Brevet FR2963799A1 — publié le 20120217

Enrobé à froid 1. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des enrobés pour revêtements routiers. Dans ce domaine, il est plus connu de fabriquer des enrobés dits «à chaud » consistant à faire chauffer des granulats et à les mélanger avec un bitume , et ce à une température généralement supérieure à 160°C. Ce type d'enrobés présente de nombreuses qualités telles qu'un bon enrobage donnant une belle qualité de revêtement, un temps suffisant avant le phénomène dit de « rupture ou prise thermique » correspondant à une solidification par la baisse en température du mélange bitume / gravillons , ce qui permet d'organiser le transport et la pose de l'enrobé après mélange des différents composants de l'enrobé. Cependant, les enrobés à chaud présentent les inconvénients suivants : ils nécessitent beaucoup d'énergie pour le chauffage jusqu'à la température nécessaire, - et sont donc peu respectueux de l'environnement, étant à l'origine de dégagement de CO2 et de consommation d'énergie. 2. Solutions de l'art antérieur Une alternative aux enrobés à chaud est connue dans les enrobés à froid. Ces enrobés à froid présentent l'avantage d'être peu consommateurs d'énergie puisqu'ils ne nécessitent pas ou peu de chauffage et donc d'être respectueux de l'environnement. Ils sont fabriqués par mélange de granulats et d'émulsion de bitume, et ce à température ambiante. Ils présentent cependant l'inconvénient de laisser généralement un temps insuffisant avant la rupture « passage de l'état pâteux à l'état solide », ce qui complique leur mise en oeuvre sur le terrain, limitant la durée possible du transport et de la pose de ce type d'enrobé. 3. Objectifs de l'invention L'invention a donc notamment pour objectif de pallier tout ou partie de ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de fournir un enrobé à froid qui permette de disposer d'un temps après fabrication et avant rupture qui soit suffisant pour permettre d'avoir le temps de le transporter et de le mettre en place sur la 1 chaussée. Un autre objectif de l'invention est de fournir un enrobé qui soit performant tout en étant respectueux de l'environnement. 4. Exposé de l'invention A) A la phase fabrication des émulsions dites d'enrobage : L'invention parvient à remplir tout ou partie de ces objectifs grâce à un enrobé à froid pour revêtement routier comprenant : des granulats, une émulsion composée d'une phase bitumineuse comprenant du bitume et d'une phase aqueuse. Selon l'invention, à la fabrication la phase aqueuse comprend du carbonate de calcium (CaCO3) qui combiné à de l'acide chlorydrique (HCL) dans une proportion massique résiduelle comprise entre 0,2% et 0,40 % de la masse totale de l'émulsion produit le chlorure de calcium (CaC12 ) Grâce à l'invention et donc à la présence de carbonate de calcium lors de la fabrication de la phase aqueuse de l'émulsion, l'enrobé à froid obtenu possède une capacité de rétention d'eau plus importante, et retarde la solidification ou rupture de l'enrobé. Cela permet d'augmenter la maniabilité de l'émulsion. En d'autres termes, l'invention permet d'envisager des temps de transport plus longs. La proportion massique de carbonate de calcium peut être déterminée par le trafic prévu sur la route à destination de l'enrobé. La proportion massique de carbonate de calcium peut par exemple être plus importante pour une route dont le trafic est plus dense, et plus faible pour une route de trafic plus faible. Le carbonate de calcium se présente sous la forme de calcaire finement broyé. Le carbonate de calcium consiste en un matériau désigné par le terme « CALFILLER» 0/100 microns . (calcaire broyé ,granulométrie 0/100 microns provenant du site de production de Vaiges (53), France). La présence de carbonate de calcium, lors de la fabrication de l'émulsion peut permettre de maîtriser le pH de l'émulsion, d'améliorer la retenue de l'eau en libérant des ions Ca+ et Cl- par combinaison et réaction chimique (de : carbonate de calcium et acide chlorhydrique produisant du chlorure de calcium qui va retenir l'eau), ce qui permet d'obtenir une bonne maniabilité de l'enrobé. A noter que l'on obtient les mêmes résultats en remplaçant le chlorure de calcium par de la chaux vive dans une proportion de 0,1 % à 0,15 % de la masse totale de l'émulsion. L'émulsion comporte lors de sa fabrication une phase bitumineuse dans une proportion massique de 65% de la masse totale de l'émulsion et une phase aqueuse dans une proportion massique de 35% de la masse totale de l'émulsion. La phase bitumineuse comporte, outre le bitume, un agent fluxant dans une proportion massique comprise entre 1% et 2% de la masse totale de l'émulsion, et préférentiellement 1,3 %. Le fluxant a pour rôle de ramollir le bitume, , assurer un bon enrobage des granulats entrants dans la composition des enrobés puis provoquer une augmentation de la viscosité dans des délais courts. La phase aqueuse comprend de l'acide chlorhydrique (HCI, l'acide chlorhydrique dans une proportion massique comprise entre 1,4 % et 2,1 % de la masse totale de l'émulsion, notamment dans une proportion massique d'environ 1,7 % de la masse totale de l'émulsion. Le rôle de l'acide chlorhydrique en plus de son rôle ci avant décrit (fabrication de CaC12 ) est de transformer les émulsifiants (insolubles dans l'eau) en sels eux solubles dans la phase de dispersion. La phase aqueuse comprend en outre un émulsifiant. Dans ce cas, l'émulsifiant peut être dans une proportion massique comprise entre 0,5% et 1,3% de la masse totale de l'émulsion, notamment dans une proportion massique d'environ 0,9% de la masse totale de l'émulsion. Le rôle de l'émulsifiant est de mettre en suspension le bitume dans l'eau... B : la phase de fabrication de l'enrobé proprement dit : L'enrobé (produit qui sera mis en oeuvre en couche de roulement sur des voiries communales et départementales ). L'enrobé composé du mélange émulsion (8%) +sables et gravillons (87% ) et Eau (5%) peut comporter, outre l'émulsion et les granulats ou squelette minéral, un ou des additifs appelés « dope » destinés à adapter les propriétés physiques et chimiques de l'enrobé fini, choisis et dosés en fonction des conditions météorologiques et des distances de transport. L'additif peut comprendre un agent retardant. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d'un enrobé à froid comportant les étapes suivantes : mélanger une émulsion telle que définie plus haut avec des granulats comprenant du sable et des gravillons concassés, ajouter un ou plusieurs additifs dans une centrale de malaxage, notamment un additif dilué dans de l'eau. Les proportions et le choix du ou des additifs peuvent être déterminés par les conditions météorologiques et/ou la distance de transport entre le lieu de fabrication et le chantier. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, une installation pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un enrobé à froid, en particulier en ce qui concerne le type d'introduction de l'additif dans la chaîne de fabrication de l'enrobé. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et du dessin annexé, dans lequel: la figure 1 illustre de manière schématique et partielle une installation pour la fabrication d'un enrobé à froid conforme à l'invention. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation On a représenté sur la figure 1 une installation 1 pour la fabrication d'un enrobé à froid conforme à l'invention. Cette installation 1 comporte une cuve d'eau 2, un malaxeur 3, un tapis élévateur de sable 4, un tapis élévateur de gravillons 5, un circuit d'eau 6 comprenant une pluralité de vannes 7, un circuit d'arrivée d'émulsion 8, et un circuit d'arrivée de dope 9. A représente un groupe de dosage d'eau, permettant dans cet exemple un dosage de l'eau compris entre environ 0,3 et 5 m3/h. B représente une pompe volumétrique et un débimètre pour un débit compris entre environ 0,3 et 3 m3/h. C est un groupe de dosage d'additif ou dope, avec un débit compris entre environ 0,03 et 0,3m3/h. D est un mélangeur statique. L'installation fonctionne de la manière suivante. De l'émulsion est mélangée avec du sable et des gravillons, séparément, tandis que de l'eau est ajoutée en haut et en bas des tapis élévateurs 4 et 5. Dans le bas du tapis élévateur 4 de sable, un dope est additionné également. Le malaxeur 3 mélange le tout et permet d'obtenir la composition d'enrobé à froid conforme à l'invention qui sort du circuit selon la flèche 10. Les différents groupes A, B, C et D ainsi que les vannes 7 permettent de réguler le débit et la quantité de chaque composant de l'enrobé. 7. Exemple de composition d'enrobé à froid conforme à l'invention et procédé de préparation de l'enrobé Un exemple d'enrobé à froid a été réalisé conformément à l'invention. On a réalisé une émulsion comprenant 65% de phase noire ou bitumineuse comportant : - 63,7% de bitume et - 1,3% d'un fluxant, le fluxant Green Flux 2000® dans cet exemple, et 35% de phase aqueuse comprenant (les pourcentages correspondant à la proportion massique de la masse totale de l'émulsion) : - 0,90% d'un émulsifiant, le Polyram SL® dans cet exemple, - 1,7% de HCI, - 0,3 % de CaCO3, - 31,70% d'eau globale. On a mélangé l'émulsion ainsi obtenue avec du sable et avec des gravillons, séparément, à l'aide d'un malaxeur, à température ambiante, selon des proportions massiques relatives d'environ 91,5% à 92% pour les granulats et 8% à 8,5% pour l'émulsion qui est de type « à rupture lente », dans cet exemple. Les granulats, qui constituent le squelette minéral de l'enrobé, comprennent, dans cet exemple, entre environ 20% et 35% massiques de sable 0/2 (sable ayant des grains d'un diamètre compris entre 0 et 2 mm,) broyé, entre environ 5% et 15% massiques de sable 0/4, entre environ 20% et 40% massiques de gravillons 4/6 (gravillons de diamètre compris entre 4 et 6 mm, concassés, entre environ 30% et 6 2963799 35% massiques de gravillons 6/10 (gravillons de diamètre compris entre 6 et 10 mm,) concassés et entre environ 4 % et 6% massiques d'eau. Dans l'exemple considéré, les granulats proviennent des roches massives issues de la carrière des Vallons à Louvigné de Bais, en France, dans le département d'Ille-et-Vilaine (35). 5 On a ajouté un ou plusieurs additifs encore appelé dope, destiné à adapter les propriétés physiques et chimiques de l'enrobé fini, choisi et dosé en fonction des conditions météorologiques et des distances de transport. Dans l'exemple utilisé, on a ajouté un additif consistant en un agent retardant, tel que le Stabiram MS6 ®, apte à retarder le moment de la rupture de l'enrobé. Cet additif permet un meilleur 10 enrobage, une bonne maniabilité de l'enrobé, permet de maîtriser le temps de rupture en fonction de l'éloignement du chantier et/ou de maîtriser la montée en cohésion en fonction des conditions climatiques. On a alors obtenu l'enrobé à froid conforme à l'invention. Les propriétés de cet enrobé à froid par rapport aux enrobés à froid connus sont les suivantes : 15 - possibilités d'emploi avec des températures extérieures comprises entre 10° et 35° Celsius. - maîtrise du transport pour des durées pouvant aller jusqu'à 1H30 ; - mise en place possible sur des épaisseurs variables de 3 à 6 cm, en nécessitant toutefois un compactage important. 20 L'invention n'est bien sûr pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Dans toute la description, les expressions « comportant un » ou « comprenant un » doivent être comprises comme étant synonymes respectivement des expressions « comportant au moins un » et « comprenant au moins un », sauf si 25 le contraire est spécifié. Les plages de valeurs indiquées sont comprises comme incluant les bornes, sauf si le contraire est spécifié. 1. 5 10 2. 15 3. 20 4. 5. 25 6. 30 7.