Enrobé modifié

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Enrobé modifié

  1. 1. Par Adel Nehaoua DECEMBRE 2009 Enrobé S.E.T.Sétif : Système de Management de la Qualité (SMQ) Certifié ISO 9001 : 2000 Tel : 036.84.74.90 / 036.84.90.27 Fax : 036.84.74.88 Site web : www.sets.dz Email : contact@sets.dz SOCIETE D’ETUDES TECHNIQUES DE SETIF
  2. 2. Enrobé Sommaire Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 2 SOMMAIRE ENROBE..................................................................................................................................................3 1. Introduction..............................................................................................................................3 2. Description générale.................................................................................................................3 3. Familles d'enrobés bitumineux.................................................................................................4 3. 1 Produits Chauds............................................................................................................................................. 4 3.1.1 Béton bitumineux :............................................................................................................................. 4 3.1.2 Grave bitume : ................................................................................................................................... 4 3.1.3 Autres :.............................................................................................................................................. 4 3. 2 Produits Froids............................................................................................................................................... 5 3.2.1 Enrobé froid :..................................................................................................................................... 5 3.2.2 Grave émulsion : ................................................................................................................................ 5 3.2.3 Autres :.............................................................................................................................................. 5 4. Technique .................................................................................................................................6 4. 1 Conception.................................................................................................................................................... 6 4. 2 Fabrication..................................................................................................................................................... 6 4.2.1 Alimentation : .................................................................................................................................... 6 4.2.2 Convoyage : ....................................................................................................................................... 6 4.2.3 Séchage :............................................................................................................................................ 6 4.2.4 Malaxage : ......................................................................................................................................... 6 4.2.5 Adjonction des fines évaporées : ........................................................................................................ 7 4.2.6 Adjonction du bitume :....................................................................................................................... 7 4.2.7 Stockage :........................................................................................................................................... 7 4.2.8 Chargement : ..................................................................................................................................... 7 4. 3 Transport et stockage .................................................................................................................................... 7 4. 4 Application .................................................................................................................................................... 8 5. Qualité......................................................................................................................................9 6. Évolution et environnement.....................................................................................................9 LES ENROBES A HAUT MODULE ................................................................................................... 10 1. BBME (Bétons Bitumineux à Module Élevé ............................................................................10 2. EME Les enrobés à module élevés..........................................................................................11 2. 1 EME – dimensionnement............................................................................................................................. 12 2. 2 EME - autres caractéristiques....................................................................................................................... 13 2.2.1 Formulation ..................................................................................................................................... 13 2.2.2 Chantier........................................................................................................................................... 13 2.2.3 Développement durable................................................................................................................... 13 2. 3 EME historique ............................................................................................................................................ 14 2.3.1 Evolution de la grave-bitume............................................................................................................ 14 2.3.2 1980 : Innovation des entreprises..................................................................................................... 14 2.3.3 Généralisation des produits d’entreprise.......................................................................................... 14 2.3.4 Normalisation en 1991..................................................................................................................... 14 2. 4 EME -Retour d’expérience France ................................................................................................................ 15 2.4.1 Système de notation ........................................................................................................................ 15 2.4.2 Résultats.......................................................................................................................................... 15 2.4.3 Sur le comportement des EME ......................................................................................................... 15 2.4.4 Précautions d’emploi........................................................................................................................ 15 LES ENROBES A HAUT MODULE - CONCLUSION ....................................................................... 16
  3. 3. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 3 Enrobé Figure 1 Couche de fondation d'une route en enrobé de type grave bitume 1. Introduction Un enrobé (ou enrobé bitumineux) est un mélange de graviers, sable et de bitume appliqué en une ou plusieurs couches pour constituer la chaussée des routes. 2. Description générale Un enrobé bitumineux est constitué de différents matériaux :  des granulats : graviers de diamètre supérieur à 80 micromètres.  des « fines » ou fillers : sables et poussières de section inférieure à 80 micromètres. Ces éléments, présents naturellement en faible quantité dans les granulats, sont essentiels pour réaliser l'enrobage du liant (le bitume) avec les granulats, car ce sont les fines qui agrègent le bitume.  du liant hydrocarboné, composé essentiellement de bitume de nos jours.
  4. 4. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 4 3. Familles d'enrobés bitumineux Les différentes formules d'enrobés sont caractérisés par :  Leur granulométrie ;  Le type de liant et la teneur en liant ;  Le procédé de fabrication (chaud ou froid) ;  L'adjonction éventuelle de matériaux particuliers. 3. 1 Produits Chauds Ils'agit des enrobés fabriqués à chaud (aux alentours de 180°C) et appliqués à chaud (aux alentours des 150°C) 3.1.1 Béton bitumineux :  Enrobé riche en bitume, utilisé principalement pour les couches de roulement, c'est-à-dire pour les couches supérieures de la chaussée. Les bétons bitumineux se classent en fonction de leur granulométrie : o Béton Bitumineux Ultra Mince (BBUM) : Épaisseur de couche de 2 cm, utilisé pour les couches d'accrochage destinées à lier deux couches. o Béton Bitumineux Très Mince (BBTM) : Épaisseur de couche de 2,5 cm. Très utilisé en France pour les couches de roulement, elle permet de réaliser une couche d'usure qui, après quelques années, pourra être rabotée et refaite. o Béton Bitumineux Mince (BBM) : Épaisseur de couche de 3 à 5 cm. o Béton Bitumineux Semi-Grenu (BBSG) : Très utilisé en France pour les couches de roulement. Épaisseur de couche d'environ 6 cm. 3.1.2 Grave bitume :  Enrobé à plus faible teneur en liant (bitume) destiné aux couches de fondation ou d'assise (sous-couches). 3.1.3 Autres : On distingue également d'autres formules plus rarement utilisées :  Enrobé à Module Elevé (EME)  Enrobé drainant
  5. 5. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 5  Enrobé avec adjonction de colorant  Enrobé avec adjonction de polyéthylène  Enrobé avec adjonction de verre pilé  Enrobé avec adjonction de matériau local. 3. 2 Produits Froids Il s'agit d'enrobés fabriqués et appliqués à froid, par adjonction d'émulsion de bitume garantissant la malléabilité du matériau. 3.2.1 Enrobé froid : enrobé de faible granulométrie (0/4 ou 0/6 en principe) avec une forte teneur en liant et en fines, généralement utilisé de manière temporaire pour permettre la circulation de véhicules sur des voies en cours de travaux, ou encore pour reboucher des petites tranchées, trous, et nids de poules sur des chaussées déformées. Cet enrobé est très utilisé au printemps en période de dégel, pour réparer les détériorations de la chaussée dus au gel. 3.2.2 Grave émulsion : Mélange de grave avec une faible proportion d'émulsion de bitume. 3.2.3 Autres : Il existe aussi des enrobés bitumineux à froid qui sont destinés à la réalisation de couches de roulement. Ce sont des enrobés hydrocarbonés à froid (non stockables) ou tous les granulats sont recouverts de liant.
  6. 6. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 6 4. Technique 4. 1 Conception Voir les méthodes de Dimensionnement des structures de chaussées. 4. 2 Fabrication Les enrobés sont fabriqués par une centrale d'enrobage (ou poste d'enrobage), à froid ou à chaud. Il existe des centrales fixes, situés généralement à proximité d'une carrière, ou mobiles, principalement utilisées lors des grands travaux tels que la construction d'une autoroute. Le processus de fabrication d'enrobé suit les étapes suivantes : 4.2.1 Alimentation : Remplissage de trémies (« pré-doseurs ») avec les différentes sections de granulats, à l'aide d'un chargeur ; Adjonction éventuelle de fillers. 4.2.2 Convoyage : Les pré-doseurs déversent leur contenu à des vitesses différentes correspondant à la proportion désirée par section de matériau (en fonction de la formule d'enrobé à produire), sur un tapis convoyeur. 4.2.3 Séchage : les matériaux sont enfournés dans le tambour malaxeur de la centrale, qui est un cylindre pouvant mesurer plus de 10 mètres de long et 2 m de diamètre, animé par des galets provoquant sa rotation, et disposant à l'autre extrémité d'un brûleur (généralement alimenté au fioul lourd - qui est un produit d'une plus grande viscosité, qui peut être plus ou moins désoufré-), dont la flamme peut mesurer plusieurs mètres. À l'entrée du tambour, et tout au long de leur progression à l'intérieur de celui-ci, les matériaux sont séchés par la température de la flamme. 4.2.4 Malaxage : Tout au long de leur progression, les matériaux sont mélangés grâce à la rotation du tambour et des lames placées à l'intérieur.
  7. 7. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 7 4.2.5 Adjonction des fines évaporées : Les fumées issues du séchage sont filtrées et les fines contenues dans ces fumées sont réinjectées dans le tambour afin de respecter la granulométrie initiale. 4.2.6 Adjonction du bitume : Les matériaux parvenant à l'autre extrémité du malaxeur sont « enrobés » avec le bitume injecté à l'aide d'une pompe selon la teneur désirée, et un dernier malaxage est effectué. 4.2.7 Stockage : L’enrobé produit est ensuite stocké en trémies, soit à l'aide d'un chariot (ou skip) dans lequel on déverse l'enrobé en sortie du malaxeur par gâchées, soit en continu à l'aide de tapis adaptés. 4.2.8 Chargement : L’enrobé stocké est ensuite chargé dans les camions qui se placent sous les trémies de stockage, ou se trouve une bascule. 4. 3 Transport et stockage Les enrobés chauds sont transportés dans des camions disposant d'une benne munie de trappes à l'arrière. La législation dans un grand nombre de pays occidentaux impose que les bennes doivent être bâchées lors du transport d'enrobés chauds. Un enrobé stocké dans la benne d'un camion bâché peut rester plusieurs heures à température, mais il est indispensable de l'appliquer rapidement avant qu'il refroidisse (au-dessous de 130°C, un enrobé est très difficile à travailler, et la qualité de l'application peut être remise en cause). Pour réduire en partie le problème de refroidissement, le transport dans des bennes rondes avec un calorifugeage (ex: laine de roche) assure un meilleur maintien de la température. Les enrobés froids ou grave émulsions peuvent être stockés plusieurs semaines à l'abri des intempéries.
  8. 8. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 8 4. 4 Application Figure 2 Un finisseur en cours d'application, on remarque le camion vidant sa benne d'enrobé dans la trémie L'application de l'enrobé est effectuée, en fonction de la surface à couvrir :  manuellement, à l'aide de « râteaux », par la technique dite du « tirage au râteau ».  lorsque la surface est intermédiaire grâce à un accessoire monté sur mini-pelle.  à l'aide d'un finisseur (ou finisher). À la suite de l'application, un compactage est assuré à l'aide d'un compacteur (les petits compacteurs sont également nommés « cylindres »). On peut appliquer seul l'enrobé à froid : une vidéo de l'application de l'enrobé à froid Rubis (Rouge ou Noir) Enrobé Rubis de Celtivia
  9. 9. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 9 5. Qualité Tant au niveau de la fabrication qu'au niveau de l'application, les entreprises et les clients, notamment les collectivités, effectuent un contrôle qualité. Les principaux essais effectués sont les suivants :  Essais de résistance et de comportement en laboratoire lors de l'élaboration de nouvelles formules d'enrobés (coefficient d'orniérage, ...)  Contrôle d'échantillons de bitume prélevés à l'approvisionnement des centrales (viscosité).  Analyse granulométrique, Hygrométrie, coefficient d'aplatissement, taux d'argile dans les fines (valeur au bleu de méthylène) sur des échantillons de matériau prélevés à l'approvisionnement des centrales.  Teneur en bitume et analyse granulométrique sur échantillons d'enrobé prélevés lors de l'application (par un processus d'extraction de bitume et de lavage des matériaux au perchloroéthylène.  Analyse de rugosité, compacité effectués sur la chaussée une fois l'application d'une couche d'enrobée effectuée. 6. Évolution et environnement Si la production et l'application d'enrobés bitumineux reste une activité extrêmement polluante, certains efforts sont réalisés en vue :  de réduire les coûts de fabrication et de mise en œuvre.  de réduire les risques pour la santé des ouvriers travaillant sur les postes d'enrobage ou sur les chantiers d'application.  de réduire la pollution générée. Ces principales améliorations sont :  L'utilisation (de façon encore marginale) de liants de nature végétale substitués au bitume.  L'amélioration des liants, notamment grâce à l'apparition des bio-liants, afin de diminuer la température de fabrication et d'application, ce qui a pour effet de libérer moins de vapeurs nocives, et de réduire la consommation en énergie des centrales d'enrobage.  Le recyclage de plus en plus répandu d'enrobé rigidifié issu de rabotages de routes et de déchets de poste.  L'amélioration de la productivité des centrales, visant à optimiser leur consommation énergétique et à réduire la quantité de déchets en début et en fin de cycle de fabrication.
  10. 10. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 10 Les enrobés à haut module Du module de rigidité pour les chaussées souples  En couche de surface pour limiter l’orniérage, pour le renforcement  En assise de chaussée pour l’apport structurant 1. BBME (Bétons Bitumineux à Module Élevé NF EN 13108-1 (ex- NF P 98-141)  Enrobés pour couches de surface, roulement ou liaison  Epaisseurs de mise en œuvre : o 5 à 7 cm pour BBME 0/10 o 6 à 9 cm pour BBME 0/14  Trois classes selon leur comportement mécanique : o Classe 1 : % ornière à 30000 cycles < 10 % o Classe 2 : % ornière à 30000 cycles < 7.5 % o Classe 3 : % ornière à 30000 cycles < 5%  Module : classe 1 >9000 MPa, classe 2 et 3 > 12000 MPa  Compacités sur chantier : 4 à 8% de vides  En général bitume dur (20/30) pur ou modifié => moins maniables  PMT (macrotexture) identiques à BBSG  Très bon comportement à l’orniérage, apport structurel pour le renforcement et bonne résistance en fatigue.
  11. 11. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 11 2. EME Les enrobés à module élevés NF EN 13108-1 (ex- NF P 98-140)  Enrobé structurant pour assise de chaussée  Produit normalisé o 6 à 8 cm pour EME 0/10 o 7 à 13 cm pour EME 0/14 o 9 à 15 cm pour EME 0/20  Deux classes selon la teneur en bitume  Classe 1 : 4.2 ppc environ (module de richesse 2.5)  Classe 2 : 5.6 ppc environ (module de richesse 3.4)  Compacités sur chantier : classe 1 <10% de vide, classe 2 < 6%  Module E > 14 000 MPa  Déformation o 6 > 100 def (classe 1) o 6> 130 def (classe 2)  Tenue à l’orniérage < 7,5 % à 30 000 cycles et 60 °C
  12. 12. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 12 2. 1 EME – dimensionnement t
  13. 13. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 13 2. 2 EME - autres caractéristiques 2.2.1 Formulation  possibilité d’utilisation de granulats calcaires  teneur en sable élevée  possibilité de correction du grade du bitume par des additifs hydrocarbonés solides, asphaltes naturels, gilsonite…  forte influence du liant sur la résistance à la fatigue  possibilité d’utilisation de liant modifié pour résistance à la fatigue > 150 def (procédés spéciaux) 2.2.2 Chantier  Vérification de la formulation et des performances  Application en épaisseur constante  Moyens de compactage adaptés 2.2.3 Développement durable  enrobé très adapté à l’introduction d’agrégats d’enrobés recyclés à fort taux  Fort apport structurel, limitation de quantités utilisées  enrobé adapté à l’utilisation de procédés tiède de fabrication
  14. 14. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 14 2. 3 EME historique 2.3.1 Evolution de la grave-bitume  Forte compacité (89 à 92%) pour la rigidité de l’enrobés  Augmentation des teneurs en bitume élevée (3,5 à 4,5%) pour la résistance à la fatigue 2.3.2 1980 : Innovation des entreprises  Utilisation d’un bitume dur (10/20) augmentation de la rigidité  Permet l’augmentation de la teneur en bitume (5,2 à 6,2 %) pour une résistance à la fatigue améliorée 2.3.3 Généralisation des produits d’entreprise  Avis techniques à partir de 1988 2.3.4 Normalisation en 1991  1991 publication de la norme NF P 98-140  2006 normalisation du bitume dur  2007 norme européenne NF EN 13108-1 Actuellement  Diffusion internationale de la technique
  15. 15. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 15 2. 4 EME -Retour d’expérience France  Par le réseau scientifique et technique français  Publié dans la note d’information du SETRA n°96 (1997)  Sélection de 50 chantiers réseau public issus de 15 ans d’application  Visites des chantiers : relevés de dégradations  Notation des chantiers 2.4.1 Système de notation  niveau 0: pas de dégradations  niveau 1: fissures sans gravité et peu nombreuses  niveau 2: faïençages et fissures nombreuses  FT: fissures transversales d’origine thermique 2.4.2 Résultats Age Niv. 0 Niv. 1 Niv. 2 FT Total 2 à 6 ans 1 5 8 3 1 2 6 6 à 1 0 ans 5 5 4 0 1 4 1 0 a n s 1 3 3 1 7 2.4.3 Sur le comportement des EME  bonnes performances mécaniques  apport structurel important  bonne résistance à l’orniérage  pas de problèmes de fissuration thermique 2.4.4 Précautions d’emploi  support peu déformable
  16. 16. Enrobé Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 16  strict respect des épaisseurs  vérification des performances avec les matériaux du chantier  nécessité d’une couche de roulement Les enrobés à haut module - conclusion  En couche de surface o Lutte contre l’orniérage o Renforcement par rechargement  En structure o Fort pouvoir structurant o Changer les habitudes de teneur en liant o Bon retour d’expérience o Economiquement rationnel

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