Brevet FR2986541A1 — publié le 20130809

La présente invention concerne un procédé de régénération d'une chaussée de type dit monocouche ou multicouche, c'est-à-dire comportant une couche de base formée à partir de grave émulsion et une ou plusieurs couches d'enduit superficiel formées de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume. De par leur coût réduit par rapport aux chaussées formées à partir de granulats enrobés, les chaussées de type dit monocouche ou multicouche, notamment bicouche, sont généralement choisies pour constituer les routes communales et départementales. Ces chaussées comportent, de façon classique en elle-même, une couche de base formée à partir de grave émulsion. La grave émulsion est élaborée dans des centrales de malaxage, en dispersant à chaud une émulsion aqueuse de bitume au sein d'une grave, c'est-à-dire d'un granulat dont la plus petite dimension d est égale à 0, et dont la plus grande dimension D est supérieure à 4 mm et inférieure à 90 mm. Dans toute la présente description, on entend par granulat, un ensemble de grains minéraux de provenance naturelle ou artificielle compatibles avec une application routière, notamment les granulats issus de carrières ou de gravières, les produits de recyclage tels que les agrégats provenant par exemple du broyage d'anciens enrobés, les rebuts de procédés industriels, les matériaux provenant du recyclage de matériaux de construction, les laitiers, les schistes, les granulats artificiels de toute origine et provenant par exemple de mâchefers d'incinération des ordures ménagères, ou leurs mélanges. Un granulat est caractérisé par sa granularité, qui est la distribution dimensionnelle des grains, exprimée en pourcentage de masse passant au travers d'un ensemble spécifié de tamis, granularité dont on déduit notamment la classe granulaire, notée d/D, du granulat, dans laquelle d et D expriment respectivement le plus petit diamètre représentatif et le plus grand diamètre représentatif du granulat, en millimètres. La classe granulaire, paramètre largement connu de l'homme du métier, peut notamment être déterminée selon la norme NF EN 1097-2 (P-18-650-2). On entend en outre par bitume, un bitume routier ou toute composition à base de bitume contenant éventuellement un ou plusieurs additifs permettant d'ajuster les propriétés de la composition, à l'exception des additifs polymères. Les bitumes routiers sont des bitumes dits naturels, issus du pétrole brut, des schistes bitumineux, d'huiles lourdes, de sables bitumineux, etc., pouvant par exemple être obtenus par distillation et désasphaltage de la fraction lourde issue de la distillation. On entend également les bitumes modifiés par un polymère, et plus généralement toute composition à base de bitume contenant un ou plusieurs polymères, et le cas échéant tout autre additif permettant d'ajuster les propriétés de la composition. Par extension, on entend également notamment les substituts de bitume appelés « liants synthétiques » qui sont des produits non-bitumineux visant à reproduire les propriétés, notamment mécaniques et adhésives, des bitumes. Enfin, par émulsion aqueuse de bitume, on entend une dispersion de 15 bitume dans une eau additionnée d'un agent émulsifiant, notamment un agent tensioactif, qui est généralement du type anionique ou cationique. Pour la fabrication d'une chaussée, la grave émulsion est amenée depuis l'usine de fabrication pour être répandue sur une structure dite fond de forme, typiquement obtenue par décaissement et dépôt sur le sol de couches 20 successives de cailloux qui sont ensuite compactés. La couche de grave émulsion est ensuite nivelée et compactée. Une couche de roulement, composée d'une ou plusieurs couches d'enduit superficiel formé de granulat de plus faible granulométrie et d'émulsion aqueuse de bitume, est ensuite formée sur cette couche de base. Pour cela, le liant hydrocarburé et des gravillons, 25 généralement de classe granulaire 4/6 à 10/14, sont successivement épandus sur la couche de base. De tels types de chaussées, s'ils présentent un coût de revient plus faible que les chaussées formées à base de granulats enrobés, présentent cependant également une durée de vie plus réduite, typiquement d'environ 30 10 ans. Lorsqu'il est nécessaire de les régénérer, la technique la plus couramment appliquée à l'heure actuelle consiste à recouvrir la chaussée existante de couches successives de grave émulsion et d'enduit superficiel à base de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, pour former une nouvelle chaussée sur la chaussée initiale. Une telle technique a cependant pour effet d'augmenter la hauteur finale de la chaussée par rapport aux bas-côtés, d'une valeur typiquement d'environ 6 cm. Il n'est ainsi possible d'appliquer cette solution qu'un nombre de fois limité sur une chaussée donnée. Cette technique s'avère en outre coûteuse à mettre en oeuvre. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés de régénération de chaussées de type monocouche ou multicouche, en particulier bicouche, proposés par l'art antérieur, notamment à ceux exposés ci-avant, en proposant un procédé de régénération de telles chaussées qui soit peu coûteux à mettre en oeuvre, et dont l'impact sur la hauteur de la chaussée, par rapport aux bas-côtés, soit faible. Il a maintenant été développé par le présent inventeur un procédé permettant de recycler in situ une chaussée de type monocouche ou multicouche, notamment bicouche, pour former une nouvelle couche de base de chaussée sur laquelle il suffit ensuite de déposer un enduit superficiel classique en lui-même pour obtenir, à faible coût, une nouvelle chaussée totalement opérationnelle et sensiblement à même hauteur, à 1 ou 2 cm près, que la chaussée initiale. Ainsi, il est proposé selon la présente invention un procédé de régénération d'une chaussée comportant une couche de base formée à partir de grave émulsion et au moins une couche d'enduit superficiel formée de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, qui se caractérise en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes, réalisées in situ, c'est-à-dire sur la chaussée même : - scarification de la couche de base et de la couche d'enduit superficiel, sur toute leur épaisseur, - broyage du matériau arraché par cette scarification, - et traitement du fraisat ainsi obtenu par broyage de sorte à former une nouvelle couche de base pour la chaussée. Ce procédé ne comporte en particulier aucune étape d'enlèvement de matière hors de la chaussée. Il ne comporte de préférence non plus aucun ajout de matière au fraisat, autre que de l'eau, pour former la nouvelle couche de base. Cette dernière est ainsi formée uniquement à partir de matière première déjà présente sur la chaussée initiale. Toutes les étapes sont en outre avantageusement réalisées à froid, c'est-à-dire sans chauffage des matériaux arrachés de la chaussée par scarification. Ce procédé selon l'invention s'avère en particulier tout à fait avantageux du point de vue des coûts qui lui sont associés, par rapport aux procédés de l'art antérieur qui nécessitent la fabrication de grave émulsion, fabrication qui s'effectue à chaud, et son transport depuis le site de fabrication. Il permet également une économie en ressources naturelles, et le gain environnemental associé est important, notamment du fait de l'élimination des émissions de gaz liées à la fabrication et au transport de la grave émulsion jusqu'au site de régénération de la chaussée. La couche de base de la nouvelle chaussée ainsi régénérée est en outre formée par les matériaux qui entraient déjà dans la constitution de la chaussée initiale, sans ajout de matière, si bien que la hauteur de la nouvelle chaussée est largement inférieure à celle qui aurait été obtenue par les procédés de l'art antérieur qui prévoient qu'une couche de grave émulsion supplémentaire soit épandue sur la chaussée. Suivant des modes de mise en oeuvre préférés, l'invention répond en 25 outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans des modes de mise en oeuvre de l'invention, le broyage est réalisé de sorte à obtenir un fraisat de classe granulaire comprise entre 0/6 et 0/14, selon la nature des matériaux constituant la chaussée de départ, et de 30 préférence de classe granulaire 0/10. La classe granulaire est ici définie selon la norme NF EN 1097-2 (P-18-650-2). Une telle caractéristique du procédé selon l'invention s'avère notamment tout à fait avantageuse en ce qu'elle permet de former in situ un fraisat de classe granulaire du même ordre de grandeur que les graves émulsions utilisées de façon classique pour la confection des chaussées monocouches ou multicouches. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le broyage est réalisé au moyen d'un broyeur à rotor muni de marteaux fixes, de sorte qu'on obtient un fraisat homogène. Le broyeur est de préférence à patins à commande hydraulique, ce qui permet avantageusement de pouvoir régler la profondeur du broyage et de s'assurer que seul soit broyé le matériau arraché de la chaussée par scarification. La vitesse de déplacement du broyeur sur la chaussée est fixée, par des calculs du ressort de l'homme du métier, de sorte à obtenir la granulométrie de fraisat souhaitée. Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, la vitesse de rotation du rotor est comprise entre 300 et 1 200 tours/minute, de préférence comprise entre 500 et 700 tours/minute, préférentiellement environ égale à 540 tours/minute. Le choix de telles plages de valeurs permet avantageusement de s'assurer d'obtenir un fraisat de classe granulaire dans la gamme souhaitée. La scarification peut être réalisée au moyen de tout dispositif permettant d'arracher la couche de base et la ou les couches d'enduit superficiel constituant la chaussée, par exemple au moyen d'une niveleuse à ripper, classique en elle-même. Le traitement du fraisat peut comporter les étapes classiques de traitement d'une grave émulsion déposée sur le fond de forme d'une chaussée afin d'en former la couche de base, c'est-à-dire arrosage, nivellement et compactage. Dans des modes de mise en oeuvre de l'invention, le traitement du 30 fraisat comprend ainsi une première étape d'arrosage du fraisat. Cet arrosage est préférentiellement réalisé au moyen de 1 à 5 litres d'eau par m2 de surface de chaussée et par cm d'épaisseur de fraisat déposé sur le fond de la chaussée. On évite ainsi avantageusement que la nouvelle chaussée formée conformément à l'invention ne se déforme sous l'effet d'efforts importants exercés sur elle par les véhicules qui y circulent. Cette première étape d'arrosage peut être suivie d'une étape de nivellement, puis d'une étape de compactage du fraisat. Le procédé comprend de préférence avantageusement une étape de finition de la nouvelle chaussée, notamment une étape de formation, sur la nouvelle couche de base, d'au moins une couche d'enduit superficiel formée de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, de préférence d'une bicouche. Cette étape peut être réalisée selon toute technique classique en elle-même. La chaussée ainsi finalement régénérée présente des caractéristiques d'utilisation similaires à celles de la chaussée initiale, tout en n'en étant rehaussée que de 1 à 2 centimètres, correspondant à l'épaisseur de la ou des couches d'enduit superficiel. Son coût de régénération a été largement inférieur à celui engendré par la mise en oeuvre des procédés selon l'invention. Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, la chaussée est une chaussée de type bicouche comportant deux couches d'enduit superficiel, formées de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, sur la couche de base. Les caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de l'exemple de mise en oeuvre ci-après, fourni à simple titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. On régénère une chaussée existante de type bicouche, constituée de la façon suivante : - une couche de base formée sur le fond de forme à partir de grave émulsion obtenue par dispersion d'une émulsion aqueuse de bitume à un dosage compris entre 4,2 et 4,6 % dans une grave de classe granulaire 0/ 10 30 (norme NF P 98-121). Cette couche de base présente une épaisseur d'environ 4 à 5 cm ; - deux couches d'enduit superficiel recouvrant successivement la couche de base, chacune de ces couches étant formée à partir de granulat de classe granulaire 4/6,3 et d'émulsion aqueuse de bitume à 69 %. Chacune de 5 ces couches présente une épaisseur d'environ 1 cm. On applique pour la régénération de cette chaussée le procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention décrit ci-après. Dans une première étape, la chaussée est scarifiée, au moyen d'une niveleuse à ripper, de sorte à arracher la couche de base et les couches 10 d'enduit superficiel, sur toute leur épaisseur. Il est bien pris garde lors de cette étape de ne pas arracher de matière située sous la couche de base initiale. Le matériau ainsi arraché est maintenu en place sur la chaussée, et broyé au moyen d'un broyeur à rotor muni de marteaux fixes à patins à commande hydraulique, à une vitesse de rotation du broyeur fixée 15 à 540 tours/minute. La vitesse de déplacement du broyeur sur la chaussée est fixée à 0,5 km/h. On obtient alors un fraisat dont la classe granulaire est environ 0/10. Ce fraisat se trouve déjà dans une configuration dans laquelle il est étalé sur la 20 chaussée, où il forme une couche d'environ 6 à 7 cm. Ces étapes de scarification et de broyage, tout comme les étapes ultérieures, sont réalisées à température ambiante, sans chauffage. Aucune partie du matériau qui constituait la chaussée initiale n'a été retiré de la chaussée, et aucun autre matériau externe n'y a non plus été ajouté. 25 Le fraisat ainsi obtenu est soumis, toujours in situ, c'est-à-dire, tout comme la scarification et le broyage, sur la chaussée même, à des étapes de traitement pour reconstituer une nouvelle couche de base pour la chaussée. Pour cela, le fraisat est arrosé au moyen d'environ 10 litres d'eau par m2 de surface de chaussée. Après cet arrosage, le fraisat est soumis à nivellement, également appelé reprofilage, au moyen d'une niveleuse classique en elle-même, puis compacté, au moyen d'un compacteur à roues de charge supérieure ou égale à 10 tonnes, à raison de 3 à 6 passes. On obtient alors sur la chaussée une couche d'environ 5 cm d'épaisseur, qui présente toutes les caractéristiques adéquates pour en constituer une couche de base, notamment une dureté équivalente, voire supérieure, à celle d'une couche de base obtenue à partir de grave émulsion de manière classique en elle-même. Cette nouvelle couche de base a été obtenue sans qu'il soit nécessaire d'amener une nouvelle grave émulsion depuis l'usine de fabrication, si bien que le coût de régénération de la chaussée, en ce qui concerne cette couche de base, est largement inférieur à celui qui aurait été impliqué par la fabrication et le transport de grave émulsion. Outre le gain financier, le gain environnemental lié à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est également important. Après 3 semaines de repos, dit mûrissement, la nouvelle couche de base est recouverte de deux couches d'enduit superficiel de caractéristiques similaires à celles des enduits superficiels de la chaussée initiale. Pour cela, il est successivement répandu sur la couche de base : - pour la première couche d'enduit, 1,8 kg/m2 d'émulsion cationique de bitume dosée à 69 %, puis 12 kg/m2 de gravillons de classe granulaire 6,3/10 ; - pour la deuxième couche d'enduit, 1,6 kg/m2 d'émulsion cationique de bitume dosée à 69 %, puis 8 kg/m2 de gravillons de classe granulaire 4/6,3. L'ensemble est ensuite compacté, à raison de 5 passes d'un compacteur à roues ou à double bille ayant une charge supérieure à 3 tonnes par roue. Chacune des couches de l'enduit bicouche ainsi obtenu présente une épaisseur d'environ 1 cm. On obtient au final une nouvelle chaussée de type bicouche. Cette 30 chaussée présente, par rapport aux bas-côtés, une hauteur qui n'est surélevée que de 1 à 2 cm par rapport à la chaussée initiale avant régénération. Cette chaussée présente des caractéristiques équivalentes à celle d'une chaussée neuve formée à partir de grave émulsion. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit un procédé de régénération d'une chaussée de type mono- ou multicouche existante, en particulier de type bicouche, qui, en réalisant le recyclage in situ de la chaussée existante, permet de fabriquer à coût réduit une nouvelle chaussée de caractéristiques sensiblement équivalentes à celles de la chaussée de départ. REVENDICATIONS1. Procédé de régénération d'une chaussée comportant une couche de base formée à pat-tir de grave émulsion et au moins une couche d'enduit superficiel formée de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes réalisées in situ : - scarification de la couche de base et de la couche d'enduit superficiel, sur toute leur épaisseur, - broyage du matériau arraché par ladite scarification, - et traitement du fraisat obtenu par ledit broyage de sorte à former une nouvelle couche de base pour la chaussée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le broyage est réalisé de sorte à obtenir un fraisat de classe granulaire comprise entre 0/6 et 0/14, de préférence de 0/10. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le broyage est réalisé au moyen d'un broyeur à rotor muni de marteaux 15 fixes, de préférence à commande hydraulique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du rotor est comprise entre 300 et 1 200 tours/minute, de préférence comprise entre 500 et 700 tours/minute. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 20 caractérisé en ce que la scarification est réalisée au moyen d'une niveleuse à ripper. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le traitement du fraisat comprend une première étape d'arrosage dudit fraisat.- 11 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arrosage du fraisat est réalisé au moyen de 1 à 5 litres d'eau par m2 de surface de chaussée et par cm d'épaisseur de fraisat. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce 5 que l'arrosage du fraisat est suivi d'une étape de nivellement puis d'une étape de compactage du fraisat. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de formation sur ladite nouvelle couche de base d'au moins une couche d'enduit superficiel formée de granulat 10 et d'émulsion aqueuse de bitume. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chaussée est une chaussée de type bicouche comportant deux couches d'enduit superficiel, formées de granulat et d'émulsion aqueuse de bitume, sur la couche de base.