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HAL Id: hal-00350491 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00350491 Submitted on 10 Jul 2009 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Etude en laboratoire des performances mécaniques des enrobés à la mousse de bitume utilisant des granulats tièdes Vincent Gaudefroy, Bogdan Cazacliu, Chantal de la Roche, François Olard, Etienne Beduneau, Jean Pierre Antoine To cite this version: Vincent Gaudefroy, Bogdan Cazacliu, Chantal de la Roche, François Olard, Etienne Beduneau, et al.. Etude en laboratoire des performances mécaniques des enrobés à la mousse de bitume utilisant des granulats tièdes. Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 2007, pp 165-174. hal-00350491 165 BLPC • n°270-271 • oct/nov/déc 2007 Étude en laboratoire des performances mécaniques des enrobés à la mousse de bitume utilisant des granulats tièdes RÉSUMÉ Pour répondre à des critères environnementaux devenus de plus en plus stricts, de nouvelles technologies d’enrobage à des températures inférieures à 100 o C, appelées « semi-tièdes », sont apparues sur le marché des matériaux bitumineux routiers. L’inﬂ uence des paramètres de mélange, tels que la température et la teneur en eau initiale des granulats, sur la qualité du mélange obtenu et les propriétés mécaniques des enrobés tièdes à la mousse de bitume a été déterminée. Les propriétés de ces enrobés ont été comparées à celles des enrobés de référence : enrobés à froid traditionnels à la mousse et enrobés à chaud. L’existence d’une humidité optimale pour les granulats a été notamment mise en évidence. Les enrobés semi-tièdes à la mousse de bitume, fabriqués à 70 et 90 o C, présentent des propriétés mécaniques satisfaisantes, intermédiaires entre celles des enrobés à froid et des enrobés à chaud de référence. Study in laboratory of the mechanical performances of the coating in the foam of bitumen using lukewarm granulats ABSTRACT In order to respond to increasingly stringent environmental criteria, new asphalt mixing technologies at so-called “half-warm” temperatures, i.e. less than 100°C, have been appearing on the market for asphalt road materials. The inﬂ uence of mixing parameters, such as temperature and the initial water content of aggregates, on the quality of the mix obtained along with the mechanical properties of warm foamed bitumen mixes have been determined. The properties of these mixes have been compared with those of reference materials: conventional cold-mix foamed asphalt and hot-mix asphalt. The presence of an optimal aggregate humidity has, in particular, been underscored. These half- warm, foamed bitumen mixes, produced at 70° to 90°C, display satisfactory mechanical properties, lying between those of the reference cold-mix and hot-mix asphalts. INTRODUCTION Avec des critères environnementaux de plus en plus exigeants, de nouvelles technologies d’en- robage à températures modérées dites « tièdes », voire « semi-tièdes » en deçà de 100 o C, ont vu le jour depuis quelques années. La société APPIA (aujourd’hui EIFFAGE Travaux Publics) s’y est naturellement intéressée en développant notamment la technique brevetée des enrobés à basse température E.B.T. ® (acronyme anglais : low energy asphalt L.E.A. ® ) depuis ﬁ n 2004, d’abord en laboratoire puis très rapidement, au cours de la période 2005-2007, dans une vingtaine de centrales d’enrobage en France, en Espagne et aux USA [1, 2] . Ce procédé repose sur un séchage partiel du squelette granulaire et sur un enrobage avec un bitume additivé par des agents moussants, des agents de maniabilité et des dopes d’adhésivité. Un tout autre éco-procédé d’enrobage semi-tiède à la mousse de bitume a par ailleurs été étudié au Laboratoire central des ponts et chaussées en 2005. ■ ■ Vincent GAUDEFROY* Bogdan CAZACLIU Chantal de LA ROCHE LCPC, Bouguenais, France François OLARD Étienne BEDUNEAU Jean-Pierre ANTOINE EIFFAGE Travaux Publics, Centre d’Études et de Recherches, Corbas, France Vincent GAUDEFROY* Bogdan CAZACLIU Chantal de LA ROCHE LCPC, Bouguenais, France François OLARD Étienne BEDUNEAU Jean-Pierre ANTOINE EIFFAGE Travaux Publics, Centre d’Études et de Recherches, Corbas, France * AUTEUR À CONTACTER : Vincent GAUDEFROY vincent.gaudefroy@lcpc.fr * AUTEUR À CONTACTER : Vincent GAUDEFROY vincent.gaudefroy@lcpc.fr 166 BLPC • n°270-271 • oct/nov/déc 2007 La première mousse de bitume a été réalisée par August Jacobi, dont le brevet a été déposé en 1928 en Allemagne, mais les spécialistes s’accordent à dire que c’est le professeur Ladis Csanyi, de l’Uni- versité de l’Iowa, qui le premier a introduit de la vapeur d’eau dans du bitume chaud pour enrober des granulats froids [3] . Les véritables essais industriels datent des années 1970 en Australie, mais il a fallu attendre 20 ans de plus pour que le procédé apparaisse comme réellement opérationnel. En France, l’entreprise Jean Lefebvre (aujourd’hui EUROVIA) a tenté, dans les années soixante- dix, de réaliser des enduits superﬁ ciels d’usure avec de la mousse de bitume. Progressivement, le champ d’application de la technique à la mousse s’est déplacé vers les graves traitées pour fabriquer des couches d’assise [3, 4] . À cette époque, les granulats du mélange étaient utilisés à température ambiante sans séchage préalable. En 1989, le procédé a été étendu au traitement des graves et les premières études de laboratoire ont été réalisées [5] . Aujourd’hui, quelques auteurs ont des avis très partagés sur l’inﬂ uence de la composition et de l’origine du bitume sur sa capacité à mousser [6, 7] . La présente étude a consisté à déterminer l’inﬂ uence des paramètres de fabrication, tels que la tem- pérature et la teneur en eau initiale des granulats du mélange, sur la qualité d’enrobage et les pro- priétés mécaniques de l’enrobé semi-tiède à la mousse de bitume et de les comparer aux matériaux traditionnels, comme les enrobés à froid à la mousse de bitume et les enrobés à chaud. MATÉRIAUX ET TECHNIQUES EXPÉRIMENTALES Matériaux La formule granulométrique choisie est un béton bitumineux semi-grenu 0/10 (appelé BBSG 0/10), utilisant des granulats provenant de la carrière de la Noubleau dont la nature pétrographique est la diorite. Deux bitumes différents appartenant à la même classe 35/50 ont été étudiés : un bitume naphténique (pénétrabilité : 47 × 0,1 mm ; TBA : 52,2 o C), et un bitume parafﬁ nique (pénétrabilité : 45 × 0,1 mm ; TBA : 53,0 o C). Il s’agissait de déterminer si l’origine du bitume et son aptitude à mousser pouvaient avoir une inﬂ uence sur la qualité de l’enrobage et si le procédé de fabrication de la mousse pouvait s’adapter à différents bitumes. Principe de fabrication Des granulats humides, froids ou tiédis à température inférieure à 100 o C ont été mélangés avec une mousse de bitume. Hormis les additifs spéciﬁ ques, la mousse de bitume est composée de bitume (environ 95 % en masse) et d’eau (les 5 % restants). Le matériel utilisé pour sa fabrication est le Foamlab, développé par la société SAE du Groupe Fayat. Dans ce procédé, les deux liquides (l’eau et le bitume) se mélangent intimement sous pression et sont ensuite éjectés au travers d’une buse vers l’extérieur. L’eau se vaporise instantanément et des ﬁ lms de bitume se créent, ce qui conduit à la formation d’une mousse. Cette mousse est directement pulvérisée dans un malaxeur contenant les granulats à température et humidité contrôlée. Comme l’illustre la ﬁ gure 1 , la mousse est caractéri- sée par un coefﬁ cient d’expansion maximum (ERm) et par une période de demi-vie (T 1/2 ). Lorsque la mousse est projetée sur les granulats humides, le bitume mélangé avec les particules minérales ﬁ nes entraîne la formation de particules de mastic (ﬁ gure 2) . À température ambiante, ces particules restent dissociées des granulats tant que l’eau est présente dans le mélange, évitant ainsi la coalescence des composants entre eux [8] . Dispositifs expérimentaux et techniques de caractérisation Système de malaxage Le malaxeur utilisé est un prototype (ﬁ gure 3) . Ce dispositif, qui s’apparente à un malaxeur discon- tinu à arbres horizontaux, est très couramment utilisé pour la fabrication de graves et bien adapté au ■ ■ ■ › BLPC • n°270-271 • oct/nov/déc 2007 167 ﬁ gure 1 Évolution du coefﬁ cient d’expansion de la mousse de bitume en fonction du temps. ﬁ gure 2 Principe de formation d’une mousse de bitume au contact de granulats humides, froids ou semi- tièdes. système de moussage de bitume. Le malaxeur est à double arbre horizontal, avec cinq bras par arbre et deux pales par bras. Les pales présentent une surface de 240 × 150 mm 2 chacune et sont inclinées de 38 o de manière à favoriser l’écoulement du matériau le long des axes des arbres. Les premiers et les derniers bras sont « rétroinclinés ». Enﬁ n, le malaxeur n’est pas régulé en température, ce qui engendre des pertes importantes d’énergie. Les paramètres étudiés sont la température (20, 70 et 90 o C), la teneur uploads/Science et Technologie/ etude-en-laboratoire-des-performances-mecaniques-des-enrobes-a-la-mousse-de-bitume-utilisant-des-granulats-tiedes.pdf