Constituants des enrobés en France

Constituants des enrobés
en France
Granulats
Liants hydrocarbonés
Additifs
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
1

Les granulats
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
2

PLAN DE LA NORME XP P 18-545
Article 1 : domaine d’application
Article 2 : références normatives
Article 3 : symboles utilisés dans les EN et ce document
Article 4 : termes et définitions
Article 5 : essais alternatifs et dispositions particulières de caractérisation des granulats
Article 6 : critères de conformité appliqués aux contrôles effectués par le fournisseur et l’acquéreur
Article 7 - granulats pour chaussées : couches de fondation, base, liaison
Article 8 - granulats pour chaussées : couches de roulement utilisant des liants hydrocarbonés
Article 9 - granulats pour chaussées : béton de ciment
Article 10- granulats pour bétons hydrauliques et mortiers
Article 11- Granulats pour voies ferrées :assises
Article 12- Granulats pour voies ferrées : ballasts et gravillons de soufflage
Article 13- granulats légers pour bétons hydrauliques
Article 14- enrochements
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3

DEFINITIONS
Naturel Aucune autre transformation que mécanique
Artificiel Origine minérale résultant d’un procédé industriel
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Granulat =
Matériau granulaire
Recyclé Traitement d’1 matière inorganique précédemment utilisée dans la construction
Classe granulaire d/D = granulat de dimension inférieure (d) et de dimension supérieure (D)
TERME
FILLER
FINES
SABLE
GRAVILLON
GRAVE
DEFINITION
La plupart des grains passent au tamis de 0,063mm
Fraction granulométrique d’un granulat qui passe au tamis de
0,063mm
Mélanges bitumineux et enduits: D ≤ 2 mm
Matériaux traités et non traités 0/6,3mm
Mélanges bitumineux et enduits: d ≥ 2mm et D ≤ 45 mm
Matériaux traités et non traités : d ≥ 1mm et D > 2 mm
Granulats formés d’1 mélange de gravillons et de sable
(peut provenir d’1 mélange ou d’1 fabrication directe)
4

CARACTERISTIQUES
Intrinsèques des gravillons et de
la fraction gravillon des graves
De friabilité pour la fraction sable
De fabrication des gravillons
De fabrication des sables et
graves
D’Angularité des gravillons et des
sables alluvionnaires et marins
De sensibilité au gel
De masse volumique des
gravillons sables et graves
Des Fillers des sables et graves
pour enrobés d’assise et de
liaison
Complémentaires pour recyclés
Complémentaires pour granulats
de laitier
CARACTERISTIQUES – ESSAIS ET
CODES
ARTICLE 7 (Fondation, base et liaison)
ESSAIS
LA
MDE
Granularité
Teneur en fines
Aplatissement
Granularité
Propreté
Analyse visuelle
Vitesse d’écoulement
Essai d’absorption d’eau
Masse volumique des
granulats préséchés
Granularité, masse
volumique, MB, porosité
Rigden, ΔT bille et
anneau
Teneur en sulfates
Désintégration volumique
et des silicates
biocalciques et de fer
CODES
De B à F
De III à V
De a à d
De Ang 1 à Ang 4
Valeur sur FTP
De Ssa à Ssc
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ARTICLE 8 (Roulement en liant bitumineux)
ESSAIS
LA MDE
PSV
Friabilité des sables
Granularité
Teneur en fines
Aplatissement
Granularité
Propreté
Analyse visuelle
Vitesse d’écoulement
Essai d’absorption d’eau
Masse volumique des
granulats préséchés
Granularité, masse
volumique, MB, porosité
Rigden, ΔT bille et anneau
Désintégration volumique et
des silicates biocalciques et
de fer
CODES
De A à C
De I à III
a
Valeur sur FTP
5

CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES ET DE
FABRICATION
CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES DES
GRAVILLONS ET DE LA FRACTION GRAVILLON
DES GRAVES
Résistance à la fracturation par choc
Essai Los angeles
Résistance à l ’usure par abrasion/attrition
Essai Micro Deval en
présence d ’Eau
Résistance au polissage (microrugosité)
Mesure du coefficient de
polissage accéléré PSV
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION DES
GRAVILLONS
Composition Analyse granulométrique
Aplatissement
Propreté
Les enrobés Qualitébitumineux de A (les meilleurs) : formulation, à F fabrication, (les moins mise bons) en place – Montréal Qualité 2006de
I (les meilleurs) à V (les moins bons)
2D
1,4D
D
D/1,4 ou D/2
d
d/2
0% de refus
2% maxi de refus
5% de passant maxi
FI
Limites imposées
et étendue de
fabrication imposée
6

CLASSES DE RESISTANCE MECANIQUE POUR
ASSISE ET COUCHE DE LIAISON ART. 7
50
MDE F
45
40
35
30
25
20
15
10
E
D
C
B
15
Calcaires
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20
Calcaires
durs
éruptifs
25 30 35 40 45 50
Alluvionnaires Silico- Calcaires
La dureté est fonction du % de calcaire
variation de B à D
LA
7

MDE
25
20
15
10
CLASSES DE RESISTANCE MECANIQUE POUR
COUCHES DE ROULEMENT AUX LIANTS
HYDROCARBONES ART. 8
15
20
C
A si Vsi PSV=56
B si Vsi PSV=50
Vsi=valeur spécifiée inférieure
25 30
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LA
Les calcaires durs ont un PSV maximum de l ’ordre
de 46
En couche de liaison (art 7) ils sont catégorie C
En couche de roulement (art 8) ils ne sont pas admis
Les éruptifs peuvent être A ou B ou C
8

CARACTERISTIQUES DE
FABRICATION
• Fuseau de spécification:
•limité par Li et Ls (spécifiés dans la norme)
•Régularité de la production : Fuseau de régularité
•limité par Vsi et Vss, Vss - Vsi = e (étendue donnée par la norme)
•le carrier se fixe Vss et Vsi et s'engage dessus
•Fuseau de fabrication
•Caractérisé par Xf et sf Xf: moyenne de fabrication
sf: écart type
•Domaine d'acceptation:
•Moins de 15 résultats: tous les x i à l'intérieur du fuseau de régularité
•Plus de 15 résultats
•Chacun des résultats doit être compris entre les valeaurs Vss et Vsi +- l'incertitude
des essais
•Le fuseau de fabrication doit être contenu dans le fuseau de régularité.
Ls
Fuseau de
spécifications
Li
Fuseau de
régularité
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Vss
Vsi
x r
e
x f
exemple de fuseau
de fabrication
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CARACTERISTIQUES DE FABRICATION
DES GRAVILLONS
Granulats pour chaussée : fondation, base et liaison
code 2*D 1.4*D D
Granularité
D/1.4
(2)
III Ls 99
Ls 20
Li 85 (1) Ls 80 Ls 70 Ls 70 Li 0
Vsi Vsi 98 e10 (± 5) Li 25 ou Li 20 Li 20 e 10 (± 5)
IV 100
Ls 99 e 30(±15) e 30(±15) e 35 (±17.5) Ls 20
Li 80
Li 0
e10 (± 5)
e 15 (± 7.5)
V FTP renseignées
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D/2
(3)
(1) : Li= 80 si D ≤ 2*d ou si utilisation en GTLH ou GNT
(2) : si 2 ≤ D/d

CARACTERISTIQUES DE FABRICATION
DES GRAVILLONS
Granulats pour chaussée: Roulement
Code
Granularité
Teneur FI
2*D 1.4*D D D/1.4 (2) d d/2 en fines
I Vss 0.5 Vss15
Ls 99 Ls 80 Ls 70 Ls 20 (3)
(5)
II Vsi Vsi 98 Li 85(1) Li 25 ou Li 20 Li 0 Vss 5 Vss 0.5 Vss20
100 e10 (± 5) e 30(±5) e 30(±5) e 10 (± 5) (4)
(5)
III
Vss 1 Vss25
(1): sur les gravillons de classe granulaire serrés d/D où D ≤ 2*d, le passant à D de la catégorie
G C 85/20 est abaissé à 80 %
(2): si 2 ≤ D/d < 4
(3) : Ls 15 si emploi en formule discontinue ; la valeur Ls =15 doit être indiquée sur la FTP
(4) : Vss 2 si emploi en formule discontinue ; la valeur Vss =2 doit être indiquée sur la FTP
(5) : Vss est majorée de 5 si D ≤ 6.3 mm.
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LES CRITERES CLASSANTS DES GRAVES ET
DES SABLES
Propreté
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION
Composition Granulométrique
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2D
1,4D
D
D/2
0,063
0% de refus
MB Valeur de bleu
ou
2% maxi de refus
Limites imposées
et étendue de fabrication imposée
SE Equivalent de sable
Etendue de fabrication imposée
Les graves et sables les mieux fabriquées sont classées a, les moins bien fabriquées sont classées d
12

ASSISES
Granularité:
Propreté:
CARACTERISTIQUES DE FABRICATION DES
SABLES ET GRAVES
•Fuseau - Spécification
•Etendue
•Equivalent de sable à 10% de fines ou SE
•Ou Valeur au Bleu MB
4 catégories de sables ou graves : a, b, c, d...
Code 2*D 1.4*D D D/2
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0.063 MB ou SE
a Ls 99
Vss 2 Vss 60
b
Li 85
Vss 2.5 Vss 50
Vsi Vsi 98 e10 (± e 20 e 6 (± 3)
100
5) (± 10)
c
Ls 99
Li 80
e10 (±
5)
Vss 3 Vss 40
d FTP renseignées
ROULEMENT
13

LA FICHE
TECHNIQUE
PRODUIT FTP
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CARACTERISTIQUES COMPLEMENTAIRES
INDICE DE CONCASSAGE ET RAPPORT DE
CONCASSAGE
Concerne les matériaux alluvionnaires
40% 30% 30%
20mm
de
30mm 40mm
IC = pourcentage de matériau > Ds dans le matériau d ’origine
RC = de/Ds RC= 1
RC= 2
Plus IC plus les grains se bloquent
Difficulté de compactage
Traficabilité du chantier
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60mm
De
Matériau entrant dans l'installation
IC= 30
IC= 60
IC= 100
IC= 100
sortie 0/40
0/Ds
Sortie 0/30
Sortie 0/20
Sortie 0/10
Plus RC plus les arêtes sont vives
Frottement interne
Orniérage
15

CARACTERISTIQUES COMPLEMENTAIRES
La norme XP P 18-545 utilise d’autres essais pour caractériser l’angularité:
NF EN 933-5: Visuel Détermination du pourcentage de surfaces cassées dans
les gravillons
NF EN 933-6: Coefficient d’écoulement des granulats
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1
2
ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE
3
513.7g
105°C
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4
5
6
0.063mm
7
Tôle perforées si >4mm
% de passants X % cumulés
100
80
60
40
20
0
4.00mm
2.00mm
1.00mm
0.500mm
0.250mm
0.125mm
0.063mm
.063 .125 .250 .500 1.00 2.00 4.00
mm
17

1
2
6
ESSAI LOS ANGELES
(LA)
3 5000g
14.0mm
12.5mm
10.0mm
105°C
L ’essai caractérise la résistance aux chocs d ’une fraction d/D de
granulats.
Après lavage et séchage, 5000g de fraction d/D sont placés dans un
tambour avec des boulets d’acier, et subissent 500 rotations.
Le % passant à 1,6mm est alors déterminé. C’est la valeur Los Angeles.
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4
Pour 10/14: 11 x
LA = % < 1.6 mm
5
711 mm
7 3780g
(47 mm , 430 g)
LA RESISTANCE
1,6mm
18

1
2
6
3
ESSAI MICRO DEVAL EN PRESENCE
D ’EAU (MDE)
500g
14.0mm
12.5mm
10.0mm
105°C
L ’essai est réalisé sur une fraction d/D (10/14 sur l’exemple) de granulats
coupés, lavés et séchés, recomposés par fraction.
La prise d ’essai de 500g est placée dans une jarre avec une charge
abrasive de billes d’acier (5000g pour le 10/14) et 2,5 l d’eau.
Après 2 heures et 12 000 rotations, la jarre est ouverte et la fraction
résiduelle inférieure à 1,6 mm est récupérée, lavée, séchée et pesée.
La valeur MDE est le % passant à 1,6mm.
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4
5
7
MDE = % < 1.6 mm
5000g
200 mm
378g
(10 mm , 4 g)
1.6 mm
19

1
3
ESSAI PSV
6,3mm
(1) eau+Emeri
grossier 180 min
(2) eau+Emeri fin
180 min
320 rpm
L ’essai est réalisé sur une fraction granulaire 6/10 calibré, déplaté.
Après disposition des granulats dans un moule et collage avec de la
résine, les éprouvettes subissent deux cycles de polissage, puis une
mesure de rugosité résiduelle, à l ’aide du pendule SRT, qui comparée à
un granulat de référence, donne la valeur PSV du granulat (45 < PSV < 65).
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2
4
20

D
D/1,25
APLATISSEMENT FI
Granulats déversés
FI = % granulats pour lesquels G/E>1,58
FI qualité du granulat
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G
déversé sur grille
à fentes D/1,58
Refus: bonne forme
Passant: mauvaise forme
L
Problèmes engendrés
•LA Résistance
•Difficulté de compactage
•Echecs en enduits
E
21

1
2
3
ESSAI D’EQUIVALENT DE SABLE
105°C
0/2mm
L ’essai se fait sur la fraction 0/2 des sables et graves (120 g)
Après un lavage normalisé, le sable et les fines floculées sont laissés reposer 20 minutes.
On mesure la hauteur de sable sédimenté h2 et la hauteur de sable propre plus fines floculées h1.
Le rapport en pourcentage SE est d’autant plus proche de 100 que le sable testé est propre (pas
d’argile ou d’ultra fines).
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4
eau
CaCl 2
Glycerine
120 (1 + w) g SE = 100 h 2 / h 1
5
h 1
h 2
h 2
22

1
2
3
MASSE DE BLEU
213g
105°C
MB = g (MB) / kg (0/2 sec)
0/2 mm ou 0/0.125mm
Le résultat est exprimé en g de bleu par kg de 0/2 sec.
L ’essai est réalisé sur la fraction 0/2mm des sables et graves, et caractérise l ’activité
argileuse des fines.
La prise d ’essai (environ 200g) est pesée, placée dans un bécher avec 500ml d ’eau et le
mélange est agité en permanence.
La solution de bleu est ajoutée en doses de 5ml, jusqu’à saturation : apparition du halo bleu
autour de la tâche sur le papier filtre.
Les enrobés
Attention
bitumineux
cette
:
valeur
formulation,
est environ
fabrication,
10
mise
fois
en
supérieure
place – Montréal
à l ’ancienne
2006
« VB »
4
5
6
5
4
MB
10 g/L
1
3
2
23

Utilisation des granulats
Note du CFTR n°10 (2005)
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Utilisation des granulats
Note du CFTR n°10 (2005)
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Utilisation des granulats
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Utilisation des granulats
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Les liants hydrocarbonés
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Les Liants Hydrocarbonés routiers
LIANT : substance pour rassembler et maintenir réunies les
particules
Colle pour :
agglomérer des granulats (enrobés)
fixer des gravillons (enduits)
Imperméable pour étancher
HYDROCARBONÉ : carbone + hydrogène
Liant noir (par opposition aux liants hydrauliques « blancs »)
ORIGINE
Végétale :goudron (pyrogénation de la houille)
Animale : bitume
bitume natif (asphalte naturel)
raffinage du pétrole
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LE BITUME
Connu depuis l'antiquité
Aujourd'hui, provient essentiellement du pétrole
PROPRIÉTÉS FONDAMENTALES
Adhésif thermoplastique
Imperméable à l'eau
Viscoélastique
Chimiquement peu réactif
Non toxique (contrairement au goudron et
dérivés)
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30

ut
1000m 3 /H
LE BITUME : distillation
370°C
120°C
four tour
atmosphérique
175°C
260°C
Distillation
Distillation
atmosphérique
atmosphérique
Brut
Brut
.Gaz
.Gaz
.Essences
.Essences
.Kerosenes
.Kerosenes
.Gazoles
.Gazoles
.Résidu
.Résidu
atmosphérique
atmosphérique
=
=
Fioul
Fioul
(<
(<
400°C)
400°C)
gaz
essence
white spirit
carburéacteur
pétrole lampant
gas-oil
brut réduit
350°C
400°C
four tour
sous vide
Distillation
Distillation
sous
sous
vide
vide
(<
(<
50
50
mm
mm
Hg)
Hg)
Fioul
Fioul
.Gazole
.Gazole
léger
léger
.Distillat
.Distillat
léger
léger
.Distillat
.Distillat
lourd
lourd
.Bitume
.Bitume
Distillation
Distillation
directe
directe
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65°C 65 °C
0,03bar 0,03 bar
vers éjecteurs de vapeurs
Désasphaltage
Désasphaltage
gas-oil
distillats sous
vide (Huiles)
fuel lourd
bitume
Mélange
Mélange
31

Fabrication des grades intermédiaires
En faisant varier Pression, Température et Débit : obtention des différents grades
20/30
Certificats de conformité : la fraction du mélange est vérifiée
50/70
70/100
Certificats de qualité : le grade du bac est contrôlé
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160/220
32

COMPOSITION DES BITUMES
Composition chimique
• Carbone ≈ 80 %
• Hydrogène ≈ 10 %
• S, O, N, … < 10 %
• V, Ni, Fe, …< 0,1 %
Composition générique
BITUME
(+ n heptane)
insoluble soluble
ASPHALTENES MALTENES
(chromatographie)
RESINES
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AROMATIQUES
SATURES
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Propriétés mécaniques
Le comportement mécanique dépend non seulement de la température et
mais aussi du temps de charge
Solide élastique
•basse température
•faibles temps de charge
GEL
Réponse élastique
(passage d’une roue sur un gravillon)
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Liquide visqueux
•haute température
•longs temps de charge
SOL
Réponse visqueuse
(fluage)
0 h 10 h
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Bitumes purs
Bitumes durs
Bitumes modifiés
Bitumes spéciaux
Bitumes oxydés
Bitume fluxés
Liants hydrocarbonés
Définitions et Classifications
de distillation directe, aucun ajout destiné à en modifier la
consistance.
de grade inférieur au 20/30 (au sens de la norme EN 12591), souvent
obtenus par « soufflage à l ’air » après distillation directe.
ajout d’agents chimiques (caoutch., polymères,...) destinés à modifier
les propriétés rhéologiques
obtenus selon un procédé spécial en raffinerie, liants de synthèse (
liants « multigrade », liants clairs, ….
réaction avec l’air à température élevée + catalyseur
(usage industriel)
amollis par l’addition d’huile de fluxage de faible volatilité (origine
pétrolière essentiellement)
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MISE EN ŒUVRE DU BITUME
IL FAUT ABAISSER LA VISCOSITE
TECHNIQUE
DE MISE EN OEUVRE
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OBTENTION DU LIANT FINAL
Chauffage Refroidissement
Mélange
avec un fluxant
Mise en émulsion
Mousse de bitume
Evaporation partielle
du fluxant
Rupture de l’émulsion
Coalescence/Evacuation de l ’eau
Injection d’air et d’eau lors de
l’utilisation
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CARACTERISATION DES BITUMES
CARACTERISATION CONVENTIONNELLE
Basée essentiellement sur des essais « empiriques » validés pour
les bitumes purs par l’observation du comportement in-situ.
CARACTERISATION « AVANCEE »
Recherche d'essais mesurant effectivement un niveau de performance
en relation avec les diverses fonctionnalités de la chaussée (capacité
portante, résistance à l’orniérage, la fatigue, au vieillissement, …)
Cette caractérisation est basée sur la mesure de grandeurs
« rhéologiques »
(la rhéologie est la science traitant de l’écoulement des matériaux
sous l’effet de diverses sollicitations)
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LE BITUME : essais conventionnels
Les systèmes syst mes « conventionnels » de caractérisation, caract risation, développ d veloppés
pour les bitumes purs, couvrent trois types de propriétés propri s :
CONSISTANCE (fonction de la température)
temp rature)
- Pénétrabilité
- Point de Ramollissement Bille & Anneau
- Point de FRAASS
- Viscosité
PROPRIETES SPECIFIQUES
- Tenue au vieillissement
- Teneur en paraffines (susceptibilité thermique, adhésivité)
PROPRIETES LIEES A LA MISE EN OEUVRE
- Densité
- Point d ’éclair
- Teneur en insolubles
- Viscosité
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CONSISTANCE DU BITUME
LA CONSISTANCE DÉPEND D PEND DE LA TEMPÉRATURE TEMP RATURE !
Point de FRAASS
Point de
Pénétrabilité
Ramollissement
Viscosité
°C mm/10 °C
mPa.s
0°C
25°C
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
60°C
135°C
39

100g
LE BITUME : essai de pénétrabilité
Norme EN 1426
h en 1/10 de mm = pénétrabilité
à 25°C
100g
avant après 5 secondes
Classes 20/30 35/50 50/70 70/100 160/220
Péné
(1/10mm)
20/30 35/50 50/70 70/100 160/220
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
40

liant
T début = 5°C
LE BITUME : essai bille et anneau
Norme EN 1427
bille
anneau
T bille et anneau
avant après
Chauffage + agitation
(+ 5°C/min)
Classes 20/30 35/50 50/70 70/100 160/220
TBA (°C) 55/63 50/58 46/54 43/51 35/43
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
41

1000
100
85
20
10
L'indice de pénétrabilité du bitume
Pénétrabilité
(1/10 mm)
log P = aT + b
Bitume 1
b 10 20 30 40 50 60 70
log P1 – log P2
T1 – T2
= 1
50
20 – IP
x
10 + IP
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
a
Bitume 2
(moins susceptible que le 1)
Température (°C)
20 – 500 a
IP =
50 a + 1
Permet de mesurer la susceptibilité thermique des bitumes
42

LE BITUME : essai de FRAASS
EN 12593
Film de bitume sur une lame d’acier
θ : 1°C / min
⇒ θ FRAASS
Refroidissement de l’échantillon,
puis flexions successives
à différentes températures
Cet essai n’est pas retenu au niveau français
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
43

Mesures de viscosité
Viscosité : propriété d’un fluide d’opposer une résistance à tout déplacement
ou changement de forme
épaisseur S
Force
Vitesse
Viscosité η = Contrainte de Cisaillement / taux de cisaillement
= (F/S)/(V/e) en mPa.s (Cpo –centipoise)
Viscosité préconisée (bitumes purs):
•Enrobage : 150 mPa.s
•Limite pompabilité : 1500 mPa.s
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Cône - plan Cylindres coaxiaux
44

LE BITUME : essai RTFOT
RTFOT = Rollingthinfilm –oventest
Norme NF EN12607-1
Conditions : m = 35 g T=163°C 15 tours/min - 75 min
débit de l'air = 4 l/min
Classes
Variation de masse, maximum, ± (%)
Pénét. restante après durciss., minimum (%)
Point de ram. après durciss., minimum (°C)
Augmentation du point de ram., maximum (°C)
thermocouple
Bouteilles porte
échantillon
Arrivée d’air
20/30
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
0,5
55
57
8
35/50
0,5
53
52
8
50/70
0,5
50
48
9
70/100
0,5
46
45
9
Etuve
160/220
0,5
37
37
11
45

Essai RTFOT
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
46

LE BITUME : point d'éclair
Norme NF EN 22592
veilleuse
Classes
Point d'éclair, minimum (°C)
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
en vase ouvert
thermomètre
chauffage
20/30
240
35/50
240
vase de bitume
50/70
230
70/100
230
160/220
220
47

1.03
1.02
1.01
1.00
0.99
0.98
0.97
0.96
0.95
0.94
0.93
0.92
0.91
0.90
0.89
0.88
Corrélation densité - température
Masse volumique (g/cm 3)
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Température (°C)
25 50 75 100 125 150 175 200 225
Péné :
15
50
100
200
(1/10mm
)
48

Pénétrabilité à 25 °C
Solubilité, minimum
LE BITUME : les classes
Norme NF EN 12591
Caractéristiques
Point de ramollissement
Résistance au durcissement RTFOT à 163
°C
- variation de masse, maximum ±
- pénétrabilité restante
après durcissement, minimum
- point de ramollissement
après durcissement, minimum
-augmentation du point
de ramollissement, maximum
Point d'éclair, minimum
Teneur en paraffines, maximum
%(m/m)
EN 12592
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
U
1/10mm
°C
%
%
%
°C
°C
%(m/m)
Méthode
normalisée de
référence
EN 1426
EN 1427
EN 12607-1
EN 12607-1
EN 1426
EN 1427
EN 1427
EN 22592
EN 12606-2
20/30
20-30
55-63
0,5
55
57
8
240
99,0
4,5
35/50
35-50
50-58
0,5
53
52
8
240
99,0
4,5
Classes les plus appropriées
en France
50-70
46-54
0,5
50
48
9
230
99,0
4,5
70/100
70-100
43-51
0,5
46
45
9
230
99,0
4,5
160/220
Une norme (prEN 13924) concernant les bitumes durs (10/20 et 15/25) est en préparation
50/70
160-220
35-43
0,5
37
37
11
220
99,0
4,5
49

Teneur en paraffines,maximum
Viscosité dynamique à 60 °C,
minimum
Viscosité cinématique à 135 °C,
minimum
Point de Fragilité Fraass,
maximum
Résistance au durcissement
Une des options suivantes peut être
choisie :
1-Augmentation du point de
ramollissement, maximum
2-Augmentation du point de
ramollissement, maximum et du
point de Fraass, maximum
3-Augmentation du point de
ramollissement, maximum et de
l’indice de pénétrabilité minimum
maximum
Bitumes purs : Conditions nationales
particulières Classes de pénétrabilité de 20 à 330
Norme NF EN 12591
Unité
%m/m
Pa-s
mm²/s
°C
°C
°C
°C
Méthode
d’essai
EN 12606-1
EN 12606-2
EN 12596
EN 12595
EN 12593
EN 12607-1
ou
EN 12607-3
EN 1427
EN 1427
EN 12593
EN 1427
annexe B
20/30
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
2,2
4,5
440
530
8
10
10
-1,5
+0,7
30/45
2,2
4,5
260
400
-5
8
11
-5
11
-1,5
+0,7
35/50
2,2
4,5
225
370
-5
8
11
-5
11
-1,5
+0,7
40/60
2,2
4,5
175
325
-7
9
11
-7
11
-1,5
+0,7
Classes
50/70
2,2
4,5
145
295
-8
9
11
-8
11
-1,5
+0,7
70/100
2,2
4,5
90
230
-10
9
11
-10
11
-1,5
+0,7
100/150
2,2
4,5
55
175
-12
10
12
-12
12
-1,5
+0,7
160/220
2,2
4,5
30
135
-15
11
12
-15
12
-1,5
+0,7
250/330
2,2
4,5
18
100
-16
11
12
-16
12
-1,5
+0,7
Pays
dans lesquels
les propriétés
s’appliquent
AT,DK,DE,FR,GR
AT,DK,IS,NL,NO,
CH,SE
AT,BE,DK,GB,IS,
FI,NL,NO,PT,CH,SE
AT,BE,CZ,DK,ES,FI,
DE,IS,IT,NO,CH,SE
AT,DK,FR,DE,IS,
NO,PT,SE
CZ,IT
BE,ES,NL,CH,GR
50

Bitumes durs : pr EN 13924
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
51

BITUMES POLYMERES
Propriétés caractéristiques
• Augmentation de la viscosité
• Amélioration de la cohésion
• Diminution de la susceptibilité thermique
• Amélioration des propriétés rhéologiques
• Amélioration de l 'adhésivité passive (meilleure
résistance au désenrobage sur la chaussée)
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
52

BITUMES POLYMERES
DEFINITIONS
- Polymère: Un polymère est une substance constituée de
macromolécules dont la structure est
caractérisée par la répétition d'un ou plusieurs
motifs monomères
- Copolymère:Un copolymère est un polymère particulier
renfermant plusieurs monomères différents. Par
exemple, le copolymère EVA est composé de
monomères d'éthylène et d'acétate de vinyle.
- Réticulation:La réticulation est la formation de liaisons
chimiques suivant les différentes directions de
l'espace, qui conduit à la formation d'un réseau.
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
53

THERMOPLASTIQUES ELASTOMERES
Copolymères Styrène-Butadiène : SBS / SB / SBR / SEBS
Copolymère Styrène-Isoprène-Styrène : SIS
THERMOPLASTIQUES PLASTOMERES
LATEX
BITUMES POLYMERES
Les polymères les plus utilisés
Copolymères d’éthylène : EVA / EMA / EBA
Polyisobutylène : PIB (amélioration prop. à froid)
( Emulsion de caoutchouc)
Polychloroprène / SBR / Caoutchouc naturel
Additif : POUDRETTE DE CAOUTCHOUC
(Recyclage des pneumatiques)
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
54

BITUMES POLYMERES
Recherche du « Liant Idéal »
LA NOTION D ’INTERVALLE INTERVALLE DE PLASTICITE
Température de
ramollissement
Plage des
températures
de service
Température de
fragilité
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Liant trop mou =
ORNIERAGE / RESSUAGE
CONSISTANCE
SATISFAISANTE
Liant trop rigide =
FISSURATION / REJETS
55

BITUMES POLYMERES
Domaines d’emploi
enduits superficiels (bitumes fluxés ou émulsions)
fort trafic
forte sinuosité
réduction des risques d'échec dans des conditions
d'applications limitées
couches d'accrochage (émulsions)
enrobés (liants chauds)
BBDr, BBUM, BBTM
procédés spéciaux
complexes anti-remontée de fissures
membranes d'étanchéité
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
56

BITUMES POLYMERES
Procédés de fabrication
MELANGE PHYSIQUE
RETICULATION IN-SITU
Bitume + copolymère de faible masse moléculaire (mélange physique)
Puis réticulation in-situ du copolymère par greffage chimique
(par ex. avec du soufre) exemple : le STYRELF
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
57

Polymère
Liants modifiés – Polymères
Huiles
Gonflement
du polymère
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Matrice bitume
- environ 3 % de polymères
- utilisation routière
(Phase continue bitume)
Matrice polymère
+ de 6 % de polymères
(Phase continue polymère)
58

Polymères < 3 % :
matrice bitume
BITUMES POLYMERES
Mélanges physiques
•Cohésion ↑
•Susceptibilité thermique ↓
•Propriétés rhéologiques ↑
•Stabilité au stockage ?
MICROSTRUCTURE
100μm
Polymères ~ 5 % :
deux phases continues
•Cohésion ↑↑
•Propriétés
rhéologiques↑↑
•Stockage ??
•Histoire thermique ???
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Polymères > 7 % :
matrice polymère
•Cohésion ↑↑↑
•Propriétés rhéologiques
↑↑↑
•Stockage ???
59

BITUMES POLYMERES
Mélanges physiques NF EN 13399
COMPATIBILITE - STABILITE AU STOCKAGE
Liant chaud
180 °C
3 jours
165 °C
5 jours
160 °C
1 mois
haut
bas
• Température et temps de stockage
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
TBA, Visco, G*, ...
% polymère
TBA, Visco, G*, ...
% polymère
UN PROBLEME DE CINETIQUE CONDITIONNE PAR :
• Teneur en polymère
• Différence de densité entre les phases
• Solubilité du polymère, microstructure
• Géométrie et taille du récipient !
60

BITUMES POLYMERES
Réticulation in-situ
Bien maîtris ma trisée, e, la réticulation r ticulation in-situ in situ permet la réalisation
r alisation
d’un un réseau r seau polymère polym re fin et homogène. homog ne. D’où D :
MICROSTRUCTURE
Une très tr s bonne stabilité stabilit au stockage
Des propriétés propri s mécaniques m caniques amélior am liorées es
FORCE
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
BITUME PUR
MELANGE PHYSIQUE
APRES RETICULATION
DEFORMATION
61

Liants modifiés : retour élastique
NF EN 13398
Éprouvette initiale : L 0= 30 mm
L 1
L 0
RE =100-((L 1 +L 2 -L 0 )/200)x100
(% de 0 à 100%)
L 2
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
à 50 mm/min à 25°C
•Etirement 200 mm
•Puis coupure au milieu
et attente 1 heure
RE dépend du type de polymère utilisé
(favorise les SBS)
62

Bitume : Adhésivité - Cohésivité
Adhésivité
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Granulat
Cohésivité
Liant
Support
63

Trajectoire
de l'arête
Bitume : cohésivimètre VIALIT
NF EN 13588
Impact
Cube métallique
Liant
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Point de choc
Position de départ
Cadran gradué
Remontée
après choc
64

1,3
1,0
0,7
0,5
0,3
0,1
Interprétation de la cohésion
Cohésion
J/cm²
C M
CM Δ T Δ T
Bitume pur Bitume modifié
18 35
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
T °C
2 critères : → Cohésion maximale C M
→ Intervalle de température (ΔT) pour C ≥ 0,5 J/cm²
65

Adhésivité liant - granulat
Adhésivité active = mouillabilité
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Liant
Eau
Adhésivité passive = résistance au désenrobage
66

BITUMES POLYMERES
Comment choisir ?
Critères de choix :
le niveau de modification nécessaire
le site de production
les cadences du chantier
les quantités
les équipements de la centrale d'enrobage :
stockage, brassage, possibilité d'utiliser des
additifs
le prix
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
67

Liants modifiés : conditions d'emploi
Liants modifiés ≠ bitumes purs
Précautions d'emploi spécifiques :
conditions de stockage
température de pompabilité
température d'enrobage
température de mise en œuvre
vieillissement
viscosité plus élevée
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
68

Additifs en centrale
Types d'additifs :
-Gilsonite (poudre d'asphalte naturel)
-Fibres
-Polyéthylène (PE)
utilisés uniquement
pour ajout en centrale
Petits chantiers - Sacs thermofusibles (ou en vrac)
Centrales discontinues (ou continues avec anneau de recyclage)
Gilsonite : Bitume 50/70 + 0,7 ppc / granulats
Fibres cellulosiques : Bitume 50/70 + 0,3 ppc fibres /
granulats
PE : Bitume 35/50 + 0,6 ppc PE / granulats
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Valeurs
indicatives
69

LIANTS DE SYNTHESE
Qualités disponibles en France : 25/35, 35/50, 50/70,
70/100
Base (végétale ou pétrolière) de résine et huile avec ou
sans polymère
Liant de synthèse
Enrobés clairs ou colorés
BBTM, BBM, BBSG
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
70

LIANTS DE SYNTHESE
Plus grande susceptibilité thermique que le bitume
classique
Moindre vieillissement à l ’enrobage
Excellente tenue à l ’eau
Excellente adhésivité sur toutes natures de granulats
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
Excellente maniabilité de l’enrobé
ou de l’asphalte coulé
71

ENROBES COLORES
Enrobé rouge au bitume classique pigmenté à l ’oxyde
de fer (5 à 7 ppc)
Enrobé rouge ou vert au bitume pigmentable de faible
teneur en asphaltènes, pigmentés à l ’oxyde de fer (3 à
5 ppc) ou à l ’oxyde de chrome (4 à 7 ppc)
Enrobé coloré au liant de synthèse par différents
oxydes (fer,chrome, fer, cobalt) en faible quantité (0,5-
2 ppc), translucide en film mince, sans asphaltènes,
éventuellement modifié polymères
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
72

LIANTS « ANTI-KEROSENE »
3 TYPES :
- Liants spéciaux d’origine pétrolière avec
polymère qui résistent à des projections de carburants
- Liants à base de goudron offrent une bonne
résistance mais posent des problèmes toxicologiques
- Liants à base de résines : époxy, acrylique …
efficaces mais très coûteux et d’utilisation limitée
Les enrobés bitumineux : formulation, fabrication, mise en place – Montréal 2006
73