Constituants des enrobés en France
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<strong>Constituants</strong> <strong>des</strong> <strong><strong>en</strong>robés</strong><br />
<strong>en</strong> <strong>France</strong><br />
Granulats<br />
Liants hydrocarbonés<br />
Additifs<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
1
Les granulats<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
2
PLAN DE LA NORME XP P 18-545<br />
Article 1 : domaine d’application<br />
Article 2 : référ<strong>en</strong>ces normatives<br />
Article 3 : symboles utilisés dans les EN et ce docum<strong>en</strong>t<br />
Article 4 : termes et définitions<br />
Article 5 : essais alternatifs et dispositions particulières de caractérisation <strong>des</strong> granulats<br />
Article 6 : critères de conformité appliqués aux contrôles effectués par le fournisseur et l’acquéreur<br />
Article 7 - granulats pour chaussées : couches de fondation, base, liaison<br />
Article 8 - granulats pour chaussées : couches de roulem<strong>en</strong>t utilisant <strong>des</strong> liants hydrocarbonés<br />
Article 9 - granulats pour chaussées : béton de cim<strong>en</strong>t<br />
Article 10- granulats pour bétons hydrauliques et mortiers<br />
Article 11- Granulats pour voies ferrées :assises<br />
Article 12- Granulats pour voies ferrées : ballasts et gravillons de soufflage<br />
Article 13- granulats légers pour bétons hydrauliques<br />
Article 14- <strong>en</strong>rochem<strong>en</strong>ts<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
3
DEFINITIONS<br />
Naturel Aucune autre transformation que mécanique<br />
Artificiel Origine minérale résultant d’un procédé industriel<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
Granulat =<br />
Matériau granulaire<br />
Recyclé Traitem<strong>en</strong>t d’1 matière inorganique précédemm<strong>en</strong>t utilisée dans la construction<br />
Classe granulaire d/D = granulat de dim<strong>en</strong>sion inférieure (d) et de dim<strong>en</strong>sion supérieure (D)<br />
TERME<br />
FILLER<br />
FINES<br />
SABLE<br />
GRAVILLON<br />
GRAVE<br />
DEFINITION<br />
La plupart <strong>des</strong> grains pass<strong>en</strong>t au tamis de 0,063mm<br />
Fraction granulométrique d’un granulat qui passe au tamis de<br />
0,063mm<br />
Mélanges bitumineux et <strong>en</strong>duits: D ≤ 2 mm<br />
Matériaux traités et non traités 0/6,3mm<br />
Mélanges bitumineux et <strong>en</strong>duits: d ≥ 2mm et D ≤ 45 mm<br />
Matériaux traités et non traités : d ≥ 1mm et D > 2 mm<br />
Granulats formés d’1 mélange de gravillons et de sable<br />
(peut prov<strong>en</strong>ir d’1 mélange ou d’1 fabrication directe)<br />
4
CARACTERISTIQUES<br />
Intrinsèques <strong>des</strong> gravillons et de<br />
la fraction gravillon <strong>des</strong> graves<br />
De friabilité pour la fraction sable<br />
De fabrication <strong>des</strong> gravillons<br />
De fabrication <strong>des</strong> sables et<br />
graves<br />
D’Angularité <strong>des</strong> gravillons et <strong>des</strong><br />
sables alluvionnaires et marins<br />
De s<strong>en</strong>sibilité au gel<br />
De masse volumique <strong>des</strong><br />
gravillons sables et graves<br />
Des Fillers <strong>des</strong> sables et graves<br />
pour <strong><strong>en</strong>robés</strong> d’assise et de<br />
liaison<br />
Complém<strong>en</strong>taires pour recyclés<br />
Complém<strong>en</strong>taires pour granulats<br />
de laitier<br />
CARACTERISTIQUES – ESSAIS ET<br />
CODES<br />
ARTICLE 7 (Fondation, base et liaison)<br />
ESSAIS<br />
LA<br />
MDE<br />
Granularité<br />
T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> fines<br />
Aplatissem<strong>en</strong>t<br />
Granularité<br />
Propreté<br />
Analyse visuelle<br />
Vitesse d’écoulem<strong>en</strong>t<br />
Essai d’absorption d’eau<br />
Masse volumique <strong>des</strong><br />
granulats préséchés<br />
Granularité, masse<br />
volumique, MB, porosité<br />
Rigd<strong>en</strong>, ΔT bille et<br />
anneau<br />
T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> sulfates<br />
Désintégration volumique<br />
et <strong>des</strong> silicates<br />
biocalciques et de fer<br />
CODES<br />
De B à F<br />
De III à V<br />
De a à d<br />
De Ang 1 à Ang 4<br />
Valeur sur FTP<br />
De Ssa à Ssc<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
ARTICLE 8 (Roulem<strong>en</strong>t <strong>en</strong> liant bitumineux)<br />
ESSAIS<br />
LA MDE<br />
PSV<br />
Friabilité <strong>des</strong> sables<br />
Granularité<br />
T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> fines<br />
Aplatissem<strong>en</strong>t<br />
Granularité<br />
Propreté<br />
Analyse visuelle<br />
Vitesse d’écoulem<strong>en</strong>t<br />
Essai d’absorption d’eau<br />
Masse volumique <strong>des</strong><br />
granulats préséchés<br />
Granularité, masse<br />
volumique, MB, porosité<br />
Rigd<strong>en</strong>, ΔT bille et anneau<br />
Désintégration volumique et<br />
<strong>des</strong> silicates biocalciques et<br />
de fer<br />
CODES<br />
De A à C<br />
De I à III<br />
a<br />
Valeur sur FTP<br />
5
CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES ET DE<br />
FABRICATION<br />
CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES DES<br />
GRAVILLONS ET DE LA FRACTION GRAVILLON<br />
DES GRAVES<br />
Résistance à la fracturation par choc<br />
Essai Los angeles<br />
Résistance à l ’usure par abrasion/attrition<br />
Essai Micro Deval <strong>en</strong><br />
prés<strong>en</strong>ce d ’Eau<br />
Résistance au polissage (microrugosité)<br />
Mesure du coeffici<strong>en</strong>t de<br />
polissage accéléré PSV<br />
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION DES<br />
GRAVILLONS<br />
Composition Analyse granulométrique<br />
Aplatissem<strong>en</strong>t<br />
Propreté<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> Qualitébitumineux de A (les meilleurs) : formulation, à F fabrication, (les moins mise bons) <strong>en</strong> place – Montréal Qualité 2006de<br />
I (les meilleurs) à V (les moins bons)<br />
2D<br />
1,4D<br />
D<br />
D/1,4 ou D/2<br />
d<br />
d/2<br />
0% de refus<br />
2% maxi de refus<br />
5% de passant maxi<br />
FI<br />
Limites imposées<br />
et ét<strong>en</strong>due de<br />
fabrication imposée<br />
6
CLASSES DE RESISTANCE MECANIQUE POUR<br />
ASSISE ET COUCHE DE LIAISON ART. 7<br />
50<br />
MDE F<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
E<br />
D<br />
C<br />
B<br />
15<br />
Calcaires<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
20<br />
Calcaires<br />
durs<br />
éruptifs<br />
25 30 35 40 45 50<br />
Alluvionnaires Silico- Calcaires<br />
La dureté est fonction du % de calcaire<br />
variation de B à D<br />
LA<br />
7
MDE<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
CLASSES DE RESISTANCE MECANIQUE POUR<br />
COUCHES DE ROULEMENT AUX LIANTS<br />
HYDROCARBONES ART. 8<br />
15<br />
20<br />
C<br />
A si Vsi PSV=56<br />
B si Vsi PSV=50<br />
Vsi=valeur spécifiée inférieure<br />
25 30<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
LA<br />
Les calcaires durs ont un PSV maximum de l ’ordre<br />
de 46<br />
En couche de liaison (art 7) ils sont catégorie C<br />
En couche de roulem<strong>en</strong>t (art 8) ils ne sont pas admis<br />
Les éruptifs peuv<strong>en</strong>t être A ou B ou C<br />
8
CARACTERISTIQUES DE<br />
FABRICATION<br />
• Fuseau de spécification:<br />
•limité par Li et Ls (spécifiés dans la norme)<br />
•Régularité de la production : Fuseau de régularité<br />
•limité par Vsi et Vss, Vss - Vsi = e (ét<strong>en</strong>due donnée par la norme)<br />
•le carrier se fixe Vss et Vsi et s'<strong>en</strong>gage <strong>des</strong>sus<br />
•Fuseau de fabrication<br />
•Caractérisé par Xf et sf Xf: moy<strong>en</strong>ne de fabrication<br />
sf: écart type<br />
•Domaine d'acceptation:<br />
•Moins de 15 résultats: tous les x i à l'intérieur du fuseau de régularité<br />
•Plus de 15 résultats<br />
•Chacun <strong>des</strong> résultats doit être compris <strong>en</strong>tre les valeaurs Vss et Vsi +- l'incertitude<br />
<strong>des</strong> essais<br />
•Le fuseau de fabrication doit être cont<strong>en</strong>u dans le fuseau de régularité.<br />
Ls<br />
Fuseau de<br />
spécifications<br />
Li<br />
Fuseau de<br />
régularité<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
Vss<br />
Vsi<br />
x r<br />
e<br />
x f<br />
exemple de fuseau<br />
de fabrication<br />
9
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION<br />
DES GRAVILLONS<br />
Granulats pour chaussée : fondation, base et liaison<br />
code 2*D 1.4*D D<br />
Granularité<br />
D/1.4<br />
(2)<br />
III Ls 99<br />
Ls 20<br />
Li 85 (1) Ls 80 Ls 70 Ls 70 Li 0<br />
Vsi Vsi 98 e10 (± 5) Li 25 ou Li 20 Li 20 e 10 (± 5)<br />
IV 100<br />
Ls 99 e 30(±15) e 30(±15) e 35 (±17.5) Ls 20<br />
Li 80<br />
Li 0<br />
e10 (± 5)<br />
e 15 (± 7.5)<br />
V FTP r<strong>en</strong>seignées<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
D/2<br />
(3)<br />
(1) : Li= 80 si D ≤ 2*d ou si utilisation <strong>en</strong> GTLH ou GNT<br />
(2) : si 2 ≤ D/d
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION<br />
DES GRAVILLONS<br />
Granulats pour chaussée: Roulem<strong>en</strong>t<br />
Code<br />
Granularité<br />
T<strong>en</strong>eur FI<br />
2*D 1.4*D D D/1.4 (2) d d/2 <strong>en</strong> fines<br />
I Vss 0.5 Vss15<br />
Ls 99 Ls 80 Ls 70 Ls 20 (3)<br />
(5)<br />
II Vsi Vsi 98 Li 85(1) Li 25 ou Li 20 Li 0 Vss 5 Vss 0.5 Vss20<br />
100 e10 (± 5) e 30(±5) e 30(±5) e 10 (± 5) (4)<br />
(5)<br />
III<br />
Vss 1 Vss25<br />
(1): sur les gravillons de classe granulaire serrés d/D où D ≤ 2*d, le passant à D de la catégorie<br />
G C 85/20 est abaissé à 80 %<br />
(2): si 2 ≤ D/d < 4<br />
(3) : Ls 15 si emploi <strong>en</strong> formule discontinue ; la valeur Ls =15 doit être indiquée sur la FTP<br />
(4) : Vss 2 si emploi <strong>en</strong> formule discontinue ; la valeur Vss =2 doit être indiquée sur la FTP<br />
(5) : Vss est majorée de 5 si D ≤ 6.3 mm.<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
11
LES CRITERES CLASSANTS DES GRAVES ET<br />
DES SABLES<br />
Propreté<br />
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION<br />
Composition Granulométrique<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
2D<br />
1,4D<br />
D<br />
D/2<br />
0,063<br />
0% de refus<br />
MB Valeur de bleu<br />
ou<br />
2% maxi de refus<br />
Limites imposées<br />
et ét<strong>en</strong>due de fabrication imposée<br />
SE Equival<strong>en</strong>t de sable<br />
Et<strong>en</strong>due de fabrication imposée<br />
Les graves et sables les mieux fabriquées sont classées a, les moins bi<strong>en</strong> fabriquées sont classées d<br />
12
ASSISES<br />
Granularité:<br />
Propreté:<br />
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION DES<br />
SABLES ET GRAVES<br />
•Fuseau - Spécification<br />
•Et<strong>en</strong>due<br />
•Equival<strong>en</strong>t de sable à 10% de fines ou SE<br />
•Ou Valeur au Bleu MB<br />
4 catégories de sables ou graves : a, b, c, d...<br />
Code 2*D 1.4*D D D/2<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
0.063 MB ou SE<br />
a Ls 99<br />
Vss 2 Vss 60<br />
b<br />
Li 85<br />
Vss 2.5 Vss 50<br />
Vsi Vsi 98 e10 (± e 20 e 6 (± 3)<br />
100<br />
5) (± 10)<br />
c<br />
Ls 99<br />
Li 80<br />
e10 (±<br />
5)<br />
Vss 3 Vss 40<br />
d FTP r<strong>en</strong>seignées<br />
ROULEMENT<br />
13
LA FICHE<br />
TECHNIQUE<br />
PRODUIT FTP<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
14
CARACTERISTIQUES COMPLEMENTAIRES<br />
INDICE DE CONCASSAGE ET RAPPORT DE<br />
CONCASSAGE<br />
Concerne les matériaux alluvionnaires<br />
40% 30% 30%<br />
20mm<br />
de<br />
30mm 40mm<br />
IC = pourc<strong>en</strong>tage de matériau > Ds dans le matériau d ’origine<br />
RC = de/Ds RC= 1<br />
RC= 2<br />
Plus IC plus les grains se bloqu<strong>en</strong>t<br />
Difficulté de compactage<br />
Traficabilité du chantier<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
60mm<br />
De<br />
Matériau <strong>en</strong>trant dans l'installation<br />
IC= 30<br />
IC= 60<br />
IC= 100<br />
IC= 100<br />
sortie 0/40<br />
0/Ds<br />
Sortie 0/30<br />
Sortie 0/20<br />
Sortie 0/10<br />
Plus RC plus les arêtes sont vives<br />
Frottem<strong>en</strong>t interne<br />
Orniérage<br />
15
CARACTERISTIQUES COMPLEMENTAIRES<br />
La norme XP P 18-545 utilise d’autres essais pour caractériser l’angularité:<br />
NF EN 933-5: Visuel Détermination du pourc<strong>en</strong>tage de surfaces cassées dans<br />
les gravillons<br />
NF EN 933-6: Coeffici<strong>en</strong>t d’écoulem<strong>en</strong>t <strong>des</strong> granulats<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
16
1<br />
2<br />
ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE<br />
3<br />
513.7g<br />
105°C<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
4<br />
5<br />
6<br />
0.063mm<br />
7<br />
Tôle perforées si >4mm<br />
% de passants X % cumulés<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
4.00mm<br />
2.00mm<br />
1.00mm<br />
0.500mm<br />
0.250mm<br />
0.125mm<br />
0.063mm<br />
.063 .125 .250 .500 1.00 2.00 4.00<br />
mm<br />
17
1<br />
2<br />
6<br />
ESSAI LOS ANGELES<br />
(LA)<br />
3 5000g<br />
14.0mm<br />
12.5mm<br />
10.0mm<br />
105°C<br />
L ’essai caractérise la résistance aux chocs d ’une fraction d/D de<br />
granulats.<br />
Après lavage et séchage, 5000g de fraction d/D sont placés dans un<br />
tambour avec <strong>des</strong> boulets d’acier, et subiss<strong>en</strong>t 500 rotations.<br />
Le % passant à 1,6mm est alors déterminé. C’est la valeur Los Angeles.<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
4<br />
Pour 10/14: 11 x<br />
LA = % < 1.6 mm<br />
5<br />
711 mm<br />
7 3780g<br />
(47 mm , 430 g)<br />
LA RESISTANCE<br />
1,6mm<br />
18
1<br />
2<br />
6<br />
3<br />
ESSAI MICRO DEVAL EN PRESENCE<br />
D ’EAU (MDE)<br />
500g<br />
14.0mm<br />
12.5mm<br />
10.0mm<br />
105°C<br />
L ’essai est réalisé sur une fraction d/D (10/14 sur l’exemple) de granulats<br />
coupés, lavés et séchés, recomposés par fraction.<br />
La prise d ’essai de 500g est placée dans une jarre avec une charge<br />
abrasive de billes d’acier (5000g pour le 10/14) et 2,5 l d’eau.<br />
Après 2 heures et 12 000 rotations, la jarre est ouverte et la fraction<br />
résiduelle inférieure à 1,6 mm est récupérée, lavée, séchée et pesée.<br />
La valeur MDE est le % passant à 1,6mm.<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
4<br />
5<br />
7<br />
MDE = % < 1.6 mm<br />
5000g<br />
200 mm<br />
378g<br />
(10 mm , 4 g)<br />
1.6 mm<br />
19
1<br />
3<br />
ESSAI PSV<br />
6,3mm<br />
(1) eau+Emeri<br />
grossier 180 min<br />
(2) eau+Emeri fin<br />
180 min<br />
320 rpm<br />
L ’essai est réalisé sur une fraction granulaire 6/10 calibré, déplaté.<br />
Après disposition <strong>des</strong> granulats dans un moule et collage avec de la<br />
résine, les éprouvettes subiss<strong>en</strong>t deux cycles de polissage, puis une<br />
mesure de rugosité résiduelle, à l ’aide du p<strong>en</strong>dule SRT, qui comparée à<br />
un granulat de référ<strong>en</strong>ce, donne la valeur PSV du granulat (45 < PSV < 65).<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
2<br />
4<br />
20
D<br />
D/1,25<br />
APLATISSEMENT FI<br />
Granulats déversés<br />
FI = % granulats pour lesquels G/E>1,58<br />
FI qualité du granulat<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
G<br />
déversé sur grille<br />
à f<strong>en</strong>tes D/1,58<br />
Refus: bonne forme<br />
Passant: mauvaise forme<br />
L<br />
Problèmes <strong>en</strong>g<strong>en</strong>drés<br />
•LA Résistance<br />
•Difficulté de compactage<br />
•Echecs <strong>en</strong> <strong>en</strong>duits<br />
E<br />
21
1<br />
2<br />
3<br />
ESSAI D’EQUIVALENT DE SABLE<br />
105°C<br />
0/2mm<br />
L ’essai se fait sur la fraction 0/2 <strong>des</strong> sables et graves (120 g)<br />
Après un lavage normalisé, le sable et les fines floculées sont laissés reposer 20 minutes.<br />
On mesure la hauteur de sable sédim<strong>en</strong>té h2 et la hauteur de sable propre plus fines floculées h1.<br />
Le rapport <strong>en</strong> pourc<strong>en</strong>tage SE est d’autant plus proche de 100 que le sable testé est propre (pas<br />
d’argile ou d’ultra fines).<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
4<br />
eau<br />
CaCl 2<br />
Glycerine<br />
120 (1 + w) g SE = 100 h 2 / h 1<br />
5<br />
h 1<br />
h 2<br />
h 2<br />
22
1<br />
2<br />
3<br />
MASSE DE BLEU<br />
213g<br />
105°C<br />
MB = g (MB) / kg (0/2 sec)<br />
0/2 mm ou 0/0.125mm<br />
Le résultat est exprimé <strong>en</strong> g de bleu par kg de 0/2 sec.<br />
L ’essai est réalisé sur la fraction 0/2mm <strong>des</strong> sables et graves, et caractérise l ’activité<br />
argileuse <strong>des</strong> fines.<br />
La prise d ’essai (<strong>en</strong>viron 200g) est pesée, placée dans un bécher avec 500ml d ’eau et le<br />
mélange est agité <strong>en</strong> perman<strong>en</strong>ce.<br />
La solution de bleu est ajoutée <strong>en</strong> doses de 5ml, jusqu’à saturation : apparition du halo bleu<br />
autour de la tâche sur le papier filtre.<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong><br />
Att<strong>en</strong>tion<br />
bitumineux<br />
cette<br />
:<br />
valeur<br />
formulation,<br />
est <strong>en</strong>viron<br />
fabrication,<br />
10<br />
mise<br />
fois<br />
<strong>en</strong><br />
supérieure<br />
place – Montréal<br />
à l ’anci<strong>en</strong>ne<br />
2006<br />
« VB »<br />
4<br />
5<br />
6<br />
5<br />
4<br />
MB<br />
10 g/L<br />
1<br />
3<br />
2<br />
23
Utilisation <strong>des</strong> granulats<br />
Note du CFTR n°10 (2005)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
24
Utilisation <strong>des</strong> granulats<br />
Note du CFTR n°10 (2005)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
25
Utilisation <strong>des</strong> granulats<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
26
Utilisation <strong>des</strong> granulats<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
27
Les liants hydrocarbonés<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
28
Les Liants Hydrocarbonés routiers<br />
LIANT : substance pour rassembler et maint<strong>en</strong>ir réunies les<br />
particules<br />
Colle pour :<br />
agglomérer <strong>des</strong> granulats (<strong><strong>en</strong>robés</strong>)<br />
fixer <strong>des</strong> gravillons (<strong>en</strong>duits)<br />
Imperméable pour étancher<br />
HYDROCARBONÉ : carbone + hydrogène<br />
Liant noir (par opposition aux liants hydrauliques « blancs »)<br />
ORIGINE<br />
Végétale :goudron (pyrogénation de la houille)<br />
Animale : bitume<br />
bitume natif (asphalte naturel)<br />
raffinage du pétrole<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
29
LE BITUME<br />
Connu depuis l'antiquité<br />
Aujourd'hui, provi<strong>en</strong>t ess<strong>en</strong>tiellem<strong>en</strong>t du pétrole<br />
PROPRIÉTÉS FONDAMENTALES<br />
Adhésif thermoplastique<br />
Imperméable à l'eau<br />
Viscoélastique<br />
Chimiquem<strong>en</strong>t peu réactif<br />
Non toxique (contrairem<strong>en</strong>t au goudron et<br />
dérivés)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
30
ut<br />
1000m 3 /H<br />
LE BITUME : distillation<br />
370°C<br />
120°C<br />
four tour<br />
atmosphérique<br />
175°C<br />
260°C<br />
Distillation<br />
Distillation<br />
atmosphérique<br />
atmosphérique<br />
Brut<br />
Brut<br />
<br />
<br />
.Gaz<br />
.Gaz<br />
.Ess<strong>en</strong>ces<br />
.Ess<strong>en</strong>ces<br />
.Keros<strong>en</strong>es<br />
.Keros<strong>en</strong>es<br />
.Gazoles<br />
.Gazoles<br />
.Résidu<br />
.Résidu<br />
atmosphérique<br />
atmosphérique<br />
=<br />
=<br />
Fioul<br />
Fioul<br />
(<<br />
(<<br />
400°C)<br />
400°C)<br />
gaz<br />
ess<strong>en</strong>ce<br />
white spirit<br />
carburéacteur<br />
pétrole lampant<br />
gas-oil<br />
brut réduit<br />
350°C<br />
400°C<br />
four tour<br />
sous vide<br />
Distillation<br />
Distillation<br />
sous<br />
sous<br />
vide<br />
vide<br />
(<<br />
(<<br />
50<br />
50<br />
mm<br />
mm<br />
Hg)<br />
Hg)<br />
Fioul<br />
Fioul<br />
<br />
<br />
.Gazole<br />
.Gazole<br />
léger<br />
léger<br />
.Distillat<br />
.Distillat<br />
léger<br />
léger<br />
.Distillat<br />
.Distillat<br />
lourd<br />
lourd<br />
.Bitume<br />
.Bitume<br />
Distillation<br />
Distillation<br />
directe<br />
directe<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
65°C 65 °C<br />
0,03bar 0,03 bar<br />
vers éjecteurs de vapeurs<br />
Désasphaltage<br />
Désasphaltage<br />
gas-oil<br />
distillats sous<br />
vide (Huiles)<br />
fuel lourd<br />
bitume<br />
Mélange<br />
Mélange<br />
31
Fabrication <strong>des</strong> gra<strong>des</strong> intermédiaires<br />
En faisant varier Pression, Température et Débit : obt<strong>en</strong>tion <strong>des</strong> différ<strong>en</strong>ts gra<strong>des</strong><br />
20/30<br />
Certificats de conformité : la fraction du mélange est vérifiée<br />
50/70<br />
70/100<br />
Certificats de qualité : le grade du bac est contrôlé<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
160/220<br />
32
COMPOSITION DES BITUMES<br />
Composition chimique<br />
• Carbone ≈ 80 %<br />
• Hydrogène ≈ 10 %<br />
• S, O, N, … < 10 %<br />
• V, Ni, Fe, …< 0,1 %<br />
Composition générique<br />
BITUME<br />
(+ n heptane)<br />
insoluble soluble<br />
ASPHALTENES MALTENES<br />
(chromatographie)<br />
RESINES<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
AROMATIQUES<br />
SATURES<br />
33
Propriétés mécaniques<br />
Le comportem<strong>en</strong>t mécanique dép<strong>en</strong>d non seulem<strong>en</strong>t de la température et<br />
mais aussi du temps de charge<br />
Solide élastique<br />
•basse température<br />
•faibles temps de charge<br />
GEL<br />
Réponse élastique<br />
(passage d’une roue sur un gravillon)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
Liquide visqueux<br />
•haute température<br />
•longs temps de charge<br />
SOL<br />
Réponse visqueuse<br />
(fluage)<br />
0 h 10 h<br />
34
Bitumes purs<br />
Bitumes durs<br />
Bitumes modifiés<br />
Bitumes spéciaux<br />
Bitumes oxydés<br />
Bitume fluxés<br />
Liants hydrocarbonés<br />
Définitions et Classifications<br />
de distillation directe, aucun ajout <strong>des</strong>tiné à <strong>en</strong> modifier la<br />
consistance.<br />
de grade inférieur au 20/30 (au s<strong>en</strong>s de la norme EN 12591), souv<strong>en</strong>t<br />
obt<strong>en</strong>us par « soufflage à l ’air » après distillation directe.<br />
ajout d’ag<strong>en</strong>ts chimiques (caoutch., polymères,...) <strong>des</strong>tinés à modifier<br />
les propriétés rhéologiques<br />
obt<strong>en</strong>us selon un procédé spécial <strong>en</strong> raffinerie, liants de synthèse (<br />
liants « multigrade », liants clairs, ….<br />
réaction avec l’air à température élevée + catalyseur<br />
(usage industriel)<br />
amollis par l’addition d’huile de fluxage de faible volatilité (origine<br />
pétrolière ess<strong>en</strong>tiellem<strong>en</strong>t)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
35
MISE EN ŒUVRE DU BITUME<br />
IL FAUT ABAISSER LA VISCOSITE<br />
TECHNIQUE<br />
DE MISE EN OEUVRE<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
OBTENTION DU LIANT FINAL<br />
Chauffage Refroidissem<strong>en</strong>t<br />
Mélange<br />
avec un fluxant<br />
Mise <strong>en</strong> émulsion<br />
Mousse de bitume<br />
Evaporation partielle<br />
du fluxant<br />
Rupture de l’émulsion<br />
Coalesc<strong>en</strong>ce/Evacuation de l ’eau<br />
Injection d’air et d’eau lors de<br />
l’utilisation<br />
36
CARACTERISATION DES BITUMES<br />
CARACTERISATION CONVENTIONNELLE<br />
Basée ess<strong>en</strong>tiellem<strong>en</strong>t sur <strong>des</strong> essais « empiriques » validés pour<br />
les bitumes purs par l’observation du comportem<strong>en</strong>t in-situ.<br />
CARACTERISATION « AVANCEE »<br />
Recherche d'essais mesurant effectivem<strong>en</strong>t un niveau de performance<br />
<strong>en</strong> relation avec les diverses fonctionnalités de la chaussée (capacité<br />
portante, résistance à l’orniérage, la fatigue, au vieillissem<strong>en</strong>t, …)<br />
Cette caractérisation est basée sur la mesure de grandeurs<br />
« rhéologiques »<br />
(la rhéologie est la sci<strong>en</strong>ce traitant de l’écoulem<strong>en</strong>t <strong>des</strong> matériaux<br />
sous l’effet de diverses sollicitations)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
37
LE BITUME : essais conv<strong>en</strong>tionnels<br />
Les systèmes syst mes « conv<strong>en</strong>tionnels » de caractérisation, caract risation, développ d veloppés<br />
pour les bitumes purs, couvr<strong>en</strong>t trois types de propriétés propri s :<br />
CONSISTANCE (fonction de la température)<br />
temp rature)<br />
- Pénétrabilité<br />
- Point de Ramollissem<strong>en</strong>t Bille & Anneau<br />
- Point de FRAASS<br />
- Viscosité<br />
PROPRIETES SPECIFIQUES<br />
- T<strong>en</strong>ue au vieillissem<strong>en</strong>t<br />
- T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> paraffines (susceptibilité thermique, adhésivité)<br />
PROPRIETES LIEES A LA MISE EN OEUVRE<br />
- D<strong>en</strong>sité<br />
- Point d ’éclair<br />
- T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> insolubles<br />
- Viscosité<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
38
CONSISTANCE DU BITUME<br />
LA CONSISTANCE DÉPEND D PEND DE LA TEMPÉRATURE TEMP RATURE !<br />
Point de FRAASS<br />
Point de<br />
Pénétrabilité<br />
Ramollissem<strong>en</strong>t<br />
Viscosité<br />
°C mm/10 °C<br />
mPa.s<br />
0°C<br />
25°C<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
60°C<br />
135°C<br />
39
100g<br />
LE BITUME : essai de pénétrabilité<br />
Norme EN 1426<br />
h <strong>en</strong> 1/10 de mm = pénétrabilité<br />
à 25°C<br />
100g<br />
avant après 5 secon<strong>des</strong><br />
Classes 20/30 35/50 50/70 70/100 160/220<br />
Péné<br />
(1/10mm)<br />
20/30 35/50 50/70 70/100 160/220<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
40
liant<br />
T début = 5°C<br />
LE BITUME : essai bille et anneau<br />
Norme EN 1427<br />
bille<br />
anneau<br />
T bille et anneau<br />
avant après<br />
Chauffage + agitation<br />
(+ 5°C/min)<br />
Classes 20/30 35/50 50/70 70/100 160/220<br />
TBA (°C) 55/63 50/58 46/54 43/51 35/43<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
41
1000<br />
100<br />
85<br />
20<br />
10<br />
L'indice de pénétrabilité du bitume<br />
Pénétrabilité<br />
(1/10 mm)<br />
log P = aT + b<br />
Bitume 1<br />
b 10 20 30 40 50 60 70<br />
log P1 – log P2<br />
T1 – T2<br />
= 1<br />
50<br />
20 – IP<br />
x<br />
10 + IP<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
a<br />
Bitume 2<br />
(moins susceptible que le 1)<br />
Température (°C)<br />
20 – 500 a<br />
IP =<br />
50 a + 1<br />
Permet de mesurer la susceptibilité thermique <strong>des</strong> bitumes<br />
42
LE BITUME : essai de FRAASS<br />
EN 12593<br />
Film de bitume sur une lame d’acier<br />
θ : 1°C / min<br />
⇒ θ FRAASS<br />
Refroidissem<strong>en</strong>t de l’échantillon,<br />
puis flexions successives<br />
à différ<strong>en</strong>tes températures<br />
Cet essai n’est pas ret<strong>en</strong>u au niveau français<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
43
Mesures de viscosité<br />
Viscosité : propriété d’un fluide d’opposer une résistance à tout déplacem<strong>en</strong>t<br />
ou changem<strong>en</strong>t de forme<br />
épaisseur S<br />
Force<br />
Vitesse<br />
Viscosité η = Contrainte de Cisaillem<strong>en</strong>t / taux de cisaillem<strong>en</strong>t<br />
= (F/S)/(V/e) <strong>en</strong> mPa.s (Cpo –c<strong>en</strong>tipoise)<br />
Viscosité préconisée (bitumes purs):<br />
•Enrobage : 150 mPa.s<br />
•Limite pompabilité : 1500 mPa.s<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
Cône - plan Cylindres coaxiaux<br />
44
LE BITUME : essai RTFOT<br />
RTFOT = Rollingthinfilm –ov<strong>en</strong>test<br />
Norme NF EN12607-1<br />
Conditions : m = 35 g T=163°C 15 tours/min - 75 min<br />
débit de l'air = 4 l/min<br />
Classes<br />
Variation de masse, maximum, ± (%)<br />
Pénét. restante après durciss., minimum (%)<br />
Point de ram. après durciss., minimum (°C)<br />
Augm<strong>en</strong>tation du point de ram., maximum (°C)<br />
thermocouple<br />
Bouteilles porte<br />
échantillon<br />
Arrivée d’air<br />
20/30<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
0,5<br />
55<br />
57<br />
8<br />
35/50<br />
0,5<br />
53<br />
52<br />
8<br />
50/70<br />
0,5<br />
50<br />
48<br />
9<br />
70/100<br />
0,5<br />
46<br />
45<br />
9<br />
Etuve<br />
160/220<br />
0,5<br />
37<br />
37<br />
11<br />
45
Essai RTFOT<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
46
LE BITUME : point d'éclair<br />
Norme NF EN 22592<br />
veilleuse<br />
Classes<br />
Point d'éclair, minimum (°C)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
<strong>en</strong> vase ouvert<br />
thermomètre<br />
chauffage<br />
20/30<br />
240<br />
35/50<br />
240<br />
vase de bitume<br />
50/70<br />
230<br />
70/100<br />
230<br />
160/220<br />
220<br />
47
1.03<br />
1.02<br />
1.01<br />
1.00<br />
0.99<br />
0.98<br />
0.97<br />
0.96<br />
0.95<br />
0.94<br />
0.93<br />
0.92<br />
0.91<br />
0.90<br />
0.89<br />
0.88<br />
Corrélation d<strong>en</strong>sité - température<br />
Masse volumique (g/cm 3)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
Température (°C)<br />
25 50 75 100 125 150 175 200 225<br />
Péné :<br />
15<br />
50<br />
100<br />
200<br />
(1/10mm<br />
)<br />
48
Pénétrabilité à 25 °C<br />
Solubilité, minimum<br />
LE BITUME : les classes<br />
Norme NF EN 12591<br />
Caractéristiques<br />
Point de ramollissem<strong>en</strong>t<br />
Résistance au durcissem<strong>en</strong>t RTFOT à 163<br />
°C<br />
- variation de masse, maximum ±<br />
- pénétrabilité restante<br />
après durcissem<strong>en</strong>t, minimum<br />
- point de ramollissem<strong>en</strong>t<br />
après durcissem<strong>en</strong>t, minimum<br />
-augm<strong>en</strong>tation du point<br />
de ramollissem<strong>en</strong>t, maximum<br />
Point d'éclair, minimum<br />
T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> paraffines, maximum<br />
%(m/m)<br />
EN 12592<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
U<br />
1/10mm<br />
°C<br />
%<br />
%<br />
%<br />
°C<br />
°C<br />
%(m/m)<br />
Méthode<br />
normalisée de<br />
référ<strong>en</strong>ce<br />
EN 1426<br />
EN 1427<br />
EN 12607-1<br />
EN 12607-1<br />
EN 1426<br />
EN 1427<br />
EN 1427<br />
EN 22592<br />
EN 12606-2<br />
20/30<br />
20-30<br />
55-63<br />
0,5<br />
55<br />
57<br />
8<br />
240<br />
99,0<br />
4,5<br />
35/50<br />
35-50<br />
50-58<br />
0,5<br />
53<br />
52<br />
8<br />
240<br />
99,0<br />
4,5<br />
Classes les plus appropriées<br />
<strong>en</strong> <strong>France</strong><br />
50-70<br />
46-54<br />
0,5<br />
50<br />
48<br />
9<br />
230<br />
99,0<br />
4,5<br />
70/100<br />
70-100<br />
43-51<br />
0,5<br />
46<br />
45<br />
9<br />
230<br />
99,0<br />
4,5<br />
160/220<br />
Une norme (prEN 13924) concernant les bitumes durs (10/20 et 15/25) est <strong>en</strong> préparation<br />
50/70<br />
160-220<br />
35-43<br />
0,5<br />
37<br />
37<br />
11<br />
220<br />
99,0<br />
4,5<br />
49
T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> paraffines,maximum<br />
Viscosité dynamique à 60 °C,<br />
minimum<br />
Viscosité cinématique à 135 °C,<br />
minimum<br />
Point de Fragilité Fraass,<br />
maximum<br />
Résistance au durcissem<strong>en</strong>t<br />
Une <strong>des</strong> options suivantes peut être<br />
choisie :<br />
1-Augm<strong>en</strong>tation du point de<br />
ramollissem<strong>en</strong>t, maximum<br />
2-Augm<strong>en</strong>tation du point de<br />
ramollissem<strong>en</strong>t, maximum et du<br />
point de Fraass, maximum<br />
3-Augm<strong>en</strong>tation du point de<br />
ramollissem<strong>en</strong>t, maximum et de<br />
l’indice de pénétrabilité minimum<br />
maximum<br />
Bitumes purs : Conditions nationales<br />
particulières Classes de pénétrabilité de 20 à 330<br />
Norme NF EN 12591<br />
Unité<br />
%m/m<br />
Pa-s<br />
mm²/s<br />
°C<br />
°C<br />
°C<br />
°C<br />
Méthode<br />
d’essai<br />
EN 12606-1<br />
EN 12606-2<br />
EN 12596<br />
EN 12595<br />
EN 12593<br />
EN 12607-1<br />
ou<br />
EN 12607-3<br />
EN 1427<br />
EN 1427<br />
EN 12593<br />
EN 1427<br />
annexe B<br />
20/30<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
2,2<br />
4,5<br />
440<br />
530<br />
8<br />
10<br />
10<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
30/45<br />
2,2<br />
4,5<br />
260<br />
400<br />
-5<br />
8<br />
11<br />
-5<br />
11<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
35/50<br />
2,2<br />
4,5<br />
225<br />
370<br />
-5<br />
8<br />
11<br />
-5<br />
11<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
40/60<br />
2,2<br />
4,5<br />
175<br />
325<br />
-7<br />
9<br />
11<br />
-7<br />
11<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
Classes<br />
50/70<br />
2,2<br />
4,5<br />
145<br />
295<br />
-8<br />
9<br />
11<br />
-8<br />
11<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
70/100<br />
2,2<br />
4,5<br />
90<br />
230<br />
-10<br />
9<br />
11<br />
-10<br />
11<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
100/150<br />
2,2<br />
4,5<br />
55<br />
175<br />
-12<br />
10<br />
12<br />
-12<br />
12<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
160/220<br />
2,2<br />
4,5<br />
30<br />
135<br />
-15<br />
11<br />
12<br />
-15<br />
12<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
250/330<br />
2,2<br />
4,5<br />
18<br />
100<br />
-16<br />
11<br />
12<br />
-16<br />
12<br />
-1,5<br />
+0,7<br />
Pays<br />
dans lesquels<br />
les propriétés<br />
s’appliqu<strong>en</strong>t<br />
AT,DK,DE,FR,GR<br />
AT,DK,IS,NL,NO,<br />
CH,SE<br />
AT,BE,DK,GB,IS,<br />
FI,NL,NO,PT,CH,SE<br />
AT,BE,CZ,DK,ES,FI,<br />
DE,IS,IT,NO,CH,SE<br />
AT,DK,FR,DE,IS,<br />
NO,PT,SE<br />
CZ,IT<br />
BE,ES,NL,CH,GR<br />
50
Bitumes durs : pr EN 13924<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
51
BITUMES POLYMERES<br />
Propriétés caractéristiques<br />
• Augm<strong>en</strong>tation de la viscosité<br />
• Amélioration de la cohésion<br />
• Diminution de la susceptibilité thermique<br />
• Amélioration <strong>des</strong> propriétés rhéologiques<br />
• Amélioration de l 'adhésivité passive (meilleure<br />
résistance au dés<strong>en</strong>robage sur la chaussée)<br />
Les <strong><strong>en</strong>robés</strong> bitumineux : formulation, fabrication, mise <strong>en</strong> place – Montréal 2006<br />
52
BITUMES POLYMERES<br />
DEFINITIONS<br />
- Polymère: Un polymère est une substance constituée de<br />
macromolécules dont la structure est<br />
caractérisée par la répétition d'un ou plusieurs<br />
motifs monomères<br />
- Copolymère:Un copolymère est un polymère particulier<br />
r<strong>en</strong>fermant plusieurs monomères différ<strong>en</strong>ts. Par<br />
exemple, le copolymère EVA est composé de<br />
monomères d'éthylène et d'acétate de vinyle.<br />
- Réticulation:La réticulation est la formation de liaisons<br />
chimiques suivant les différ<strong>en</strong>tes directions de<br />
l'espace, qui conduit à la formation d'un réseau.<br />
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THERMOPLASTIQUES ELASTOMERES<br />
Copolymères Styrène-Butadiène : SBS / SB / SBR / SEBS<br />
Copolymère Styrène-Isoprène-Styrène : SIS<br />
THERMOPLASTIQUES PLASTOMERES<br />
LATEX<br />
BITUMES POLYMERES<br />
Les polymères les plus utilisés<br />
Copolymères d’éthylène : EVA / EMA / EBA<br />
Polyisobutylène : PIB (amélioration prop. à froid)<br />
( Emulsion de caoutchouc)<br />
Polychloroprène / SBR / Caoutchouc naturel<br />
Additif : POUDRETTE DE CAOUTCHOUC<br />
(Recyclage <strong>des</strong> pneumatiques)<br />
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BITUMES POLYMERES<br />
Recherche du « Liant Idéal »<br />
LA NOTION D ’INTERVALLE INTERVALLE DE PLASTICITE<br />
Température de<br />
ramollissem<strong>en</strong>t<br />
Plage <strong>des</strong><br />
températures<br />
de service<br />
Température de<br />
fragilité<br />
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Liant trop mou =<br />
ORNIERAGE / RESSUAGE<br />
CONSISTANCE<br />
SATISFAISANTE<br />
Liant trop rigide =<br />
FISSURATION / REJETS<br />
55
BITUMES POLYMERES<br />
Domaines d’emploi<br />
<strong>en</strong>duits superficiels (bitumes fluxés ou émulsions)<br />
fort trafic<br />
forte sinuosité<br />
réduction <strong>des</strong> risques d'échec dans <strong>des</strong> conditions<br />
d'applications limitées<br />
couches d'accrochage (émulsions)<br />
<strong><strong>en</strong>robés</strong> (liants chauds)<br />
BBDr, BBUM, BBTM<br />
procédés spéciaux<br />
complexes anti-remontée de fissures<br />
membranes d'étanchéité<br />
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BITUMES POLYMERES<br />
Procédés de fabrication<br />
MELANGE PHYSIQUE<br />
RETICULATION IN-SITU<br />
Bitume + copolymère de faible masse moléculaire (mélange physique)<br />
Puis réticulation in-situ du copolymère par greffage chimique<br />
(par ex. avec du soufre) exemple : le STYRELF<br />
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Polymère<br />
Liants modifiés – Polymères<br />
Huiles<br />
Gonflem<strong>en</strong>t<br />
du polymère<br />
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Matrice bitume<br />
- <strong>en</strong>viron 3 % de polymères<br />
- utilisation routière<br />
(Phase continue bitume)<br />
Matrice polymère<br />
+ de 6 % de polymères<br />
(Phase continue polymère)<br />
58
Polymères < 3 % :<br />
matrice bitume<br />
BITUMES POLYMERES<br />
Mélanges physiques<br />
•Cohésion ↑<br />
•Susceptibilité thermique ↓<br />
•Propriétés rhéologiques ↑<br />
•Stabilité au stockage ?<br />
MICROSTRUCTURE<br />
100μm<br />
Polymères ~ 5 % :<br />
deux phases continues<br />
•Cohésion ↑↑<br />
•Propriétés<br />
rhéologiques↑↑<br />
•Stockage ??<br />
•Histoire thermique ???<br />
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Polymères > 7 % :<br />
matrice polymère<br />
•Cohésion ↑↑↑<br />
•Propriétés rhéologiques<br />
↑↑↑<br />
•Stockage ???<br />
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BITUMES POLYMERES<br />
Mélanges physiques NF EN 13399<br />
COMPATIBILITE - STABILITE AU STOCKAGE<br />
Liant chaud<br />
180 °C<br />
3 jours<br />
165 °C<br />
5 jours<br />
160 °C<br />
1 mois<br />
haut<br />
bas<br />
• Température et temps de stockage<br />
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TBA, Visco, G*, ...<br />
% polymère<br />
TBA, Visco, G*, ...<br />
% polymère<br />
UN PROBLEME DE CINETIQUE CONDITIONNE PAR :<br />
• T<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> polymère<br />
• Différ<strong>en</strong>ce de d<strong>en</strong>sité <strong>en</strong>tre les phases<br />
• Solubilité du polymère, microstructure<br />
• Géométrie et taille du récipi<strong>en</strong>t !<br />
60
BITUMES POLYMERES<br />
Réticulation in-situ<br />
Bi<strong>en</strong> maîtris ma trisée, e, la réticulation r ticulation in-situ in situ permet la réalisation<br />
r alisation<br />
d’un un réseau r seau polymère polym re fin et homogène. homog ne. D’où D :<br />
MICROSTRUCTURE<br />
Une très tr s bonne stabilité stabilit au stockage<br />
Des propriétés propri s mécaniques m caniques amélior am liorées es<br />
FORCE<br />
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BITUME PUR<br />
MELANGE PHYSIQUE<br />
APRES RETICULATION<br />
DEFORMATION<br />
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Liants modifiés : retour élastique<br />
NF EN 13398<br />
Éprouvette initiale : L 0= 30 mm<br />
L 1<br />
L 0<br />
<br />
RE =100-((L 1 +L 2 -L 0 )/200)x100<br />
(% de 0 à 100%)<br />
L 2<br />
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à 50 mm/min à 25°C<br />
•Etirem<strong>en</strong>t 200 mm<br />
•Puis coupure au milieu<br />
et att<strong>en</strong>te 1 heure<br />
RE dép<strong>en</strong>d du type de polymère utilisé<br />
(favorise les SBS)<br />
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Bitume : Adhésivité - Cohésivité<br />
Adhésivité<br />
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Granulat<br />
Cohésivité<br />
Liant<br />
Support<br />
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Trajectoire<br />
de l'arête<br />
Bitume : cohésivimètre VIALIT<br />
NF EN 13588<br />
Impact<br />
Cube métallique<br />
Liant<br />
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Point de choc<br />
Position de départ<br />
Cadran gradué<br />
Remontée<br />
après choc<br />
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1,3<br />
1,0<br />
0,7<br />
0,5<br />
0,3<br />
0,1<br />
Interprétation de la cohésion<br />
Cohésion<br />
J/cm²<br />
C M<br />
CM Δ T Δ T<br />
Bitume pur Bitume modifié<br />
18 35<br />
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T °C<br />
2 critères : → Cohésion maximale C M<br />
→ Intervalle de température (ΔT) pour C ≥ 0,5 J/cm²<br />
65
Adhésivité liant - granulat<br />
Adhésivité active = mouillabilité<br />
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Liant<br />
Eau<br />
Adhésivité passive = résistance au dés<strong>en</strong>robage<br />
66
BITUMES POLYMERES<br />
Comm<strong>en</strong>t choisir ?<br />
Critères de choix :<br />
le niveau de modification nécessaire<br />
le site de production<br />
les cad<strong>en</strong>ces du chantier<br />
les quantités<br />
les équipem<strong>en</strong>ts de la c<strong>en</strong>trale d'<strong>en</strong>robage :<br />
stockage, brassage, possibilité d'utiliser <strong>des</strong><br />
additifs<br />
le prix<br />
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Liants modifiés : conditions d'emploi<br />
Liants modifiés ≠ bitumes purs<br />
Précautions d'emploi spécifiques :<br />
conditions de stockage<br />
température de pompabilité<br />
température d'<strong>en</strong>robage<br />
température de mise <strong>en</strong> œuvre<br />
vieillissem<strong>en</strong>t<br />
viscosité plus élevée<br />
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Additifs <strong>en</strong> c<strong>en</strong>trale<br />
Types d'additifs :<br />
-Gilsonite (poudre d'asphalte naturel)<br />
-Fibres<br />
-Polyéthylène (PE)<br />
utilisés uniquem<strong>en</strong>t<br />
pour ajout <strong>en</strong> c<strong>en</strong>trale<br />
Petits chantiers - Sacs thermofusibles (ou <strong>en</strong> vrac)<br />
C<strong>en</strong>trales discontinues (ou continues avec anneau de recyclage)<br />
Gilsonite : Bitume 50/70 + 0,7 ppc / granulats<br />
Fibres cellulosiques : Bitume 50/70 + 0,3 ppc fibres /<br />
granulats<br />
PE : Bitume 35/50 + 0,6 ppc PE / granulats<br />
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Valeurs<br />
indicatives<br />
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LIANTS DE SYNTHESE<br />
Qualités disponibles <strong>en</strong> <strong>France</strong> : 25/35, 35/50, 50/70,<br />
70/100<br />
Base (végétale ou pétrolière) de résine et huile avec ou<br />
sans polymère<br />
Liant de synthèse<br />
Enrobés clairs ou colorés<br />
BBTM, BBM, BBSG<br />
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LIANTS DE SYNTHESE<br />
Plus grande susceptibilité thermique que le bitume<br />
classique<br />
Moindre vieillissem<strong>en</strong>t à l ’<strong>en</strong>robage<br />
Excell<strong>en</strong>te t<strong>en</strong>ue à l ’eau<br />
Excell<strong>en</strong>te adhésivité sur toutes natures de granulats<br />
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Excell<strong>en</strong>te maniabilité de l’<strong>en</strong>robé<br />
ou de l’asphalte coulé<br />
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ENROBES COLORES<br />
Enrobé rouge au bitume classique pigm<strong>en</strong>té à l ’oxyde<br />
de fer (5 à 7 ppc)<br />
Enrobé rouge ou vert au bitume pigm<strong>en</strong>table de faible<br />
t<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> asphaltènes, pigm<strong>en</strong>tés à l ’oxyde de fer (3 à<br />
5 ppc) ou à l ’oxyde de chrome (4 à 7 ppc)<br />
Enrobé coloré au liant de synthèse par différ<strong>en</strong>ts<br />
oxy<strong>des</strong> (fer,chrome, fer, cobalt) <strong>en</strong> faible quantité (0,5-<br />
2 ppc), translucide <strong>en</strong> film mince, sans asphaltènes,<br />
év<strong>en</strong>tuellem<strong>en</strong>t modifié polymères<br />
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LIANTS « ANTI-KEROSENE »<br />
3 TYPES :<br />
- Liants spéciaux d’origine pétrolière avec<br />
polymère qui résist<strong>en</strong>t à <strong>des</strong> projections de carburants<br />
- Liants à base de goudron offr<strong>en</strong>t une bonne<br />
résistance mais pos<strong>en</strong>t <strong>des</strong> problèmes toxicologiques<br />
- Liants à base de résines : époxy, acrylique …<br />
efficaces mais très coûteux et d’utilisation limitée<br />
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