cours enrobés ets

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LES ENROBÉS BITUMINEUX 1- Définition Un enrobé bitumineux est un mélange uniforme de granulats enrobés de bitume. Asphalte: roche calcaire imprégnée de bitume. Expression qui désigne le revêtement des routes. Bitume: composé de carbone et d’hydrogène, d’où le nom d’hydrocarbure. Il peut être d’origine naturel ou provenir de la distillation du pétrole. Goudron: Produit provenant de la distillation de diverses substances: charbon, bois, tourbe. Il est moins soluble que le bitume. 2-bitume Dans l’antiquité, le bitume était utilisé pour usage d’étanchéité, sous le nom de « bitume de Judée ». Il avait de multiples emplois: produits pharmaceutiques - servant notamment à la conservation des momies égyptiennes - et cosmétologiques; mais surtout, et ce dans tout le bassin méditerranéen, au calfatage des navires. C'est également grâce au bitume de Judée que Nicéphore Niépce inventera la photographie à Saint-Loup de Varennes en 1824

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Page 1: Cours Enrobés ETS

LES ENROBÉS BITUMINEUX

1- Définition Un enrobé bitumineux est un mélange uniforme de granulats enrobés de bitume.

Asphalte: roche calcaire imprégnée de bitume. Expression qui désigne le revêtement des

routes.

Bitume: composé de carbone et d’hydrogène, d’où le nom d’hydrocarbure. Il peut être

d’origine naturel ou provenir de la distillation du pétrole.

Goudron: Produit provenant de la distillation de diverses substances: charbon, bois,

tourbe. Il est moins soluble que le bitume.

2-bitume Dans l’antiquité, le bitume était utilisé pour usage d’étanchéité, sous le nom de « bitume

de Judée ». Il avait de multiples emplois:

produits pharmaceutiques - servant notamment à la conservation des momies

égyptiennes - et cosmétologiques;

mais surtout, et ce dans tout le bassin méditerranéen, au calfatage des navires.

C'est également grâce au bitume de Judée que Nicéphore Niépce inventera la

photographie à Saint-Loup de Varennes en 1824

Page 2: Cours Enrobés ETS

La première route asphaltée au sens d'aujourd'hui fut construite en 1852 en France entre

Paris et Perpignan. Dans les années 1870, l'asphalte est utilisé à New York et

Washington. En 1888, Toronto met en place un revêtement bitumineux. Au Québec, en

1890, Chambly pave un tronçon de route.

2-1 ORIGINE DU BITUME Tous les bitumes sont des produits du pétrole brut où ils se trouvent en solution. Ils sont

le résultat de l'élimination des huiles servant de solvant par évaporation ou distillation du

pétrole brut. Sachant que de tels processus pourraient se produire dans la nature, au

Page 3: Cours Enrobés ETS

niveau des couches souterraines, les bitumes proviennent en conséquence de deux

sources: naturelle ou industrielle.

A. Origine naturelle: La production mondiale est très faible puisqu’elle ne dépasse pas

200 000 t.

B- Origine industrielle

Page 4: Cours Enrobés ETS

2.2- Propriétés physico-chimiques des bitumes Contrairement au goudron qui est d'origine houillère, le bitume désigne tout mélange

d'hydrocarbures extraits du pétrole par fractionnement qui, sous forme pâteuse ou solide

est liquéfiable à chaud et adhère sur les supports sur lesquels on l'applique. Il est la forme

la plus épaisse et la plus dense du pétrole. Les deux plus grandes réserves connues de

bitume sont celle de l’Alberta et de Venezuela. La couleur du bitume varie du brun foncé

au noir.

A- Composition chimique Les bitumes sont surtout composés de carbone et d’hydrogène, d’où leur nom

d’hydrocarbure. D’autres éléments de moindre importance font aussi partie de leur

composition chimique.

B- Propriétés physico-chimiques des bitumes

On reconnaît le bitume routier par ses principales caractéristiques:

- sa couleur noire;

- son imperméabilité à l'eau;

- sa susceptibilité à la température;

- son inertie chimique

- son pouvoir d'adhésion et de rétention

Par précipitation avec du n-heptane, on peut séparer physiquement un bitume en deux

constituants:

Page 5: Cours Enrobés ETS

B1- les asphaltènes: produits solides apportant au bitume sa cohésion et sa dureté et

constitue entre 5 et 20 % du bitume;

B2- les maltènes: produit huileux (molécules moins gosses) dans lequel baignent les

asphaltènes.

Les molécules de maltène peuvent être encore séparées par chromatographie en d'autres

hydrocarbures:

saturés (dont les paraffines): Ils sont incolores ou légèrement jaunâtre. Ils

affectent la viscosité du bitume,

Les aromatiques: sont des huiles visqueuses de couleur rouge brun foncé. Ils

affectent aussi la viscosité du bitume.

Les aromatiques polarisés (les résines): influencent son adhérence.

Page 6: Cours Enrobés ETS

C- types de bitume (ciment asphaltique): Norme 4101 Un bitume est identifié par sa classe de performance PG H-L.

PG désigne la classe de performance (Performance grade)

H(°C) est la température au-dessus de laquelle il y a risque de déformation irréversible

(orniérage).

L(°C) est la température au-dessous de laquelle il y a risque de fissuration thermique.

Les valeurs H et L sont déterminées par les essais de cisaillement dynamique et de

flexion de poutre vus plus loin. Le MTQ utilise 9 classes de performance.

Page 7: Cours Enrobés ETS

Le bitume est utilisé surtout pour fabriquer les mélanges préparés en usine et posés à

chaud; dans le pavage des routes. Le bitume confère à l'enrobé sa flexibilité et sa capacité

à résister aux dégradations causées par le trafic et le climat.

À température de service élevée (été), le bitume doit demeurer suffisamment visqueux ou

dur afin d'éviter le phénomène d'orniérage. À basse température (hiver), le bitume doit

conserver une certaine élasticité pour éviter les fissurations par retrait thermique.

Le choix du grade de bitume à employer (PG 52-34 ou autre) est généralement exigé au

devis de pavage.

L'ingénieur du Ministère fixe son choix du grade de performance avec l'objectif suivant:

"le bitume utilisé doit présenter un comportement adéquat aux températures de service

spécifiques au site dans des conditions de charge données".

Par exemple un bitume PG52-34 est un bitume routier capable de permettre à l’enrobé de

supporter une température maximale de 52 °C avant de se déformer et une température

minimale de – 34 °C avant de se fissurer.

Il y a trois éléments qui guident le choix d'un grade de bitume à utiliser:

- le climat régional - le genre et le volume de trafic qu'aura à subir le pavage,

- l'usage auquel est destiné le mélange.

Le territoire du Québec est divisé en trois zones:

Zone 1: Île de Montréal, Île Jésus (Laval), Montérégie

Zone 2: Outaouais, Laurentides-Lanaudière, Mauricie-Bois-Francs, Québec,

Chaudière-Appalaches, Estrie, Bas-Saint-Laurent-Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine,

Saguenay-Lac-Saint-Jean-Chibougamau (sud de la rivière Saguenay), Côte-Nord route

138.

Zone 3: Abitibi-Témiscamingue-Nord-Du-Québec, Saguenay-Lac-Saint-Jean-

Chibougamau, Saguenay-Lac-Saint-Jean-Chibougamau (nord de la rivière Saguenay),

Côte-Nord à partir de 10 km du fleuve.

Page 8: Cours Enrobés ETS

Exemple de choix de bitume utilisé sur nos routes.

Page 9: Cours Enrobés ETS

2.3- Autres types de liants bitumineux Dans les chaussées, on emploie habituellement, en plus du bitume, deux autres sortes de

liants bitumineux qui servent généralement de liant d’accrochage: les émulsions de

bitume (émulsions bitumineuses) et les bitumes fluidifiés.

A- Les émulsions bitumineuses (Norme 4105) Les émulsions bitumineuses sont un mélange de bitume et d'eau liés grâce à la présence

d'un agent émulsifiant (savon). Lorsqu'elles sont exposées à l'air, l'eau s'évapore et laisse

le bitume qui durcit et sèche en place. Selon la vitesse de séchage (appelée aussi rupture)

de l'émulsion, on trouvera les appellations:

RS (Rapid Setting) pour rupture rapide;

MS (Medium " ) pour rupture moyenne;

SS (Slow " ) pour rupture lente.

Les émulsions bitumeuses comprennent: les émulsions anioniques

(charge des particules solubles dans l’eau est -), les émulsions cationiques (charge des

particules solubles dans l’eau est +) identifié par la lettre C et les émulsions à flottabilité

élevée (HF). Les émulsions bitumineuses sont utilisées pour les mélanges bitumineux

préparés en usine et posés à froid c'est à dire à la température ambiante. Elles servent

aussi pour les mélanges préparés sur place et pour le recyclage de vieux pavage, les

amorces de revêtement, les traitements de surface et les couches de scellement et

exclusivement comme liants d’accrochage.

Page 10: Cours Enrobés ETS

Selon la norme 4105 du MTQ, la classification des émulsions comprend:

– Émulsions anioniques :

à rupture rapide (RS);

à rupture moyenne (MS);

à rupture lente (SS).

– Émulsions anioniques à flottabilité élevée (HF) :

à rupture rapide (HFRS);

à rupture moyenne (HFMS);

– Émulsions cationiques : à rupture rapide (CRS);

à rupture moyenne (CMS);

à rupture lente (CSS).

B-Bitumes fluidifiés: Norme 4104 Les bitumes fluidifiés sont des produits constitués de bitume et de solvant hydrocarboné

d'origine pétrolière. Ils sont à l'état liquide à la température ambiante. Lorsqu'ils sont

exposés à l'air, le solvant s'évapore et laisse le bitume comme résidu.

Ils se divisent en quatre (4) grandes catégories selon leur vitesse de séchage qui dépend

du type de solvant employé.

Page 11: Cours Enrobés ETS

Les bitumes fluidifiés sont surtout employés pour les mélanges bitumineux de réparation

de pavage. On peut les fabriquer en usine ou sur place. On les pose à froid, c'est à dire à

la température ambiante.

Ils ont comme avantage de ne pas être affectés par le gel, on peut donc les utiliser en

hiver ou en période de gel.

Chacune de ces catégories se subdivise ensuite selon la proportion de solvant employé ou

de la viscosité cinématique à 60°C en 5 sous classes.

Page 12: Cours Enrobés ETS

3- Formulation des mélanges d’enrobés 3.1 Caractéristiques d’un enrobé La figure illustre le schéma de la relation entre les différents composants d’un enrobé

bitumineux.

Mmb : Masse totale du mélange.

Mg : Masse des granulats dans le mélange.

Mb : Masse totale de bitume dans le mélange.

Mbe : Masse de bitume effectif.

Mba : Masse de bitume absorbé.

Vmb : Volume brute du mélange compacté.

Vgb : Volume apparent des granulats (pores compris)

VAM : Volume occupé par l’espace entre les granulats dans un enrobé compacté, en

incluant les vides interstitiels dans l’enrobé (Vi) et le volume de bitume

effectif (Vbe), exprimé en pourcentage par rapport au volume brut de

l’enrobé compacté (Vmb) (voir la figure);

Page 13: Cours Enrobés ETS

Vge : Volume effectif des granulats (volume solide).

Vba : Volume de bitume absorbé.

Vbe : Volume de bitume effectif.

Vi : Volume total occupé par l’air emprisonné entre les granulats enrobés dans un

enrobé compacté exprimé en pourcentage du volume brut de l’enrobé

compacté (Vmb) (voir la figure);

Page 14: Cours Enrobés ETS

3.2- Principes de la méthode Marshall Avant d’utiliser un enrobé, celui-ci devra satisfaire aux exigences de conformité. Comme

pour le béton, un enrobé doit être soigneusement préparé. Il doit:

Résister aux déformations ou orniérage

Résister à la fissuration par effet de fatigue ou thermique

Une des méthodes de dosage la plus utilisée au Canada et aux états-unis est la méthode

Marshall. Elle s'applique pour tous les enrobés préparés et posés à chaud à base de

bitume et de granulats ne dépassant pas 28 mm.

Au MTQ, cette méthode n’est plus utilisée que pour l’analyse et le contrôle de qualité

au chantier.

La méthode Marshall consiste à déterminer la teneur optimale en bitume d'un mélange de

granulométrie connue. Des éprouvettes (minimum de 3) de forme cylindrique de 10 cm

de diamètre et d'environ 6,3 cm de hauteur sont préparées avec différentes teneurs en

bitume avec des matériaux répondant aux exigences du devis de pavage ou du CCDG.

A- La variation de la teneur en bitume doit se faire selon la formule:

On choisira ensuite des teneurs qui s'écartent de 0,5% de la teneur moyenne ainsi

calculée. La variation de 0,5% permet de couvrir une plage de teneurs de 2,5% ce qui

est suffisant. Toutefois, en aucun cas la teneur en bitume soit inférieure à la teneur

minimale donnée par la norme.

Exemple: Le total granulométrique d'un granulat est égale à 550.

Les teneurs choisies pour réaliser l'essai Marshall seront: 4,8%, 5,3%, 5,8%, 6,3%, 6,8%.

B- Confection des éprouvettes de 63.5 ± 3 mm de hauteur- Pour chaque teneur en bitume ainsi trouvée, il faut ensuite trouver ou mesurer six (6)

caractéristiques de l'éprouvette chauffée et compactée (à 60 ºC): stabilité, fluage, masse

volumique, volume des vides, volume des vides comblés par le bitume, film (ou feuil) de

bitume effectif.

Avant de soumettre les éprouvettes à l’essai il faut d’abord procéder à leur confection

conformément à la méthode LC 26-020.

Les caractéristiques du bitume et granulats doivent être connues:

- Densité brute des granulats dgb

- Densité du bitume utilisé db,

- Teneur en bitume Pbi

- Température de malaxage et de compactage

L’essai Marshall permet de mesurer:

100

120TG Pbi

Page 15: Cours Enrobés ETS

- la densité brute du mélange dmb;

- la stabilité de l'éprouvette en Newtons;

- la déformation de l'éprouvette en mm;

- la densité maximale du mélange dmm

Page 16: Cours Enrobés ETS

3.3- Principes de la méthode du laboratoire des chaussées (LC) Le principe consiste à fixer la teneur en bitume et à ajuster les vides dans les enrobés en

optimisant la granulométrie des enrobés.

La méthode est une combinaison de 2 méthodes à savoir la méthode du LCPC (France) et

la méthode SUPERPAVE ( Etats-Unis).

La méthode de formulation LC comprend deux niveaux de formulation: 1 et 2.

Niveau 1: Maniabilité à la Presse à cisaillement giratoire (PCG).

Le niveau 1 consiste à déterminer les proportions des différents composants des enrobés

pour obtenir certaines caractéristiques volumétriques en fonction d’une énergie de

compactage spécifiée (nombre de girations).

Niveau 2: Essais de résistance à l'orniérage.

Le niveau 2 permet de vérifier la performance de l’enrobé devant les charges lourdes par

la mesure de la résistance à l’orniérage en laboratoire.

La maniabilité de l’enrobé mesurée à la presse à cisaillement giratoire (PCG) constitue la

base de la méthode LC. Les caractéristiques de la PCG sont:

Page 17: Cours Enrobés ETS

La préparation de l’enrobé pour la compaction doit se faire conformément à la norme

LC26-003. La mesure de la hauteur pour différents niveaux de girations permet de

calculer le pourcentage de vides Vi selon les exigences de l’enrobé à formuler.

Vi (%): pourcentage de vides interstitiels dans l’enrobé

h(ng): hauteur de l’éprouvette à un nombre de girations donné (mm)

h(min): hauteur de l’éprouvette à 0% de vides interstitiels (115 mm)

)(

(min))(.100

ng

ng

ih

hhV

Page 18: Cours Enrobés ETS

3.4- Types d’enrobés bitumineux A- Enrobés formulés selon la méthode Marshall La nomenclature des enrobés formulés selon la méthode Marshall (norme 4201) est:

EB-20, EB-14, EB-10S, EB-10C, EB-5 et CH-10. Le type EB-20 a la granulométrie la

plus grossière, tandis que le EB 5 a la granulométrie la plus fine.

B- Enrobés formulés selon la méthode LC Depuis 2008 : Il n’y a plus de mise à niveau de la norme 4201 et seuls les enrobés de la

norme 4202 doivent apparaître dans les devis du MTQ. Au total on y trouve10 types:

GB-20 - couche de base ;

ESG-14 - couche unique, de base ou de surface ;

ESG-10 - couche de surface ;

EG-10 - couche de surface ;

EGA-10 - couche de surface ;

EC-10 - couche de correction ;

SMA-10 - couche de surface ;

ESG-5 – couche anti-remontée de fissure ;

EGM-10 - couche de surface (palliatif);

EC-5 - couche de rapiéçage ou de correction.

Page 19: Cours Enrobés ETS

4-Mise en place La performance des revêtements bitumineux est fonction de l’état de la surface où sont

mises en place les différentes couches d’enrobés. L’état de la surface d’une fondation

granulaire peut avoir un impact important sur la performance d’un enrobé.

Cette surface doit être stable, sèche, plane et uniforme avec des pentes longitudinales et

transversales vers le cours d’eau en rive et vers les puisards. S’assurer de l’absence

d’accumulation d’eau (de glace ou neige); Procéder à une vérification de la rigidité

(module) des couches granulaires (essai de plaques, déflexion)

Les revêtements bitumineux existants doivent être préparés adéquatement avant d’être

recouverts. Les nids-de-poule et les fissures doivent être réparés, et la surface nettoyée.

Un liant d’accrochage sera ensuite utilisé pour assurer une bonne liaison entre la surface

existante et le nouveau revêtement, que ce soit un enrobé de correction ou une nouvelle

couche de roulement.

4.1- Condition climatique Les conditions climatiques de température ambiante et de vent ont une grande influence

sur la température des enrobés et par le fait même sur le taux de compactage.

L’influence relative des conditions climatiques dépend principalement du type de

mélange, de l’épaisseur posée, de la température initiale des enrobés, de l’intensité du

vent ( taux de refroidissement ) et de la température ambiante lors de la mise en oeuvre.

À partir de ces facteurs, le ministère des Transports du Québec a élaboré une carte avec

des dates butoir.

Page 20: Cours Enrobés ETS

4.2-Préparation des surfaces à recouvrir La fondation granulaire doit être suffisamment compactée, stable et la surface doit être

exempte d’accumulations d’eau, sans granulats détachés, unie et résistante aux

déformations provoquées par le passage des camions transportant les enrobés vers le

finisseur. En général, un taux de compactage équivalent à 98 % de la masse volumique de

référence « Proctor modifié ( PM ) » est requis pour la couche finale. L’utilisation d’un

liant d’imprégnation est recommandée afin de faciliter l’obtention de ces conditions

optimales.

Un essai de déflection de poutre ( déflectomètre ) peut être effectué en faisant circuler un

camion chargé afin de localiser et de corriger les zones faibles et de valider la rigidité

globale de la fondation granulaire.

Page 21: Cours Enrobés ETS

4.3- Équipement

D’autres équipements peuvent être utilisés.

4.3- Taux de pose La réalisation d’un épandage en continu permet d’atteindre l’uniformité et la qualité

requises pour un revêtement. Deux méthodes peuvent être utilisées afin de déterminer la

vitesse de pose des enrobés soit :

• un calcul en fonction de la production journalière de la centrale d’enrobage ;

• un calcul en fonction de la vitesse d’avancement du finisseur.

Première méthode : selon la production journalière de la centrale d’enrobage

Vitesse d’épandage = ( mètres/minute )

PC = Production de la centrale d’enrobés disponibles durant tout le quart de travail,

incluant

les quantités disponibles dans les silos d’entreposage ( tonnes ).

Page 22: Cours Enrobés ETS

DE = Durée de l’épandage durant le quart de travail ( heures ).

É = Épaisseur d’enrobés à compacter ( mm ).

MV = Masse volumique des enrobés compactés ( tonnes/m3 ).

L = Largeur d’épandage des finisseurs ( mètres ).

Le tableau présente des valeurs de vitesse d’épandage obtenues avec une largeur

d’application de 3,7 m et une masse volumique après compactage de 2,4 tonnes/m3.

Deuxième méthode : selon la vitesse d’avancement du finisseur

Livraison = Livraison des enrobés (tonnes/heure)

V = Vitesse d’avancement du finisseur (mètres/minute)

L = Largeur d’épandage (mètre)

É = Épaisseur des enrobés à compacter (mm)

MV = Masse volumique des enrobés compactés (tonnes/m3)

Le tableau 6.2 présente les valeurs de tonnage d’enrobés obtenues avec une largeur

d’application de 3,7 m et une densité de compactage de 2,4 tonnes/m3.

Page 23: Cours Enrobés ETS

4.4-Échantillonnage L’échantillonnage d’un enrobé a pour but:

- Vérifier sa conformité aux normes avant son utilisation

- Contrôler sa qualité en cours de production de l’ouvrage

- Vérifier la qualité de l’ouvrage final

On a recours généralement à trois méthodes d’échantillonnage:

1- L’échantillonnage dans la benne d’un camion ou d’un finisseur: Il est composé de

quatre prélèvements faits en des points précis, au moyen d’un instrument approprié. Le

choix du camion est fait de façon aléatoire.

2- Échantillonnage sur la route avant compactage: l’échantillon est prélevé sur une

plaque placée sur la surface à recouvrir avant le passage du finisseur. Le choix de

l’endroit est déterminé de façon aléatoire.

3- Échantillonnage sur la route après compactage: Il est effectué au moyen d’une

méthode de prélèvement permettant de conserver intacte la portion de revêtement

prélevée. Le choix de l’endroit est déterminé de façon aléatoire.

La masse des prélèvements doit être d’au moins le double de la masse requise indiquée

au tableau 1 pour les essais conventionnels.

4.4-Joints transversaux et longitudinaux A- Joints longitudinaux

Page 24: Cours Enrobés ETS

Problématique Faible compacité sur le joint

Ségrégation (température et/ou granulats)

Conduit à des défauts du revêtement

→Fissures longitudinales

→Vieillissement accéléré

→Arrachement

→Dommages causés par l'eau

Joint défectueux

Compacité de l'ordre de 4 à 10 % plus faible que le revêtement adjacent

Joints bien réalisés Compacité minimale de 1 à 2% plus faible que celle du revêtement adjacent

(Recommandé)

Solution Le nombre de joints longitudinaux doit être réduit au minimum lors de la planification de

mise en œuvre des enrobés, surtout pour la couche de surface. Voici les recommandations

à suivre :

Maximiser le déplacement des finisseurs pour limiter le nombre de joints et joints

hors des sentiers de roues

Utilisation adéquate des finisseurs pour assurer une mise en place adéquate de

l'enrobé sur les bords des bandes

Utilisation d'une technique appropriée pour assurer un bon collage entre deux

bandes (chaud à froid)

Utiliser une méthode de compactage adéquate

Finisseur pleine largeur

Page 25: Cours Enrobés ETS

Finisseur en échelon

Chevauchement des bandes de 25-50 mm à la mise en place Les rebords des bandes doivent être le plus rectiligne possible

Page 26: Cours Enrobés ETS

Souvent, les joints se dégradent rapidement parce que l'adhésion est mauvaise Chauffage infrarouge ?

Liant d'accrochage (Recommandé)

Compactage sur la bande chaude (mode vibration) à 150mm du joint.

Page 27: Cours Enrobés ETS

Deuxième passe sur la bande chaude (mode vibration) en chevauchant 150mm sur

la bande froide

B- Joints transversaux

Il existe trois types de joints transversaux :

• les joints de départ de travaux ;

• les joints d’arrêt de travaux correspondant au joint de fin de journée ou causé par un

arrêt prolongé du finisseur ;

• les joints de fin de travaux.

Les joints transversaux de départ et de fin de travaux La technique à privilégier consiste à effectuer une engravure dans le revêtement existant (

figure6.40 ).

Page 28: Cours Enrobés ETS

La pente maximale admissible est fonction de la vitesse des véhicules et varie de 0,3 %

pour le trafic routier jusqu’à 0,6 % pour le trafic urbain.

Lors de la réalisation d’un joint de départ, le régleur doit :

chauffer la table ;

alimenter la chambre d’épandage et attendre quelques minutes pour réchauffer la

bande froide ;

régler l’angle d’incidence de la table du finisseur correspondant à l’épaisseur à

épandre ;

avancer le finisseur en vérifiant l’épaisseur d’enrobés.

Les joints transversaux d’arrêt de travaux Les principales techniques utilisées pour la construction de joints transversaux d’arrêt

sont celles du biseau, de la latte ou du fraisage à froid.

Page 29: Cours Enrobés ETS

4.5- Phases de compactage Les buts visés par le compactage d’un enrobé sont :

de densifier le matériau au pourcentage de vides optimal afin d’obtenir

l’ensemble des propriétés mécaniques désirées du mélange bitumineux et

d’assurer la durabilité du revêtement;

de sceller la surface en la rendant uniforme afin d’assurer un bon uni avec des

caractéristiques d’adhérence compatible avec la sécurité des usagers de la route.

Lorsqu’un enrobé mis en place à chaud est compacté correctement, le bitume et la

fraction fine du mélange forment une matrice dans laquelle les gros granulats sont

maintenus.

Pour un enrobé traditionnel, le compactage adéquat se traduit par :

un resserrement de la matrice granulaire de façon qu’il y ait contact entre les

granulats;

Page 30: Cours Enrobés ETS

un pourcentage de vides d’environ 5 %, rendant le mélange à la fois stable et plus

imperméable à l’air et à l’eau.

Il existe fondamentalement deux types de rouleaux : les rouleaux statiques et les rouleaux

dynamiques ou vibrants.

Les rouleaux statiques

Les rouleaux à vibrations verticales Les rouleaux à vibrations verticales (figure 5-4) à un ou deux cylindres d’acier sont

munis de masses rotatives à l’intérieur des cylindres. Ces masses en mouvement

transmettent des vibrations aux cylindres, produisant ainsi une force dynamique qui,

s’ajoutant à la masse de l’appareil, augmente la capacité de compactage.

Un compactage inadéquat est souvent le résultat d’une mauvaise méthode de travail. Une

méthode ou une séquence de cylindrage bien conçue assure un compactage conforme et

uniforme.

Avant de procéder au cylindrage, et quel que soit le type de rouleau, il est important d’y

aller par étapes :

1. Déterminer le nombre de passes requises pour couvrir complètement la surface du

revêtement.

2. Établir le nombre de fois que cette première étape doit être répétée.

3. S’assurer que le mélange est cylindré à une température convenable.

Page 31: Cours Enrobés ETS

4. Fixer la vitesse du rouleau.

Afin de déterminer le nombre de passes requises pour compacter complètement la surface

du revêtement, le rapport est calculé entre la largeur du rouleau (en tenant compte d’un

chevauchement nécessaire de 150 mm) et la pleine largeur du revêtement. Ainsi, la

largeur du revêtement divisée par la largeur du rouleau moins 150 mm donne le

nombre de passes. Il est important de procéder au cylindrage initial sur toute la largeur du revêtement dès

que l’enrobé est répandu, avant qu’il n’ait eu le temps de refroidir. Le cylindrage débute

par le côté le plus bas de la chaussée. À cet endroit, le rouleau ne doit pas déborder de

plus de 50 mm de la bordure extérieure du revêtement. Le nombre de passes

supplémentaires pour obtenir le degré de compacité exigé est ensuite établi. Pour ce faire,

l’utilisation d’un nucléodensimètre est essentielle.

On estime en pratique qu’une période de temps de compactage inférieure à 10 minutes est

insuffisante pour atteindre les objectifs de compacité et qu’une période minimale de

compactage de 20 minutes est réaliste et souhaitable. Les périodes limites de compactage

des enrobés bitumineux ont été établies à l’aide du logiciel MultiCool4 en considérant

une température d’enrobé à la livraison de 160ºC en posant l’hypothèse que la

température de la surface est égale à celle de l’air.

La circulation doit être autorisée seulement lorsque la température de la masse de

l’enrobé est inférieure à 45°C. Une température plus élevée peut conduire à la formation

d’ornières de fluage ou à du post-compactage causé par les véhicules lourds.

Les facteurs influençant le compactage Formulation :

• Dimension des granulats

• Teneur en bitume

• Type de bitume (polymères, etc.)

• Forme et angularité des granulats

• Ratio épaisseur et dimension des granulats

• Température

• Ambiante (vent, soleil, etc.)

• Température de l’enrobé livré

Que faire si la compacité n’est pas atteinte? 1. plus de passes

Page 32: Cours Enrobés ETS

2. Augmenter l’amplitude (mode vibration)

3. Augmenter la pression des pneus

4. Augmenter la masse des ateliers

5. Rapprocher les rouleaux du finisseur

6. Réduire la vitesse des rouleaux

5-Recyclage La rareté croissante de granulats de bonne qualité, la crise énergétique, l'inflation des

salaires et des coûts de transport, la hausse du niveau des chaussées au dessus du niveau

désiré et acceptable, les exigences environnementales font que le recours au recyclage est

devenu presqu’indispensable.

Il y a deux modes de recyclage du vieux pavage: le recyclage en chantier et le recyclage

en centrale. Les deux méthodes passent, bien sur, par la récupération du vieux enrobés

dont le processus suit plusieurs étapes

A: Récupération par planage (rabotage) Ce procédé consiste à raboter la surface du pavage en enlevant l'épaisseur suffisante pour

corriger le profil et éliminer les imperfections et permettre la pose d'une nouvelle couche

d'enrobé.

B - Récupération par arrachage et concassage Cette méthode consiste à arracher l'épaisseur complète du revêtement. Cette méthode

récupère involontairement une partie des matériaux de la fondation.

C- Récupération par scarification Ce procédé consiste à chauffer le revêtement jusqu'à ce qu'il devienne malléable pour

ensuite l’enlever.

Page 33: Cours Enrobés ETS

7.1-1: Recyclage en chantier L’enrobé qui est remanié sur place avec ou sans ajout de nouveau matériau est un enrobé

recyclé en chantier à chaud ou à froid. Il peut se faire sur une faible épaisseur (<4 cm) ou

sur une forte épaisseur (>4 cm).

Il est possible de recycler le vieux pavage sur place à l'aide d'un tambour malaxeur

portatif dans lequel on introduit le vieux pavage en morceaux ou concassé. Cette méthode

convient pour le rapiéçage de petites surfaces.

La pulvo-stabilisation consiste à décohésionner le pavage, à le malaxer avec le granulat

sous-jacent dans une seule opération. On injecte un agent liant et on obtient une fondation

renforcée avec les matériaux présents sur place.

Page 34: Cours Enrobés ETS

7.1-2: Recyclage en centrale

Méthode de la surchauffe

La méthode de la surchauffe consiste à surchauffer les nouveaux granulats et à incorporer

le vieux revêtement froid au niveau de la trémie doseuse. Elle s'utilise dans les usines

conventionnelles.

Cette méthode permet un maximum de 50% de recyclé dans le nouveau mélange.

Méthode directe

La méthode directe consiste à introduire le vieux mélange directement dans le tambour

sécheur malaxeur (TSM) et y est chauffé lentement. Si nécessaire, des ajouts de bitume,

de granulats ou d'agents rajeunissants sont faits. Elle s'utilise seulement dans les usines à

TSM de type Boeing.

Cette méthode permet d'utiliser jusqu'à 100% de recyclé dans le nouveau mélange.

Méthode mixte

La méthode mixte combine les deux méthodes précédentes: le transfert de chaleur par les

granulats, par la flamme du brûleur et les gaz de combustion et l'introduction du mélange

dans le TSM. La quantité de recyclé maximale permise est de 70%.

Procédé à froid

Le procédé de fabrication en centrale à froid peut être réalisé en utilisant un bitume

liquide ou une émulsion bitumineuse dans une usine de type continu. Le mélange ne

nécessite pas l'emploi d'un TSM.

L’analyse du vieux béton bitumineux sert à déterminer le type et la quantité de bitume,

ainsi que la granulométrie des nouveaux granulats à rajouter. Elle comprend les essais

Page 35: Cours Enrobés ETS

suivants: densité maximale du vieux revêtement, extraction et granulométrie,

récupération du bitume, pénétration et viscosité du bitume récupéré.

La densité brute du granulat du mélange à recycler est trouvée par la formule suivante:

dgb : densité brute du granulat à recycler

Pbr : teneur en bitume du mélange à recycler d'après extraction; dmm : densité

maximale du mélange à recycler;

db : densité du bitume (1,020 approx.)

Avec le résultat de densité brute dgb, il faut utiliser les formules de calculs de la norme

BNQ 2300-900 pour calculer le bitume absorbé et toutes les autres caractéristiques.

Après extraction et récupération du bitume à recycler, des essais de pénétration et de

viscosité sont effectués afin de déterminer le type et la quantité de bitume neuf à rajouter

dans le nouveau mélange pour obtenir la teneur et la pénétration désirées. Les formules

suivantes seront utilisées:

Pbaj = Pbi - (R . Pbr)

Pbaj : teneur en bitume d'ajout;

Pbi : teneur désirée;

R : proportion de recyclé dans le

mélange;

Pbr : teneur en bitume du mélange recyclé trouvé par extraction.

bbr

mm

bigb

dPd

Pd

.100

)100(