Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Composition de béton bitumineux et procédé
pour couche de roulement de chaussée à adhérence élevée
La présente invention concerne des compositions de béton bitumineux
positionnés en
couche de surface de chaussées présentant une adhérence exceptionnellement
élevée et
durable ainsi que leur procédé de préparation.
La capacité d'adhérence de la couche de roulement d'une voie de circulation
est un
paramètre important qui dépend entre autre des conditions météorologiques et
qui évolue au
cours du temps à la suite de l'évolution de la macrotexture du revêtement et
du polissage des
granulats de la couche de roulement sous les effets du trafic et/ou des cycles
climatiques et, en
particulier, des variations de la température. Les besoins en adhérence sont
variables en
fonction du profil de la route, zone de virage ou devers par exemple, en
fonction de la présence
de points singuliers, carrefours ou feux par exemple, ou, encore, en fonction
d'autres
paramètres tel que la vitesse de circulation. Il est donc nécessaire de
disposer de matériaux,
produits ou procédés permettant l'obtention d'une couche de roulement aux
propriétés
d'adhérence désirées, constantes dans la durée.
Les couches de roulement sont généralement réalisées à partir de granulats
(sables et
gravillons) de classes granulaires définies, éventuellement associés à des
fines minérales,
l'ensemble étant lié par un liant généralement bitumineux pour constituer un
enrobé stable. Les
gammes de tailles et les formes des granulats, et des éventuelles fines
minérales déterminent
la texture de la couche de roulement.
La texture de la couche de roulement dépend donc de la taille des granulats et
fines
présents. On distingue trois classes de textures, la microtexture, la
macrotexture et la
mégatexture.
Les effets respectifs des deux premières classes de texture sur les paramètres
d'adhérence sont complémentaires. En effet, la macrotexture dans une couche de
roulement
agit sur l'adhérence en favorisant le drainage superficiel des eaux. La micro
texture,
intrinsèquement liée à la nature pétrographique de la roche dont le granulat
est extrait, influe
sur la qualité du contact efficace entre le pneumatique et la chaussée en
transperçant le film
d'eau encore présent sur la chaussée. Le polissage entraîne l'effacement
progressif de la
microtexture. Une microtexture élevée et durable rend le granulat moins
sensible au polissage
et assure ainsi la durabilité des propriétés adhérentes du revêtement. La
résistance au
polissage des matériaux de la couche de roulement est évaluée par des essais
normalisés dits
PSV (Polished Stone Value) anciennement dénommé CPA (coefficient de polissage
accéléré).
Une solution à ce problème a été d'utiliser des granulats naturels présentant
des
caractéristiques différentes de dureté et de résistance au polissage (PSV).
On connaît de l'état de la technique le document US 3,957,525 qui décrit une
composition de revêtement routier comprenant un liant et des agrégats. Les
agrégats utilisés
correspondent à un mélange d'au moins deux agrégats présentant des taux
d'abrasion
différents. Le document GB 1211406 décrit un procédé de fabrication d'agrégats
artificiels
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destinés à être utilisés dans des compositions de surface bitumeuses d'une
couche d'usure
(couche de roulement). Le procédé consiste en particulier à former un mélange
à partir
d'agrégats granulaires particuliers (matériaux silicieux), d'un liant
(silicate ou aluminate de
calcium) et d'eau, à compacter puis durcir ce mélange, puis à l'écraser de
manière à obtenir
des agrégats.
On connait également de l'état de la technique le document EP 1 605 022 qui
divulgue
une composition pour fabriquer une couche de roulement comprenant le mélange:
a) d'un liant,
b) de granulats formés d'un premier matériau minéral dans lequel sont
encastrés de grains d'un
second matériau qui est plus dur que le premier (grès quartzeux concassé) et
c) d'agrégats
légers (argile expansée) et éventuellement de la poudre de sable ou de la
roche pulvérisée.
Le document FR 2 716 470 décrit un procédé de réalisation d'un revêtement
ultra mince
utilisant des enrobés constitués de gravillons enrobés au moyen d'un mortier
bitumeux
constitué de sable, de fines et de bitume.
Une autre solution décrite dans l'état de la technique consiste à utiliser
dans le mélange
granulaire de la bauxite calcinée soit un granulat artificiel. Le document FR
2 789 675 décrit
notamment un béton bitumeux pour couche de roulement comprenant : un liant
hydrocarboné
et un mélange granulaire composé de bauxite calcinée (bauxite grise ou bauxite
jaune), d'un
granulat autre que de la bauxite et des fines d'apport. La bauxite grise
présente un coefficient
de polissage (PSV) entre 76 et 86, tandis que la bauxite jaune présente un
coefficient de
polissage (PSV) entre 70 et 77.
Cependant, la bauxite est devenue, tant économiquement que techniquement, peu
intéressante compte tenu notamment de son prix en hausse constante, des
proportions
usuelles nécessaires, de la qualité en baisse constante, de la disponibilité
et des provenances
aléatoires... Il existe un besoin de développer de nouvelles compositions de
bétons bitumineux
présentant une adhérence élevée et ne présentant pas les inconvénients des
compositions de
l'art antérieur.
Le demandeur a trouvé de façon surprenante que l'utilisation d'un mélange
granulaire
comprenant une distribution granulométrique particulière et inédite
pour ce domaine
d'application combinée à l'utilisation de granulats correcteurs à
caractéristiques différentes de
celles de la Bauxite Calcinée permet d'obtenir des performances d'adhérence
élevée.
Ainsi, la présente invention a pour but une composition de béton bitumineux
pour
couches de surface de chaussées dont la granularité et la composition du
mélange granulaire a
été modifiée de façon à améliorer les propriétés d'adhérence.
Cette composition, lorsqu'elle est destinée à la préparation d'une couche de
roulement,
conduit à une couche dont l'ensemble des performances ou caractéristiques
habituellement
attendues pour un béton bitumineux ou enrobé de couche de roulement est
vérifié, à savoir :
- une bonne tenue mécanique sous la plupart des trafics,
- des caractéristiques de surface conduisant à des propriétés d'adhérence très
élevées entre
les pneumatiques et la chaussée, notamment par temps humide,
- un aspect esthétique homogène conduisant à un confort sans égal pour
l'usager,
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- une facilité de mise en uvre, tant au niveau de la fabrication que de
l'application.
Les buts ci-dessus sont atteints par une composition de béton bitumineux
comprenant
un mélange granulaire à base de granulats classiques et de granulats
correcteurs et au moins
un liant hydrocarboné, caractérisée en ce que :
a) le mélange granulaire vérifie les conditions suivantes :
- 80 à 100 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des
dimensions
inférieures à 6,3 mm,
- 60 à 100 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des
dimensions
inférieures à 4 mm,
- 10 à 40 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions
inférieures à 2 mm,
- 5 à 15 % en masse, de préférence 7 à 10% en masse des constituants du
mélange
granulaire ont des dimensions inférieures à 0,063 mm,
b) les granulats correcteurs vérifient les conditions suivantes :
- 75 à 100 % en masse des granulats correcteurs ont des dimensions inférieures
à 4
mm,
- 0 à 20 % en masse des granulats correcteurs ont des dimensions
inférieures à 2 mm,
- de préférence, 0 à 2 % en masse des granulats correcteurs ont des dimensions
inférieures à 0,063mm.
c) les granulats correcteurs présentent les caractéristiques intrinsèques
suivantes :
- le coefficient de polissage accéléré PSV mesuré selon la norme NF EN 1097-
8 est
supérieur à 65, de préférence compris entre 65 et 85, mieux supérieur à 68 et
encore
mieux compris entre 70 et 85,
- le coefficient de Los Angeles mesuré selon la norme NF EN 1097-2 est
compris entre
15 et 35, de préférence compris entre 20 et 30 et mieux strictement supérieur
à 20,
- le coefficient micro Deval en présence d'eau mesuré selon la norme NF EN
1097-1 est
compris entre 15 et 35, de préférence compris entre 20 et 30 et mieux
strictement
supérieur à 20,
d) les granulats correcteurs représentent 5 à 50 % en masse, de préférence 15
à 40% et
mieux 25 à 35% en masse du mélange granulaire,
e) les granulats classiques présentent un coefficient de polissage accéléré
(PSV) mesuré selon
la norme NF EN 1097-8 qui est strictement inférieur à 60.
Le liant le plus souvent hydrocarboné peut être aussi à base de matières
premières
végétales et/ou de synthèse.
De préférence, les granulats correcteurs présentent également un coefficient
Aggregate Abrasion Value)) (AAV) mesuré selon la norme NF EN 1097-8 inférieur
à 12.
En règle générale, un compromis doit donc être trouvé entre microtexture et
macrotexture. Il est difficile d'obtenir à la fois une résistance durable au
polissage et une bonne
adhérence. De manière surprenante, la combinaison des granulats classiques et
correcteurs
utilisés selon l'invention couplée à une distribution granulométrique
particulière permet d'obtenir
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d'excellents résultats en termes d'adhérence et notamment de conserver dans le
temps des
valeurs élevées de coefficient de polissage accéléré (PSV) traduisant une
conservation dans le
temps de la microtexture. Contrairement aux granulats de bauxite calcinée, les
granulats
correcteurs utilisés selon l'invention ne présentent pas une dureté
exceptionnellement élevée.
Par conséquent, le maintien de la microtexture ne peut être attribué à une non-
usure des
granulats correcteurs. En effet, ces granulats présentent une dureté telle
qu'il y a forcément
enlèvement superficiel (à l'échelle micrométrique) de matière. Le maintien des
propriétés de
microtexture du mélange correspond à un renouvellement ou une régénération
permanente de
l'état de surface.
La solution de l'invention utilise un mélange granulaire présentant de
préférence une
granularité 0/4mm ainsi qu'une courbe granulométrique spécifique modifiée pour
intégrer une
meilleure résistance au cisaillement, l'utilisation de granulats correcteurs
présentant un PSV
élevé et présentant à la fois un contraste de dureté et de PSV avec les
granulats classiques.
La solution de l'invention permet d'élaborer un nouveau produit polyvalent et
très haut
de gamme de par ses performances, pour un coût moindre. La composition de
béton
bitumineux présente notamment une texture fine et harmonieuse (0/4mm) ainsi
qu'une
adhérence unique à court et long terme.
D'autres caractéristiques, aspects et avantages de l'invention apparaîtront
encore plus
clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, ainsi que
des exemples
concrets, mais nullement limitatifs, destinés à l'illustrer.
La composition pour couches supérieures de chaussées présente les
caractéristiques
suivantes pouvant être prises isolément ou selon toutes leurs combinaisons
techniquement
possibles et présentant chacune des avantages spécifiques :
- le mélange granulaire vérifie au moins une des conditions suivantes :
- 90 à 100%, de préférence 100% en masse des constituants du mélange
granulaire ont
des dimensions inférieures à 6,3 mm,
- 70 à 100%, de préférence 80 à 100% et mieux 90 à 100% en masse des
constituants
du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 4 mm,
- 20 à 40 %, de préférence 30 à 40% et mieux 35 à 45% en masse des
constituants du
mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 2 mm,
- 10 à 30 %, de préférence 20 à 30% en masse des constituants du mélange
granulaire
ont des dimensions inférieures à 1 mm,
- 5 à 30 %, de préférence 10 à 20% en masse des constituants du mélange
granulaire
ont des dimensions inférieures à 0,5 mm,
- 5 à 10 %, de préférence 7 à 10% en masse des constituants du mélange
granulaire
ont des dimensions inférieures à 0,063 mm.
- les granulats correcteurs ont une masse volumique réelle comprise entre à
2500 et 3200
kg/m3, de préférence comprise entre à 2600 et 2800 kg/m3 mesurée selon la
norme NF EN
1097-6,
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- les granulats classiques ont une masse volumique réelle comprise entre à
2600 et 3000 kg/m3
mesurée selon la norme NF EN 1097-6,
- les granulats classiques présentent les caractéristiques intrinsèques
suivantes :
- le coefficient de polissage accéléré (PSV) mesuré selon la norme NF EN 1097-
8 est
5 usuellement compris entre 50 et 60 (60 non compris),
- le coefficient de Los Angeles (LA) mesuré selon la norme NF EN 1097-2
est compris
entre 0 et 25, de préférence compris entre 0 et 20 ou inférieur à 20 et mieux
compris
entre 5 et 15,
- le coefficient micro Deval (MDE) en présence d'eau mesuré selon la norme NF
EN
1097-1 est compris entre 0 et 25, de préférence compris entre 0 et 20 et mieux
entre 5
et 15 ou inférieur à 15,
- le liant hydrocarboné est choisi parmi un bitume pur, un bitume modifié par
un polymère tel
qu'un élastomère par exemple de la famille des SBS, un liant d'origine
végétale ou un liant de
nature purement synthétique,
- le bitume pur ou le bitume modifié par un polymère peut comprendre un
additif permettant un
abaissement de la tension interfaciale liant/granulats et conduisant donc à
une modification de
la viscosité permettant une diminution de sa température d'usage tel que les
amines grasses
ou tout autre composé ou procédé aboutissant à cette propriété,
- le liant hydrocarboné est un bitume pur ou un bitume modifié par un polymère
introduit sous la
forme de mousse de bitume ou d'émulsion de bitume,
- la proportion résiduelle en liant hydrocarboné est comprise entre 5 et 7%,
de préférence entre
5,2 et 6,2%,
- le liant est sous forme anhydre, fluxé, ou sous forme de mousse ou
d'émulsion,
- le mélange granulaire peut également satisfaire les conditions suivantes
en masse par rapport
à la masse totale du mélange granulaire :
- 5 à 50% en masse des constituants du mélange granulaire sont des granulats
correcteurs 2/4,
- 20 à 45% en masse des constituants du mélange granulaire sont des granulats
classiques 2/4,
- 20 à 40% en masse des constituants du mélange granulaire sont des granulats
classiques 0/2.
- le pourcentage de vide géométrique selon l'essai à la presse à
cisaillement giratoire (PCG)
selon la norme NF EN 1269-31 à 25 girations est généralement compris entre 10
et 20 %.
La présente invention a également pour objet un procédé de préparation de la
composition pour couches de surface de chaussée définie ci-dessus,
l'utilisation d'une telle
composition pour la réalisation de couches de surface de chaussée ayant des
propriétés
d'adhérence élevées, et une couche de surface de chaussée à base d'une telle
composition.
L'invention concerne aussi une chaussée comportant une couche de roulement
comportant une composition pour couches de surface de chaussée selon
l'invention.
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La proportion résiduelle de liant correspond à la masse de liant hydrocarboné
exprimée
en pourcentage, par rapport à la masse totale des granulats et du liant
hydrocarboné (ne
comprend ni les fluxants, ni les constituants autres des émulsions).
Au sens de la présente description, on entend par "granularité" la
distribution
dimensionnelle des grains d'un mélange granulaire, exprimée comme un
pourcentage
massique de matériau passant au travers d'un ensemble spécifié de tamis. Par
"passant", on
entend la fraction d'un mélange granulaire passant à travers le plus petit des
tamis utilisés dans
la désignation d'une classe granulaire. Ces définitions correspondent à celles
des normes NF
P18-545 et EN 13043.
Les passants sont obtenus lors de l'essai de détermination de la granularité
par analyse
granulométrique par tamisage selon la norme EN 933-1.
Une classe granulaire, notée d/D avec d<D, désigne un intervalle de dimensions
de
particules en termes de dimension inférieure (d) et supérieure (D) de tamis,
exprimées en mm.
La dimension d'une particule, et plus généralement d'un constituant d'un
mélange granulaire,
correspond à son diamètre si ce constituant est de forme sphérique. Si le
constituant n'a pas
une forme sphérique, sa dimension correspond à la longueur de son axe
primaire, c'est-à-dire
la plus longue ligne droite qui peut être dessinée entre une extrémité de ce
constituant et une
extrémité opposée. Elle peut être caractérisée par tamisage.
La composition pour couches de surface de chaussées selon l'invention comprend
au
moins un liant et un mélange granulaire satisfaisant les conditions précitées.
Les granulats correcteurs sont des granulats naturels ou artificiels, de
préférence
naturels.
Selon l'invention, le terme granulat classique représente un granulat
autre qu'un
granulat correcteur et répondant aux exigences d'une utilisation routière. Ces
granulats sont de
préférence issus du concassage de roches massives ou de roches alluvionnaires.
Les
granulats dits classique utilisés selon l'invention présentent en général
les caractéristiques
intrinsèque suivantes :
- PSV compris entre 50 et 56,
- MDE compris entre 0 et 20,
- LA compris entre 0 et 25.
Les granulats dits classiques utilisés selon l'invention peuvent être
choisis en
fonction de leur composition granulaire. Les granulats classiques désignent
donc un matériau
granulaire utilisé dans la construction. Un granulat peut être naturel,
artificiel ou recyclé. Le
terme granulat naturel désigne un granulat n'ayant subi aucune déformation
autre que
mécanique. Le terme granulat artificiel désigne un granulat d'origine
minérale résultant d'un
procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Le
terme granulat
recyclé désigne un granulat obtenu par traitement d'une matière inorganique
précédemment
utilisée dans la construction. Les granulats utilisés sont des granulats
routiers, répondant aux
normes pertinentes : NF EN 13043 en Europe et ASTM C33 aux Etats-Unis
d'Amérique. Les
classes granulaires (d/D) des constituants de ces enrobés faisant l'objet de
la série de normes
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produits français EN 13 108-1 et -2 pouvant être utilisés selon l'invention
sont les suivantes :
0/2, 0/4, 2/4, 0/5, 0/6,3, 2/5, 2/6,3 et 4/6,3. Ces classes granulaires
s'entendent au sens de la
norme NF P18-545.
Les granulats classiques présents dans une composition selon l'invention
peuvent être,
sans limitation, des fillers, fines, sable, sablon, gravier, gravillons,
graves, pierres broyées,
poussières, filler. On entend par filler des particules dont au moins 70 % en
masse sont de
dimensions inférieures à 0,063 mm.
Le liant hydrocarboné utilisé dans la présente invention assure une
solidarisation entre
les différents constituants du mélange granulaire en se solidifiant
immédiatement après la fin
de a mise en oeuvre de la couche supérieure de chaussée, dans laquelle il
recouvre
partiellement ou totalement lesdits constituants. Il peut éventuellement être
utilisé pour coller
les constituants du mélange granulaire sur le support sur lequel ils sont
répandus. Etant donné
que les propriétés d'adhérence tirent principalement leur origine de la
granularité et de la
composition particulière du mélange granulaire, les liants hydrocarbonés
utilisables dans
l'invention peuvent être de natures très diverses.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le liant est un "liant
bitumineux" qui
désigne un composé bitumineux choisi parmi les bitumes purs, spéciaux modifiés
ou leurs
mélanges, et susceptible de durcir et de lier entre eux des matériaux
granulaires. Le liant
bitumineux selon l'invention est généralement un mélange de matières
hydrocarbonées
naturelles issues de la fraction lourde obtenue lors de la distillation du
pétrole, ou provenant de
gisements naturels se présentant sous forme solide ou liquide, de densité
généralement
comprise entre 0,8 et 1,2. Il peut être préparé par toute technique
conventionnelle.
Sont notamment admis comme liants bitumineux au sens de l'invention les
bitumes purs
définis dans la norme NF EN 12591, tels que les bitumes de classe 160/220,
100/150, 70/100,
50/70, 40/60, 35/50, 30/45 ou 20/30, sans limitation. Ces classes normalisées
correspondent à
des gammes de pénétrabilité à 25 C déterminées selon la méthode EN 1426 et
sont exprimées
en 1/10e de mm.
Plus avantageusement, les liants bitumineux sont des bitumes modifiés définis
dans la
norme NF 14023, par exemple les bitumes modifiés par incorporation d'additifs
de toute nature
tels que des additifs en vue d'améliorer les caractéristiques d'adhésivité ou
la tenue mécanique
sous trafic élevé ou agressif, ou en vue d'apporter artificiellement les
propriétés nécessaires à
une mise en émulsion cationique. On peut citer les bitumes améliorés par
incorporation de
fibres organiques ou minérales, notamment de verre, de carbone ou de
cellulose, par
incorporation d'élastomères synthétiques ou naturels de type poudre de
caoutchouc
(polybutadiène, caoutchouc styrène-butadiène ou SBR), copolymères d'éthylène
et d'acétate de
vinyle (EVA), copolymères statistiques ou à blocs de styrène et de diènes
conjugués, par
exemple les copolymères à blocs SBS, par incorporation de thermoplastiques
tels que par
exemple, les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène), les polyamides et les
polyesters, ou
bien par incorporation de résines thermodurcissables telles que les résines
époxy (liants
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bitume/époxy) ou les résines polyuréthanes. Cette liste n'est bien entendu pas
limitative. Il est
également possible d'utiliser des mélanges de bitumes de différents types.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le liant peut être
d'origine végétale.
Ce peut être une résine naturelle ou une résine d'origine végétale modifiée
par synthèse. Cette
catégorie de liant est intéressante car issue d'agro-ressources qui sont par
définition
renouvelables. On citera à titre d'exemple les liants décrits dans la demande
de brevet FR
2853647 tels que le Végécol ou le Végéclair commercialisés par le Groupe
Colas.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le liant est un liant
de nature
purement synthétique. Généralement, un tel liant synthétique est de nature
organique,
préférentiellement de nature polymérique. Il peut être formé d'un matériau
thermoplastique,
élastomère ou d'un matériau thermodurcissable, c'est à dire réticulable, ou
d'un mélange d'un
ou plusieurs de ces matériaux.
Bien évidemment, la composition selon l'invention peut comprendre des mélanges
de
liants appartenant aux différentes catégories citées, c'est-à-dire qu'elle
comprend au moins un
liant choisi parmi les liants bitumineux, les liants d'origine végétale et les
liants de nature
purement synthétique.
Les liants utilisés dans l'invention peuvent comprendre des additifs tels que
des
catalyseurs de durcissement de type sels métalliques, et/ou un ou plusieurs
agents colorants
tels que des pigments minéraux ou des colorants organiques.
Les liants présentés ci-dessus peuvent en outre être fluxés par un fluxant ou
fluidifiant
destiné à abaisser leur viscosité, par exemple un fluxant à base de solvants
d'origine pétrolière
ou pétrochimique ou un fluxant à base de matières grasses d'origine naturelle.
Ces liants
peuvent éventuellement contenir de 0,5 à 35 % de fluxant, préférentiellement
de 0,5 à 10 %, en
masse par rapport à la masse totale de liant. Ces liants peuvent être sous
forme anhydre ou
sous forme d'émulsion selon notamment NF EN 13808, voire un mélange des deux.
Lorsque le liant est utilisé sous forme d'émulsion, l'affinité liant / eau
dépend de la
tension interfaciale entre ces deux produits. Cette affinité peut être
améliorée au moyen d'un
tensioactif de type anionique, cationique, zwitterionique ou non ionique,
comme par exemple un
chlorhydrate d'amine grasse, un sel d'acide gras, un sel d'ammonium
quaternaire, un
polyoxyde d'éthylène ou des mélanges de ces composés.
De préférence, le mélange granulaire et le(s) liant(s) est (sont) employé(s)
dans des
quantités telles que le module de richesse de la composition, tel que défini
dans la norme NF
P98-149, est supérieur ou égal à 3, de préférence compris entre 3,3 et 3,7.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'une composition
pour
couches de surface de chaussées ayant des propriétés d'adhérence élevée
comprenant une
étape de mélange du liant (ou des liants) et du mélange granulaire définis
précédemment.
Le procédé comprend de préférence une étape d'enrobage total ou partiel du
mélange
granulaire par le liant (ou les liants). L'enrobage peut être réalisé à chaud
ou à froid,
conformément à la norme NF P98-150, délivrant des enrobés dits à chaud ou à
froid. Lors de la
préparation d'un enrobé à froid, le liant peut avantageusement être mis en
émulsion et la
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technique correspondante porte le nom d'enrobage à l'émulsion. Il est à noter
que l'enrobage
peut également être réalisé à température dite tiède ou semi-tiède.
Le procédé de préparation de la composition pour couches de surface de
chaussées
selon l'invention peut être un procédé de préparation à chaud, comprenant une
étape de
mélange dudit liant et dudit mélange granulaire à une température de 130 à 190
C.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé de préparation de la
composition pour
couches de surface de chaussées selon l'invention peut comprendre une étape de
mélange
dudit liant et dudit mélange granulaire à une température de 100 et 150 C
version dite LT ¨
low température -).
D'une manière surprenante le mélange de granulats ne pose pas de problème
particulier lors de la réalisation du béton bitumineux ou de sa mise en
oeuvre. En effet
contrairement à ce que l'on aurait pu attendre du mélange de matériaux
d'origines et de
densités différentes au sein du milieu fluide qu'est le liant bitumineux, il
n'y a pas de
ségrégation entre les granulats. Il n'y a pas de phénomène de sédimentation ou
de flottation.
Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une composition telle que
définie
précédemment pour la réalisation de couches supérieures de chaussées ayant des
propriétés
d'adhérence élevées.
Les compositions de couches de surface de chaussées de la présente invention
permettent notamment la préparation de couches de roulement telles que
définies dans le
guide technique Conception et Dimensionnement des Structures de Chaussées du
SETRA /
LCPC de 1994, la norme NF P 98-086 d'octobre 2011 et la norme NF P98-150 pour
ce qui est
des enrobés hydrocarbonés.
Ainsi, par couche de roulement, on entend dans la présente invention la couche
de
matériaux en contact direct avec les pneumatiques des véhicules.
La présente invention a pour autre objet une couche supérieure de chaussée à
propriétés d'adhérence élevée à base d'au moins une composition pour couches
supérieures
de chaussées telle que définie précédemment. Les compositions de l'invention
permettent de
réaliser des couches de roulement qui présentent une adhérence élevée et
durable dans le
temps car ces couches résistent au polissage ainsi qu'aux sollicitations
mécaniques et
climatiques.
La couche supérieure de chaussée a une épaisseur compactée inférieure ou égale
70
mm, mieux allant de 15 à 45 mm et encore mieux allant de 20 à 30 mm.
La couche supérieure de chaussée de l'invention peut être appliquée sur des
supports
neufs ou anciens constitués d'un matériau lié avec un liant hydrocarboné ou
avec un liant
hydraulique.
La granularité particulière des compositions de l'invention conduit, pour des
épaisseurs
d'application telles que décrites ci-dessus, à des couches supérieures de
chaussées ayant un
pourcentage de vide préférentiellement compris entre 10 et 20 % à 25 girations
au sens de la
norme EN 12697-31 (essai P.C.G). La couche supérieure de chaussée de
l'invention a de
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=
préférence un pourcentage de vide allant de 15 à 25 % à 25 girations au sens
de la norme EN
12697-31 (essai P.C.G)
L'amélioration des propriétés d'adhérence liée à la mise en oeuvre d'une
composition
pour couches supérieures de chaussées selon l'invention est obtenue sans
réduction des
5 autres propriétés mécaniques.
La couche supérieure de chaussée définie ci-dessus peut être préparée selon
une
technique d'enrobage, c'est-à-dire en utilisant une composition conforme à
l'invention préparée
par mise en contact des liants avec le mélange granulaire avant application
sur le support
concerné. Le support sur lequel la couche de l'invention est déposée peut
éventuellement avoir
10 subi une étape de préparation connue.
Différentes caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront
nettement au vu des exemples illustratifs exposés ci-après.
Exemples
I. Matériaux utilisés
1. Granulats
Les granulats classiques utilisés présentent les caractéristiques intrinsèques
suivantes (norme
NF P 18-545) :
- P.S.V. : entre 50 et 56
- L.A. : 5 20*
- M.D.E. : É 15*
* avec compensation maximale (défini par la norme NF P 18-545) de 5 points
entre LA et
MDE.
Les granulats correcteurs présentent les caractéristiques suivantes :
- Essai de résistance à l'abrasion : 5 É AAV É 15 (NF EN 1097-8 ¨ annexe A)
- Densité sèche : 2,5 à 3,0, (NF EN 1097-6)
-P.S.V. : k 65
- L.A. : 15 É LA É 35
- M.D.E. : 15 5 MDE 5 35
P.S.V.: Coefficient de Polissage Accéléré (ou P.S.V Polished Stone Value )
traduisant la
résistance au lustrage/polissage, mesuré selon la norme NF EN 1097- 8,
L.A. : coefficient de Los Angeles traduisant la résistance aux chocs, mesuré
via l'essai Los
Angeles défini selon la norme NF EN 1097- 2,
M.D.E. : Coefficient Micro Deval dans l'eau traduisant la résistance à l'usure
en présence
d'eau, mesurée via l'essai Micro Deval Humide définie selon la norme NF EN
1097- 1.
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11
Le tableau ci-dessous donne la distribution granulométrique des granulats
utilisés.
Granulats Sable 0/d Granulat d/D Fuller Sable 0/4
Nature des granulats classique classique classique correcteurs
6,3 100 100 100 100
4 100 80-100 100 75-100
2 80-100 0-20 100 0-20
1 100
0,5 100
0,25 100
0,125 100
0,063 10 - 20 0 - 1 70 - 100 52
Masse volumique NF
2600 à 3000 2600 à 3000 2600 à 2800
EN 1097-6
2. Liant hydrocarboné
Le liant hydrocarboné utilisé est un bitume modifié Sacerflex E3. Le
SACERFLEX est
un bitume polymère modifié par un élastomère thermoplastique de type
polystyrène-
polybutadiène-polystyrène séquencé en proportion variable (SBS), et d'additifs
chimiques. Sa
masse volumique réelle est de 1020 kg/m3.
Il. Composition et préparation des enrobés
Les enrobés sont préparés selon la norme NF EN 12697-35 dans un malaxeur à une
température de 160 à 185 C pendant 240 s. Les compositions décrites dans le
tableau ci-
dessous ont été recomposées puis fabriquées en centrale d'enrobage à chaud. La
composition
est définie en % en masse par rapport à la masse totale de la composition
d'enrobé.
Composants Composition de l'invention
Filler 3 %
Sable 0/d 25 %
Gravillon (granulat d/D) 36,4 %
2/4 correcteur 30 %
Liant 5,6 %
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. .
. .
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Distribution granulométrique (Tamis) Composition de l'invention
6,3 100
4 93
2 36
1 23
0,5 17
0,250 14
0,063 8
% en masse des granulats correcteurs avec :
D<6,3 100%
D<4 75% à
100%
D<2 0 à 20%
% en masse de granulats correcteurs par rapport à
la masse du mélange granulaire
Il. Evaluation du comportement du revêtement sous les effets de la circulation
5
Des essais in situ ont montré qu'une couche de roulement réalisée à partir
d'une
composition selon l'invention permet de maintenir l'adhérence à un niveau
élevé (CFT > 70) à 6
mois (délai nécessaire au décapage du film de liant recouvrant le granulat)
contre 60 voire 65
pour un revêtement classique.
III. Etudes comparatives en laboratoire
Le nouveau revêtement a été testé en laboratoire au moyen d'appareil Wehner &
Schulze W-S
(NF EN 12697-49) et comparé à divers autres revêtements réputés adhérents de
l'état de l'art
antérieur :
Granularité Gravillons correcteurs dans l'enrobé (en c/o)
Type de revêtement
(en mm) De l'invention
Bauxite
BBTM adhérent de l'invention 0/4 30 0
BBTM témoin 1 (comparatif) 0/10 0 0
BBTM Bauxite 1 (comparatif) 0/10 0 20
BBTM Bauxite 2 (comparatif) 0/10 0 34
BBTM adhérent (comparatif) 0/10 71 0
BBTM témoin 2 (comparatif) 0/10 0 0
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PSV : gravillons PSV : gravillons Coefficient W-S
Type de revêtement
correcteurs classiques du revêtement (pws)
BBTM adhérent de l'invention 70 52 à 54 0,43
BBTM témoin 1 (comparatif) 50 à 52 0,34
BBTM Bauxite 1 (comparatif) 70 50 à 52 0,40
BBTM Bauxite 2 (comparatif) 70 54 0,45
BBTM adhérent (comparatif) 63 à 66 50 à 52 0,45
BBTM témoin 2 (comparatif) 54 38
Les valeurs de coefficient W-S de la composition, objet de l'invention sont
supérieures ou du
même ordre que celles de l'état de l'art antérieur.
La composition BBTM adhérent "nouveau" est supérieure au:
- BBTM témoin 1,
- BBTM témoin 2,
- BBTM Bauxite 1.
La composition BBTM adhérent de l'invention est du même ordre que le:
- BBTM Bauxite 2 (34 % de Bauxite)
- BBTM adhérent (71 % de granulats à fort PSV >60)
Dans ces deux derniers cas, la composition de l'invention est économiquement
plus
intéressante, pour des performances effectives quasi-identiques.
