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12815'7~;
" Procédé de régénération d'un rev~tement de chaus~ée
vieilli "
La pré~ente invention se rapporte ~ un
procédé de régénération ~ froid d'un revêtement de
chaussée vieilli constitué par des granulats enrobés
dans un liant par la mise en oeuvre d'une machine de
régénération de chausséa connue en elle-meme notamment
constituée par un véhlcule autotract~ comportant, dans
le sens d'avancement, des organes de frai~age, des 0r-
ganes de malaxage des produits fralsé~ avec ad~onctiond'un liant de régénératlon ainsi que des organe~ de ré-
p~rtitlon sur la chaussée des enrobés ainsi traités.
De façon classique, les chaussées sont
recouvertes par des gra~ulats enrobés dans un liant bi-
tumineux sur au moin~ quatre centimètres d'épaisseur.
Au bout d'un certain nombre d'année~,ces revetements vieillis~ent par suite des déformations
entraînées par le trafic, des condltion3 climatiques
(neige, verglas ...) du sel déposé pendant les mois
d'hiver, et également de la lumière (vieillissement
photochimique). La conjugaison de ce-~ différents effets
entraîne un durcissement du l~ant par suite de la vola-
tllisation de ses parties les plus légères ; 11 en ré-
sulte une fragilisation du produit qui devient cassant
et a tendance à se fissurer. Une autre cause de dégra-
1~8~575
dation est liée au décollement des couches de roulementqui provient souvent d'un mauvais accrochage lors de la
mise en oeuvre. Il est par suite indispensable de prévoir
un traitement permettant à la chaussée de retrouver ses
propriétés initiales.
Pour effectuer cette mise à neuF,
plusieurs solutions ont déJà été proposées :
La première et la plus simple consiste
à ra~outer une couche d'enrobés sur celle qui a vieilli
ou a subi des dégradations. Cette solution n'est pas
susceptible de donner toute satisfaction étant donné que
la nouvelle couche n'adhère pas tou~ours bien à l'ancienne
et risque de se décoller et que l'on risque d'aboutir
aussi à des chaussées de trop grande épaisseur, ce qui
n'est pas sans poser de problèmes. Par ailleurs, cette
solution n'est pas apte à résoudre le problème du
décollement de la couche sous-~acente et n'est donc pas
satisfaisante sous l'angle du renforcement mécanique.
Une autre solution consiste à fraiser
l'enrobé existant que l'on met à la décharge et à le
remplacer par un neuf : ce processus a l'avantage de
permettre d'obtenir une chaussée se trouvant au niveau
initial ; cette solution n'est cependant pas elle non
plus susceptlble de donner entière satisfaction, d'une
part, du point de vue économique, vu son caractère
onéreux, et, d'autre part, pour ce qui est de la protec-
tion de l'environnement vu qu'elle occasionne des déchets
importants qui ne pourront que venir s'accumuler sur des
décharges.
Au cours de ces dernières années, pour
remédier à ces inconvénients, on a mis au polnt des
procédés de régénération à chaud d'une chaussée consis-
tant à réchauffer celle-ci sur quelques centimètres
d'épaisseur à l'aide de panneaux radiants et à la gratter
en surface sur une partie de cette épaisseur pour la
575
remplacer par des enrobés neufs (thermorégénération),
ou la malaxer en surface en la mélangeant à des liants
de régénératlon (thermorecyclage). Sl l'on peut alnsl
obtenir des résultats satlsfaisants, ces procédés pré-
sentent l'inconvénlent d'être particulièrement onéreuxétant donné que la dépense en énergie calorlfique néces-
saire pour le réchauffement de la surface de la chaussée
vieillie correspond approximativement à 50 X du prix
de revient total de la mise en oeuvre du procédé.
Pour remédier à ces inconvénients on a
pensé à recycler les enrobés à froid ; les premières
tentatives de mise en oeuvre de telles opérations ont
correspondu à des procédés relativement rustiques qui
ont ensuite été améliorés par la mise au point de
véritables ateliers de régénération constitués par
des véhicules auto-tractés comportant, dans le sens
d'avancement, des organes de fraisage, des organes
de malaxage des produits fralsés avec ad~onction d'un
liant de régénération ainsi que des organes de réparti-
tion sur la chaussée des enrobés ainsi traités.
Les brevets français n~ 85 12 724,86 03 362, 87 02 856, décrivent par exemple de telles
machines.
L'expérience a montré que, malg.ré leurs
avantages certains, la mise en oeuvre des machines sus-
mentionnées ne permettait pas tou~ours d'obtenir, en fin
de traitement, un revêtement satisfaisant correspondant
au revêtement initial avant mise en oeuvre et nécessitait
donc l'apport d'une nouvelle couche de roulement.
La présente invention a pour but de
remédier à ces inconvénients en proposant un procédé
permettant de ma~triser à tout moment le déroulement
des différentes opérations se succédant lors de la mise
en oeuvre d'un atelier de régénération tel que sus-
mentionné, et ce, aussi bien du point de vue mécanique
1575
que du point de vue chimique, en agissant principalement
sur les caractéristiques du fraisage des enrobés, et sur
celles du liant de régénération a~outé au cours du malaxage,
de façon à pouvoir redéposer sur la chaussée un produit
dont les propriétés sont prédéterminées, et correspondent
essentiellement à celles du produit initialement déposé,
avant vieillissement.
Lorsque, à partir d'échantillons préala-
blement prélevés sur la chaussée, on détermine au
laboratoire les caractéristiques d'un revêtement vieilli,
on se rend compte que celles-ci sont très différentes
de celles du r,evêtement initialement mis en oeuvre, ces
différences sont dues principalement à une importante
diminution de la teneur en liant bitumineux, et à une
lS modification sensible de la composition de celui-ci,
du fait de la disparition de ses fractions les plus
légères.
Ces variations peuvent être mises en
lumière en étudiant la granularité d'un fraisat obtenù
avec une fraiseuse traditionnelle; ainsi que la pénétra-
bilité du liant présent dans ce fraisat, après extrac-
tion par solvant.
Si l'on trace la courbe donnant les
pourcentages des tamisats cumulés d'un fraisat obtenu
avec une fraiseuse traditionnelle en fonction de la
maille du tamis utilisé on obtient une courbe du type
de la courbe C dans laquelle le pourcentage des tamisats
décro~t très rapidement pour devenir nul pour un tamis
ayant une maille encore relativement élevée (voir annexe).
Si on enlève le liant de ce revêtement
vieilli par extraction par solvant et que l'on mesure
la granularité de l'enrobé ainsi obtenu on obtient une
courbe du type de la courbe A qui correspond à celle
du revetement initial ; si on la compare à la courbe
C, celle-ci est beaucoup plus continue, et de pente
'7~
beaucoup plus faible : les pourcentages des tamisats
correspondant à des tamis de mallle plus petlte sont
beaucoup plus lmportants. Lors de l'opération de régé-
nération du revêtement, on cherche, à partlr d'une
courbe de type C, à obtenir en fin de traitement une
courbe se rapprochant de la courbe A.
Par ailleurs, l'une des caractér~stiques
des liants bitumineux la plus souvent étudiée pour
déterminer les propriétés de ces liants est la pénétra-
bilité à 25~C (norme AFNOR NFT 66 004) : pour mesurercelle-ci on met en place une coupelle contenant le liant
bitumineux dans un bain-marie à 25~C, on place sur sa
surface une aiguille portant un poids de 100 grammes
et on mesure son enfoncement pendant 5 secondes. Or,
l'expérience montre que, partant d'une valeur de péné-
trabilité comprise entre 60 et 70, la pénétrabilité
d'un liant viellli âgé d'environ 10 ans tombe aux environs
de 5 à 20 dizièmes de mm. Cette différence de pénétra-
bilité correspond à la disparitlon sus-mentionnée de
certaines fractions légères du liant, et, explique que,
pour aboutir, après régénération à un revêtement ayant
approximativement les caractéristiques du liant initial,
il est nécessaire de faire appel à un liant de régéné-
ration ayant une pénétrabilité beaucoup plus élevée.
L'ob~et de l'invention est de mettre au
point, à partir de ces quelques considérations théoriques,
un procédé de régénération à froid d'un revetement de chaussée
vieilli permettant de redéposer sur la chaussée un revê-
tement régénéré dont les caractéristiques soient le plus
proche possible de celles du revêtement initialement
déposé.
A cet effet, le procédé conforme à
l'invention est caractérisé en ce que, dans une première
phase, on détermine au laboratoire les caractéristiques
de l'enrobé vleilli, notamment la nature des granulats
~'~ 81~7 ~
ainsi que la teneur et les caractéristlques du liant,
puis, à partir des valeurs ainsl déterminées on calcule
les caracteristlques et la teneur du llant de régénéra-
tion devant 8tre a~outé lors de la mise en oeuvre de la
machine de régénération, au niveau des organe~ de malaxa-
ge pour obtenir un revêtement régénéré dont les caracté-
ristiques correspondent essentiellement à celles du revê-
tement initial et on vérifie ce résultat au laboratoire,
puis, dans une seconde phase, on met en oeuvre l'opéra-
tion de régénéra.tion à l'aide de la machine de régénéra-
tion en fraisant le revetement vieilli sur une épaisseur
prédéterminée à l'aide d'organes de fraisage connus en
eux-mêmes constitués par au moins un rotor de fraisage
disposé dans une chambre de décohésion munie de barres de
décohésion et constitué par un tube d'entralnement dispo-
sé sensiblement transversalement par rapport à la direc-
tion d'avancement de la machine et sur lequel sont sou-
dées des spires portant chacune une sérle de dent~ notam-
ment munies de pointes en carbure de tungstène, de façon
à obtenir un émiettement du fraisat, pUi8, en amenant le
fraisat ainsi trait~ au niveau des organes de malaxage où
l'on ajoute le liant de régénération dont les caractéris-
tiques ont été détermlnées au cours de la première phase
du procédé puis on amène le revêtement ainsi régénéré aux
organes de répartition qui le déposent sur la chaussée.
Ce procédé permet donc de maîtriser, to-
talement, les caractéristiques du revêtement dépos~ en
fin de traitement pour les faire correspondre avec une
large mesure à celles du revêtement initial grace à l'u-
tilisation, en combinaison, de moyens mécani~ues (carac-
téristiques particulières des organes de fraisage et de
malaxage3 permettant d'obtenir un émiettement des pro-
duits fraisés sans rapport avec le broyage grossier
obtenu avec les organes de fraisage traditionnels) et de
moyens chimiques permettant un choix rationnel de la
' ~ '
~:a~75
quantité et des caractéristlques du liant de régénération
a~outé lors du malaxage.
L'expérience montre que le procédé conforme
à l'invention permet d'obtenir, à partir de la courbe
C représentée en annexe, en fin de traitement, une courbe
analogue à la courbe B, donc se rapprochant sensiblement
de la courbe A correspondant au revêtement initial.
Selon une autre caractéristique de l'in-
vention, le liant de régénération est constitué par un
bitume ou un mélange de bitumes à pénétrabilité élevée
et d'huiles lourdes à caractère naphténo-aromatique et
et se distInguant des bitumes classiques de consistance
voisine par des teneurs en asphaltène faibles et des
teneurs en composés aromatiques fortes.
L'expérience montre que la pénétrabilité
du liant de régénération est souvent supérieure à
600 dizièmes de mm.
Parmi les liants de régénération pouvant
être avantageusement utilisés dans le cadre du procédé
conforme à l'invention, on peut noter les produits
commercialisés par la Société SHELL sous la dénomination
commerciale R~O 100, R~O 200, R~O 400, R~O 800, R~O 1002.
D'autres produits pouvant également être utilisés dans
un but similaire dont les produits commercialisés par
la Société ESSO sous les dénominations commerciales
FLEXON 110 et FLEXON 150.
Selon une autre caractéristique de l'inven-
tion, on aJoute au liant de régénération environ 10 %
d'un agent mouillant susceptible d'accélérer le processus
de décohésion du fraisat en ramollissant le liant vieilli.
Cet agent mouillant, qui est constitué
par un solvant essentiellement aromatique et dont le
point d'éclair en vase clos ~norme NFT 60 103) est supérieur
à 50 ~de teneur en aromatiques comprise entre 50 et 100 X),
ne fait pas partie intégrante du liant de régénération,
~81~75
maisa une action chimique sur le fraisat dont il favorise
l'émiettement.
En tant qu'exemple d'agent mouillant on
peut citer le produit commercialisé par la Soclété ESS0
sous la dénomination HAN ~070.
Ce solvant par son caractère volatil
dispara;t lors du "murissement" de l'enrobé au bout de
quelques semaines après mise en oeuvre. Il ne reste
alors que les agents régénérants qui eux sont stables.
L'expérience a montré que l'association
liant de régénération/agent mouillant, combinée à
l'utilisation d'organes de fraisage ayant une configuration
particulière permettait, de manière surprenante, d'obtenir
un revêtement régénéré dont les propriétés sont par-
ticulièrement proches de celles du revêtement initiale-
ment mis en oeuvre.
Selon une autre caractéristique de l'in-
vention, on calcule la quantité totale de liant de
régénération devant être a~outée au fraisat au niveau
des organes de malaxage par la formule (I)
Xv
Xn = -~
loo - y
et la pénétrabilité de ce liant par la formule (II)
~ Xv ~ Xv
log Pr = log Pn - - log Pv,
~ Xn / Xn
formules dans lesquelles :
Xn représente la teneur en liant choisie dans l'enrobé
après recyclage (parties pour cent parties de granu-
lats).
Xv la teneur en liant de l'enrobé vieilli
(parties pour cent parties de granulats)y le pourcentage de liant de régénération dans le
liant de l'enrobé après recyclage
" '
.~
, .
1~81575
Pr la pénétrabilité du liant de régénération
Pn la pénétrabilité choisie pour le liant de
l'enrobé après recyclage.
Pv la pénétrabilité du liant vieilli.
Conformément à la mise en oeuvre du
procédé selon l'invention, on prévoit également de
répandre sur la surface de la chaussée une couche
d'accrochage, avant de déposer le revêtement régénéré ;
cette couche peut simplement être constituée par une
couche de la fraction régénérante distribuée de manière
homogène et à un débit proportionnel à la surface à
traiter.
Selon une autre caractsristique de
l'invention, l'on aJoute au fraisat, au niveau des
organes de malaxage, et en aval de la fraction régéné-
rante, 0,10 à 0,50 X, de préférence entre 0,25 ~ en
poids de fibres synthétiques notamment de fibres polya-
crilonitrile considéré par rapport au poids de fraisat.
Ces fibres permettent d'améliorer la tenue en traction
de l'enrobé régénéré.
Par ailleurs, lors de la mise en oeuvre
du procédé conforme à l'invention, on a pu constater
que les dents particulières des rotors de fraisage
s'échauffent très vite et doivent obligatoirement être
refroldies en continu pour éviter les risques d'écrouis-
sage et d'usure prématurée de celles-ci. Pour remédier
à cet inconvénient, on a pris l'habitude de pulvériser
de l'eau sur les spires des rotors (environ 0,5 à 2 % en
poids par rapport au poids de fraisat) ; malheureusement,
cette pulvérisation, si elle permet d'éviter un échauffe-
ment trop important des dents de rotors, n'est pas sans
poser d'inconvénients lors de la suite du processus,
notamment au cours de l'opération de malaxage étant donné
qu'il est bien connu que l'eau est un ennemi des liants
hydrocarbonés dont elle réduit l'adhésivité.
Pour compenser ce phénomène, suivant une
autre caractérlstique de l'invention, lors du fraisage,
on refroidit en continu les dents du ou des rotors de
fraisa~e en pulvérisant une solution aqueuse contenant
5 à 40 X de préférence environ 10 X d'un agent tensio-
actif, qui est notamment choisi dans le groupe constitué
par les amines~ les polyamines et les chlorhydrates
d'amine.
~ Le rôle de ce tensio-actif est d'améliorer
le contact fraisat-liant de régénération en "dopant"
l'interface entre ces deux composés.
Les caractéristiques du procédé qui fait
l'ob~et de l'invention, et en particulier de la première
phase de celui-ci seront décrites plus en détail à partir
des exemples mentionnés ci-dessous :
EXEMPLE I
.
On a prélevé un échantillon d'un fraisat
autoroutier vieilli obtenu avec une fraiseuse tradi-
tionnelle ayant les caractéristiques suivantes :
- Granularité
Tamis en %
mm Passant
93 X
16 86 X
12,5 73 X
55 X
8 34 X
6,3 22 X
4 . 11 X
3,15 9 ~
2 6 X
1 3 X
- Teneur en liant : 4,6 X au lieu de 5,6 X pour le
liant d'origine non vieilli
- Pénétrabilité à 25~C, 26/lOème de mm au lieu de
65/lOème de mm pour le liant d'origine pris dans les
mêmes conditions.
1~8~57~i
11
Après extractlon par solvant, on a
trouvé la granularlté suivante qui correspond à celle
du revêtement initial :
Tamis en %
mm Passant
92 X
8 71 X
6,3 53 X
43 X
3,15 37 X
2 33 X
1 26 %
0,5 20 X
0j315 17 %
0,08 10 X
Ces granularités correspondent respecti-
vement aux courbes C et A du schéma ~oint en annexe.
On a ensuite a~outé au fraisat corres-
pondant au revêtement vieilli de départ 1,98 X d'une
fraction régénérante constituée de :
- Liant de régénération : 13,2 % R~O 200 SHELL
86,8 ~ R~O 800 SHELL
(pénétrabilité à 25~C : 666/lOème de mm)
- Agent mouillant : 10 X de solvant HAN 8070 ESSO
La quantité régénérante (hors agent mouillant)
ainsi que sa pénétrabilité ont été calculées à partir
des formules I et II sus-mentionnées.
Après mélange à 18~C on a ainsi obtenu
un liant régénéré ayant les caractéristiques suivantes :
- Granularité
Tamis en X
mm Passant
95 X
8 76 X
6,3 58 ~
49 %
3,15 41 X
2 37
1 29 X
0,5 22
,
'~
.28~75
12
0,315 19 X
0,08 11 X
- Pénétration à 25~C : 67/lOème de mm (au lieu des
65 théorlques).
L'enrobé ainsi traité correspond à la
courbe B ~ointe en annexe. On voit donc que le traitement
sus-mentionné a permis d'obtenir un revêtement dont les
caractéristiques se rapprochent de celles du liant initial
représenté par la courbe A ~ointe en annexe.
On a ensuite mesuré les caractéristiques
de ce revêtement régénéré en utilisant la méthode de
DURIEZ. On a trouvé les résultats suivants :
DURIEZ -LCPC compactés à 18~C
Compacité en X : 94 %
Rc en MPa 24 heures : 4,4
EXEMPLE 2
_
On est parti du même fraisat de départ
vieilli que dans l'exemple l, et on a pulvérisé sur
celui-ci une solution aqueuse composée comme suit :
80 X d'eau
20 X de Dinoram 50 (dispersion aqueuse d'amines CECA)
au taux de l X en poids par rapport au fraisat
initial.
On a ensuite mis en oeuvre les mêmes
opérations que pour le premier exemple et llon a obtenu
un enrobé régénéré ayant les caractéristiques suivantes :
Pénétrabilité à 25~C du liant de régénération : 70
(pour 65 théorique)
RESISTANCES MECANIQUES - ESSAIS DURIEZ LCPC
(Sur éprouvettes recompactées à I~DC) - COMPACITE 95
' ~
.
.. ...
l~lS7
13
24 h ~ J
Rc 18~C MPa............ 3,2 3,7
rc après im-
mersion MPa............ 2,8
r/R.................... 0,75
EXEMPLE 3
On a procédé exactement comme dans
l'exemple 2 si ce n'est que l'on a incorporé après le
liant de régénération et au niveau du malaxeur 0,25 X
en poids (par rapport au fraisat) de fibres polyacriloni-
trile 100 detex 24 mm VFII de Hoechst. On a ainsi obtenu
un liant régénéré ayant les caractéristiques DURIEZ LCPC
à 18~C suivantes :
Compacité 95 X
Rc 8 j en MPa 18~C 4,15
Ces résultats montrent que le procédé
conforme à l'invention permet d'obtenir des revêtements
régénérés ayant des propriétés mécaniques et des carac-
téristiques très voisines de celles du revêtement ini-
tialement mis en oeuvre antérieurement à son vieillis-
sement.
.. . .
