsion de bitume (12) est appliquée aux éléments les plus gros (d/D) à la fois avant et après adjonction des éléments les plus fins (0/d). 10. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments les plus fins (0/d) sont traités à l'aide de ladite solution aqueuse et immédiatement incorporés dans le flux d'enrobage des autres éléments (d/D). 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'émulsion de bitume est appliquée aux éléments les plus gros (d/D) à la fois avant (18a) et après (18b) adjonction des éléments les plus fins (13). 12. Procédé suivant l'une des revendications 2 à 11, plus particulièrement appliqué au traitement de sable 0/2 de nature dioritique contenant environ 15 % d'éléments inférieurs à 80 micromètres, caractérisé en ce que la solution de traitement préalable des éléments fins est constituée de 800 parts d'eau, 100 parts d'acide, 100 parts de tensio-actif, ladite solution constituant environ 5 % du poids desdits éléments fins. 13. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement préalable à l'enrobage desdits éléments les plus fins (0/d) est étendu aux autres éléments (d/D).