اقرطلل يسنوتلا يعمجلا association tunisienne des routes

الجمعية التونسية للطرقاتAssociation Tunisienne des Routes

Ahmed SialaAcadémie Militaire Fondouk Jedid

8012 Nabeul - Tunisie

Téléphone : +216 72 250 125 (poste 513)

Mobile : +216 55 336 139

[email protected]

Ahmed Siala est Docteur en Génie Civil de l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Tunis (ENIT) et ingénieur,

diplômé de l’Ecole Supérieure des Travaux Publics de Paris (ESTP). Il est également titulaire d’un MBA en

management stratégique des organisations de l’Institut des Hautes Etudes Commerciales de Carthage (IHEC).

Il est actuellement Maitre de Conférences et Directeur du département génie civil à l’Académie Militaire de

Fondouk Jedid. Il est membre du laboratoire Sciences et Techniques de la Défense, responsable de l’équipe

chargée de l’étude des protections des infrastructures et des équipements contre les effets des explosions. Il

est également membre du conseil scientifique du Centre de Recherches Militaires.

Il a une expérience professionnelle de plus de 25 ans dans le domaine de l’ingénierie routière. Après avoir

occupé le poste d’ingénieur d’études spécialisé en infrastructures routières à la STUDI, il s’est dirigé vers

l’enseignement supérieur et la recherche dans le domaine des matériaux routiers et de la protection contre les

effets des explosions. Il est également expert dans le domaine de l’infrastructure routière auprès d’un certain

nombre de bureaux d’études.

mailto:[email protected]

Présenté par: Ahmed SIALA

Maitre de conférences - Académie militaire Fondouk JedidEquipe de travail:

Ahmed SialaSaloua EleuchAmara Loulizi

Jamel Neji

RECYCLAGE A CHAUD DES FRAISATS D’ENROBES DANS LE BETON BITUMINEUX

Webinaire:Recyclage des matériaux de chaussées, état des lieux et expériences spécifiques

Samedi 05 juin 2021 Hammamet du 22 au 24 Octobre

CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ÉTUDE

2

Contexte et objectifs de l’étude

3

L’enrobé bitumineux

Contraintes Disponibilité et qualité des granulats

Coûts du bitume

Pathologie : désenrobage, orniérage, ressuage, etc.

Température de mise en œuvre

Types d’enrobés Enrobés à granulométrie continue

Enrobés à module élevé

Enrobés drainants

Etc.

Autoroute Msaken-Sfax

Liant hydrocarboné

Granulats + filler

Dopes


4

L’enrobé drainant : Enrobé ouvert permettant la récupération des eaux de pluies

Pourcentage de vide : 20% à 30%

Granulométrie 0/10 ou 0/14

En Europe, depuis la fin des années 1970

Normalisé depuis 2006 : NF EN 13108-7

Colmatage par les poussières

Faibles performances mécaniques

Risque d’usure rapide

Contraintes

Minimisation des risques d’aquaplanages

Limitation des fissures et déformations liées à la stagnation d’eau

Minimisation des effets sonores


5

Le fraisât d’enrobés: Fraisage ou démolition des enrobés bitumineux Surplus des centrales d'enrobage

Granulats : 94 à 96% Bitume : 4% à 6%

En Tunisie 250 mille tonnes de fraisât / an

Considérés comme déchets gênants et sans valeur


6

Règlementation aux Etats Unis

Fin des années 70

Publication de deux documents relatifs au recyclage des agrégats d’enrobés dans les autoroutes

Fédéral Highway Administration (FHWA) – début des année 90

Guide de recyclage au profit des départements d’État et des administrations locales

Fin des années 90 - Superior Performing Asphalt Pavement (SUPERPAVE)

Prise en compte de l’incorporation des fraisâts dans la formulation des enrobés


7

Règlementation en France

Circulaire du 18 juin 2001 Autorisation d’utiliser 10% des agrégats d’enrobés sans recours à une étude de

caractérisation ou de formulation des enrobés

Circulaire RRN 2009 relative au recyclage des fraisâts

Systématisation de l'incorporation de 10% de fraisât dans les formulations d'enrobé

Obligation de la réutilisation d’au moins 20% de fraisât dans les chantiers avec fraisage

Bonification des entreprises faisant du recyclage des fraisâts

Etats unis France Tunisie

100% 80%0%

Taux de recyclage

Objectifs de l’étude

8

Enrobés continu et drainant à base de matériaux valorisés

Fraisâts d’enrobé locaux

Valorisation expérimentale

Apports structurel et financier

Gain en matériaux

Pallier à des pathologies

9

Plan

Apports structurel et financier

Amélioration du comportement mécanique des enrobés drainants

Identification des matériaux 1

Valorisation de l’ajout du fraisât dans les enrobés à granulométrie continue

Conclusions et perspectives

2

3

4

5

IDENTIFICATION DES MATERIAUX

10

Les matériaux utilisés

11

GranulatsEssais 0/5 4/7 8/14 Spécifications Normatives

(NF EN 13043)

Poids spécifique (t/cm³) 2.71 2.63 2.64 2.5 à 3Los Angeles - - 24 < 25Micro-Deval - 16 16 < 20Equivalent Sable ES (%) 70 - - ≥ 60% de fines 9.5 1.1 0.8 -

Les granulats neufs Le bitume neuf Le fraisât

Les granulatsEssai Résultat obtenu (%)

Teneur en carbonate CaCO3 99.54

Teneur en matière organique 0.33

Teneur en silice SiO2 Néant

Teneur en anhydre sulfurique SO3 Néant

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

uePr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

Centre d’Essais et des Techniques de la Construction

Le bitume neuf

Classe : 35/50

Densité spécifique : 1.03 t/m³

12

Essai Résultat de l’essai

Référence et exigencenormative

Pénétrabilité avant RTFOT (1/10mm) 42 35 à 50 (EN 1426)

Point de ramollissement avant RTFOT (°C) 54 50 à 58 (EN 1427)

Pénétrabilité après RTFOT (1/10mm) 27 >53% de la pénétrabilité avant RTFOT (EN 12607)

Point de ramollissement après RTFOT (°C) 58 >52 (EN 1427)

Point d’éclair (°C) 272 >240 (EN 22529)

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue

Préd

ictio

n du

m

odèl

e co

mpl

exe

BB

gra

nulo

mét

rie

disc

ontin

ueM

atér

iaux

util

isés

Le fraisât

13

Caractéristique de fraisât

Granularité (mm) 0/14

% des fines avant extraction (%) 0.84

% des fines après extraction (%) 10

Masse volumiques réelle (t/m3) 2.6

Provenance:Autoroute A1 Tunis - Hammamet

Après extraction:la fraction 0/4 ≈ 65% la fraction 4/7 ≈ 20%Teneur en bitume résiduel ≈ 4,2 % à 4,5%

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Fraisat 1 Fraisat 2

Diamètre des tamis (mm)

Pass

ant(

%)

Avant extraction

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

fraisat1ech1fraisat1ech2fraisat2ech1fraisat2ech2

Diamètres des tamis (mm)Pa

ssan

t (%

)

Après extraction

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue

Préd

ictio

n du

m

odèl

e co

mpl

exe

BB

gra

nulo

mét

rie

disc

ontin

ueM

atér

iaux

util

isés

(Siala et al. (2017))

Norme NF EN 13108-8

Le fraisât

14

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue

Préd

ictio

n du

m

odèl

e co

mpl

exe

BB

gra

nulo

mét

rie

disc

ontin

ueM

atér

iaux

util

isés

Usage dans la chaussée

Couche de roulement 0% 10% 30% 40%Couche de liaison

10% 20% 30% 40%Couche d’assise

Composants de l’agrégat d’enrobé

Liant bitumineux

Teneur TLNS TL2 TL1

Pénétrabilité ou TBA

BNS B2 B1

granulat Granularité GNS G2 G1

Norme NF EN 13108-8

Etendue de la Variation de la teneur en liant

Caractérisation du bitume récupéré des fraisâts

Caractérisation des granulats

Valeur min : 4,15% – Valeur max : 4,7%

Etendue : 0,55%

TBA Non mesuréePénétrabilité non mesurée

D (plus gros diamètre) : 14 mm% passant à 1,58D : 100 %, Etendue : 1%% Passant à 2 mm : 38,5% – 42,3% ; Etendue : 4%% Passant à 0,08 mm : 8,1 – 9,2 ; Etendue : 1%

TL1 BNS G1

VALORISATION DES AJOUTS DANS LES ENROBÉS À GRANULOMÉTRIE CONTINUE

15

Apport de l’ajout du Fraisât

16

46,3% - 46,0% - 45,7%

Sable de concassage 0/4

Bitume 35/50

Gravier 8/14

Gravier 4/7

33%

16%

4,7-5,0-5,3

Fraisât

Désignation ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50FModule de

richesse 2,88/3,06/3,25 2,85/3,03/3,21 2,84/3,02/3,20 2,82/3,00/3,18 2,81/2,98/3,16 2,82/3,00/3,18

MVR (t/m3) 2,5/2,49/2,48 2,46/2,44/2,43 2,43/2,42/2,41 2,42/2,40/2,39 2,40/2,39/2,38 2,38/2,37/2,36

28,4%

12,5%

4,3-4,6-4,9

43,8% - 43,5% - 43,2%

10%

24,8%

7,5%

3,9-4,2-4,5

44,8% - 44,5% - 44,2%

20%

20,3%

4%

3,4-3,7-4,0

42,3% - 42,0% - 41,7%

30%

16,2%

3,0-3,3-3,6

40,8% - 40,5% - 40,2%

40%

9,1%

2,6-2,9-3,2

38,3% - 38,0% - 37,7%

50%

15% de la fraction granulaire 0/4 du fraisât



Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

uePr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

Essais réalisés

17

Objectifs des essais

Tester la composition granulométrique

Vérifier les performances mécaniques

Nouvelle formulation d’un enrobé continu

Essais réalisés :

Analyse granulométrique (mélange à blanc)

Essai Marshal : stabilité et fluage

Essai de traction par fendage : résistance à la traction

Essai Duriez: pourcentage de vide, résistanceà la compression, tenue à l’eau

Essai PCG : compactibilité de l’enrobé

Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue

Teneur optimale en bitume

18

(NF EN 12697-34 : Stabilité >10,5 kN, Fluage < 4mm))

* Au-delà de 5% Bitume en excès Tous les vides comblés

Compacité au-delà de 97% (NF EN 12697-34 : Compacité entre 95% et 97%).

11,611,8

1212,212,412,612,8

1313,213,4

4,7 5 5,3

Stab

ilité

Mar

shal

l (kN

)

Teneur totale en bitume (%)

ECref EC10F EC20F

EC30F EC40F EC50F2

2,22,42,62,8

33,23,43,63,8

4

4,7 5 5,3

Flua

ge M

arsh

all (

mm

)


ECref EC10F EC20F

EC30F EC40F EC50F

95,5 96

,1

97,4

95,6 96

,2

97,5

95,8 96

,3

97,8

95,9 96

,3

97,9

96 96,4

98

96,5 97

98,4

93

94

95

96

97

98

99

4,7 5 5,3

Com

paci

té M

arsh

all

(%)

Teneur tolale en bitume (%)

ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F

Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

Teneur en bitume: Stabilité Marshall 5% * 4,7% Fluage Marshall

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue


Teneur optimale en bitume

19

(NF P98-251-1 : Supérieure à 7 MPa)

Teneur optimale en bitume: 5%

Tous les vides comblés par le bitume : Diminution de la vulnérabilité à l’eau Augmentation de la compacité (NF P98-251-1 entre 92% et 96%).

9

10

11

12

13

14

4,7 5 5,3

Rés

ista

nce

à l'e

au r

(MPa

)


ECref EC10F EC20F

EC30F EC40F EC50F

10

11

12

13

14

15

16

4,7 5 5,3

Rés

ista

nce

à l'a

ir R

(MPa

)


ECref EC10F EC20FEC30F EC40F EC50F

Résistance à l’eau Résistance à l’air

93,3

94,4

95

93,7 94

,5 95

94 94,6 95

,1

94,1 94

,7 95,2

94,2 94

,7 95,4

94,7 95

,4 96,2

91

92

93

94

95

96

97

4,7 5 5,3C

ompa

cité

Dur

iez

(%)



Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

% Bitume Résistances Duriez

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue


Taux optimal de fraisât

20

Présence d'un pourcentage croissant de bitume résiduel de fraisât Bitume vieilli plus dur qu’un bitume neuf

12,7

12,7

3

12,7

9

12,8

5 13,1

13,2

37

3,373,18 3,05 3,04 3,03

2,8

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

12,2

12,4

12,6

12,8

13

13,2

13,4


Flua

ge M

arsh

all (

mm

)

Stab

ilité

Mar

shal

l (kN

)

Formulations étudiées

Stabilité Marshall Fluage Marshall

Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

% FraisâtStabilité Marshall

Fluage Marshall

Amélioration de la résistance à l’orniérage

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue



21

Excès de bitume vieilli (plus visqueux que le bitume neuf)

Ne remplit pas aussi bien les vides du mélange

83% 86

% 87%

87%

86%

90%

9,6

10,7

12 12,2 12,4 12,311,5

12,5

13,8 14,114,5

13,7

80%82%84%86%88%90%92%94%96%98%100%

8

9

10

11

12

13

14

15

16


r/R (%

)

Rés

ista

nces

Dur

iez

(MPa

)


Rapport r/R Résistance à l'eau Résistance à l'air

Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

40% de Fraisât Optimum des résistances Duriez Amélioration de la résistance à l’eau

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue



22

Légère diminution de la traction par fendage

Le bitume vieilli apporté par le fraisât plus visqueux que le bitume neuf

1,74 1,72 1,7 1,7 1,69 1,65

Rt = -0,0154.%F + RtECref

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8


Rés

ista

nce

à la

trac

tion

indi

rect

e (M

Pa)


Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue


23

Mat

éria

ux u

tilis

ésPr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

3,1%

-10,

1%

26,1

%

29,2

%

-2,9

%

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

StabilitéMarshall

FluageMarshall

Résistance àl'air

Résistance àl'eau

Traction parfendage

EC40F

Taux de fraisât retenu 40%

Gain en bitume neuf 34%

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue

Validation des formulations: Essai PCG

24

80

90

100

1 10 100 1000

Com

paci

te (%

)

Nombre de Girations

Ecref EC40F

Limites supérieures à 10 et 60 girations pour un BB0/14

Limite inférieure à 60 girations pour un BB0/14

Limite inférieure à 80 girations pour un EMEEME: Enrobé à Module élevéM

atér

iaux

util

isés

Préd

ictio

n du

m

odèl

e co

mpl

exe

BB

gra

nulo

mét

rie

disc

ontin

ue

Respect des exigences normatives en termes de maniabilité et de compactibilité Formulations acceptables

Pentes légèrement plus raides Comparables aux enrobés à modules élevés

BB

gra

nulo

mét

rie

cont

inue


AMELIORATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES ENROBES DRAINANTS

25

Formulations d’enrobés drainants26

Bitume 35/50

Gravier 7/14

Gravier 4/7

46%

16%

5%

33%

Désignation Ecref Edref

Module de richesse 3,06 3,2

MVR de l’enrobé 2,49 2,488

20%

23%

5%

72%

17,4%

4,2%

58,4%

Fraisât40%

13%

3,3%

43,7%

50%

8,5%

2,9%

38,6%

Sable de concassage 0/3

ED20F ED40F ED50F

3,09 3,05 3,03

2,45 2,432 2,43

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

uePr

édic

tion

du

mod

èle

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Pass

ant

(%)

Diamètres des tamis (mm)

Limites fuseau granulométrique

MB ED 40F


27

11,3

0

12,4

0

12,8

5

12,9

8

3,93,5 3,5 3,2

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

11,0011,4011,8012,2012,6013,0013,40

EDref ED20F ED40F ED50F

Flua

ge M

arsh

all

(mm

)

Stab

ilité

Mar

shal

l (k

N)


Stabilité Marshall (KN) Fluage Marshall (1/10 mm)

86% 88

%

85%

83%

11,413,3

15,5 14,6

9,811,7

13,212,1

80%

85%

90%

95%

100%

0,02,04,06,08,0

10,012,014,016,018,0


Rés

ista

nces

Dur

iez

(MPa

)


r/R R (MPa) r (MPa)

1,541,45

1,34 1,32

Rt = -0,077 .%F + RtEDref

0,50

0,70

0,90

1,10

1,30

1,50

1,70


Rés

ista

nce

à la

trac

tion

par

fend

age

(MPa

)


Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

uePr

édic

tion

mod

ule

com

plex

e

Pour 40% de Fraisats

Stabilité Marshall

Fluage Marshall

Résistances Duriez

Traction par fendage

BB

gra

nulo

mét

rie

disc

ontin

ue


Validation des formulations des enrobés drainants

28

Respect des exigences normatives

Pourcentages de vide acceptables pour un enrobé drainant

Amélioration de la résistance au cisaillement (faible pour EDref à cause des vides)

60

70

80

90

100

1 10 100 1000

Com

paci

té (%

)

Nombre de girations

ECref EDref ED40F

Limites supérieures pour 40 et 200 girations pour un ED0/14

Limite inférieure à 40 girations pour un BB0/14

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

uePr

édic

tion

mod

ule

com

plex

eB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue


APPORTS STRUCTUREL ET FINANCIER

29

Prédiction du module complexe

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

ueB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

30App

ort s

truc

ture

l et

fina

ncie

r

3233

3689

1956 2088

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

EC ref EC 40F ED ref ED 40F

Mod

ule

com

plex

e (M

Pa)

Formultion étudiées

Apport structurel et financier

Couche de roulement Structures proposées t BB (def) t GB (def) z (def)

EC ref6 cm ECref

26,8 109,7 287,914 cm GB30 cm G

EC 40F6 cm EC 40F

24,7 111,2 311,014 cm GB25 cm G

t adm GB = 112 defz adm = 479 def

t adm BB = 102,7 à 149,7 defTrafic : 2 .106 essieux de 13 t

Dimensionnement des structures des chaussées :

Sol support : PF3 (module compris entre 120 MPa et 200 MPa)

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

ueB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

31App

ort s

truc

ture

l et

fina

ncie

r

ED ref6 cm EDref

36,6 112,0 277,814 cm GB 35 cm G

ED 40F6 cm ED 40F

35,3 111,5 275,914 cm GB 35 cm G


Calcul des coûts de construction :

Prise en compte du coût des composantes de chaque mélange bitumineux Prise en compte du coût de fabrication en centrale Prise en compte du coût d’exécution (transport, mise en œuvre, exécution)

1 km

6 cm

Mat

éria

ux u

tilis

ésB

B g

ranu

lom

étri

e co

ntin

ueB

B g

ranu

lom

étri

e di

scon

tinue

32App

ort s

truc

ture

l et

fina

ncie

r

17,3% 14,1%

34,9% 34,5%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

0

100000

200000

300000

400000

500000

EC ref EC 40F ED ref ED 40F

Gai

n (%

)

Coû

t (D

inar

Tun

isie

n)

Formulations étudiéesCoût total Coût couche de roulementGain par rapport à la structure de référence Gain au niveau de la couche de roulement

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

33

Conclusions

34

Valorisation du fraisât

Amélioration du comportement des enrobés drainants

Prise en compte dans le dimensionnement

Formule optimale

5% bitume, 40% Fraisat Respect des exigences normatives

Résistance à l’orniérage

Résistance à l’eau

Pathologies

Maniabilité

Rapprochement des EME

Comportement structurel

Améliorions pathologiques

Conservation du pouvoir drainant

Rapprochement des EC

Gain en bitume: 34%Gain en granulats : 40%

Conclusions

35

Prédiction du module complexe


-17% Coût de construction

-5cm Epaisseur grave concassée

Perspectives

36

Etudes complémentaires

Etude de l’orniérage et du comportement à la fatigue

(Confirmation de l’apport des ajouts dans le temps)

Mesure du module complexe (Validation finale du modèle analytique)

Etude de la fissurabilité(Evaluation de l’effet du bitume vieilli)

Législation pour l’utilisation des fraisats

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

37

اقرطلل يسنوتلا يعمجلا association tunisienne des routes

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