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P U B L I É P A R B I T U M E Q U É B E C

IntroductIonLes enrobés tièdes ont été développés vers la fin des années ’90 afin de mieux répondre aux objectifs de développement durable. Comparat ivement aux enrobés à chaud, la production d’enrobés tièdes diminue la consommation énergétique ainsi que les émissions de gaz à effet de serre.

La fabrication et la mise en œuvre d’enrobés t i è d e s i m p l i q u e n t d e s d i m i n u t i o n s d e température entre 30° à 60°C, selon les procédés utilisés. Les enrobés tièdes ont fait leur apparition en Amérique du Nord en 2004, et le tonnage augmente chaque année. Ce bulletin présente les avantages d’uti l iser les enrobés tièdes, les principaux produits utilisés au Québec ainsi que les modalités de fabrication et de mise en œuvre.

1 Les bitumes contenant déjà des additifs pour la fabrication des enrobés tièdes sont identifiés comme bitumes « T » ou « THRD ». Il est à noter qu’ils ont déjà été testés et rencontrent les spécifications de contrôle de qualité.

LES ENROBÉS TIÈDES :UNE APPROCHE ÉCOLOGIQUE

1 ) défInItIonLes enrobés à chaud ont une température de production qui se situe généralement entre 140° et 170°C et une température de pose entre 135° et 160°C. Les enrobés tièdes ou « w a r m - m i x » r e n c o n t r e n t t o u t e s l e s spécifications des enrobés à chaud, mais sont produits et mis en œuvre à des températures inférieures de 30° à 60°C. Le choix des températures est principalement lié au grade de bitume utilisé et au procédé sélectionné. Le malaxage des enrobés tièdes à une température inférieure implique une réduction temporaire de la viscosité apparente du bitume, sans toutefois diminuer la qualité d’enrobage des granulats.

Deux approches globales permettent de produire les enrobés tièdes :

• par moussage du bitume grâce à l’ajout d’eau, avec ou sans additifs. Ce procédé s’effectue à la centrale d’enrobage ;

• par l’ajout d’additifs sans apport d’eau. Cette approche peut être effectuée au terminal du fournisseur de bitume1 ou par l’entrepreneur lors de la production en centrale.

Pour ce qui est de l’utilisation par moussage du bitume, ce procédé nécessite qu’un doseur soit incorporé afin d’obtenir une distribution homogène dans l’enrobé.

2

2 La diminution des GES est proportionnelle à la réduction de la consommation de carburant en centrale. La formule utilisée pour ce calcul est « kg CO2 équivalent = CO2 + 21 CH4 + 320 N2O ». Référence ISO 14 050.

3 Ce calcul a été réalisé à l’aide du logiciel Greenhouse Gaz Equivalencies Calculator de l’U.S. Environmental Protection Agency. www.epa.gov.

4 Cette figure a été traduite de la référence n°3.

Les enrobés tièdes sont plus écologiques que les enrobés à chaud, car la diminution du chauffage entraîne moins d’émissions de gaz à effet de serre ( GES ). De plus, les enrobés tièdes permettent des gains énergétiques provenant de la réduction de la consommation de carburant ( figure 1 ). Une diminut ion entre 20 à 30 % est observée lors du chauffage des matér iaux 2. Au Québec, avec la production actuelle d’environ 9 à 10 millions de tonnes d’enrobés, le passage à la production d’enrobés tièdes permettrait d’économiser plus de 15,6 millions de litres de carburant et de diminuer les GES. Selon des estimations, le tout représente 36 600 tonnes d’équivalent de CO2 annuellement 3.

Voici divers avantages d’utiliser des enrobés tièdes :

• pour le client :

- augmentation de la durée d e v i e d u r e v ê t e m e n t grâce à la diminution des températures de production ( moins d’oxydation possible ) ;

- diminution des émissions de gaz à effet de serre ;

- réduction de la consommation éne rgé t ique g r â c e à l a diminution des températures de chauffage.

• pour les travailleurs :

- diminution des odeurs et des émissions de bitume lors de la mise en œuvre.

• pour les entrepreneurs :

- amoindrir les odeurs lors de la production en centrale ;

- augmenter potentiellement l e t a u x d e g r a n u l a t s bitumineux recyclés ( GBR ) en centrale.

Le processus de production en mode tiède diminue le vieillissement du bitume par rapport à la production en mode conventionnel. Une diminution de 30°C lors de la fabrication permet de réduire de moitié l’oxydation de l’enrobé. Ce phénomène s’explique par la diminution de chaleur lors de la fabrication. De plus, la compacité des enrobés tièdes est plus facile à atteindre que celle des enrobés à chaud.

Utilisation du carburant en fonction du CO2

Rédu

ctio

n d’

émis

sion

s de

CO

2 (%

)

Réduction de la consommation du carburant (%)

70

60

50

40

30

20

10

0

-10

-20

-30-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70

y = 0,92 x + 3,85R2 = 0,71

Figure 1réduction des émissions de gaz à effet de serre ( GES ) lors de la production4

2 ) LES avantaGES

07NUMÉRO

3

C’est en 2005 que les premières planches d’essais en enrobés tièdes ont été réalisées au Québec. La figure 2 présente une évaluation des tonnages enregistrés entre 2005 et 2012. C’est à partir de 2010 que la technique a pris vraiment son essor5.

La production des enrobés tièdes est récente et une panoplie de produits ont fait leur apparition sur le marché depuis les dix dernières années. Cette section présente les principaux produits utilisés au Québec6. Ceux-ci peuvent être classés en deux catégories :

• par moussage de bitume grâce à l’ajout d’eau avec ou sans additifs, à la centrale d’enrobage ;

• par l’ajout d’additifs sans apport d’eau, au terminal du fournisseur de bitume ou à la centrale d’enrobage.

Il est à noter qu’un entrepreneur qui désire produire des enrobés tièdes doit d’abord évaluer s’il préfère utiliser un bitume prêt-à-l’emploi ou investir dans l’installation d’équipements et de procédés à la centrale même.

Par moussage du bitume à la centrale d’enrobage. I l ex iste trois approches permettant de mousser le bitume. Cette approche peut se réaliser avec :

• de l’eau pure ;

• de la zéolithe qui contient de l’eau sous forme cristalline ;

• de l’eau combinée à des additifs chimiques.

Les procédés Aspha-min®, Double Barre l Green®, Écomat® et Évotherm DAT® font partie de cette catégorie. Le moussage du bitume s’effectue à l’aide d’équipements industriels et requiert la modification de procédés de production.

Tonn

age

(x10

3 )

Année

700

600

500

400

300

200

100

02005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

VILLEMTQ

TOTAUX

Figure 2évaluation des tonnages d’enrobés tièdes réalisés au Québec

3 ) L’ExpérIEncE du QuébEc

4 ) LES produItS dISponIbLES

5 Aux États-Unis, il y a eu une augmentation de 148 % du tonnage d’enrobés tièdes entre 2009 et 2010. Celui-ci est passé de 19,2 à 47,6 millions de tonnes ( référence n°3 ).

6 Une énumération plus complète des différents produits est disponible dans la section des technologies sur le site américain des enrobés tièdes : www.warmmixasphalt.com.

4

Par l’ajout d’additifs chez le fournisseur de bitume ou à la centrale d’enrobage. Il existe présentement deux familles d’additifs :

• les cires qui permettent de modifier la viscosité du bitume lors de l’enrobage. Les cires sont aussi identifiées comme des « additifs organiques ». Les produits Sasobit® et SonneWarmix® font partie de cette catégorie.

• les additifs chimiques sous forme liquide qui agissent comme tensio-actifs dans le mélange et préservent ainsi l’adhésivité entre le bitume et les granulats. Les produits Cecabase® et Evotherm® font partie de cette catégorie et peuvent s’ajouter directement dans le bitume, chez le fournisseur.

Des précautions s’imposent lors de l’ajout d’additifs ( cires et chimiques ) dans le bitume, particulièrement à la centrale d’enrobage, car il existe un risque d’en altérer les performances. Il est donc préférable que le dosage d’additifs soit effectué par le fournisseur de bitume.

Quant à eux, les produits Végécol® et Sequoia® sont des liants fabriqués à partir de matières végétales. Transparents, ceux-ci font ressortir les couleurs naturelles des granulats. L’ajout de pigments permet d’obtenir des teintes vives.

Le tableau 1 présente des informations générales sur les produits.

Les enrobés peuvent être classés selon leurs températures de fabrication en centrale. En voici les quatre principales catégories :

• l e s enrobés à chaud, fabr iqués ent re 140 et 170°C ;

• les enrobés tièdes, entre 100 et 140°C ;

• les enrobés semi-tièdes, entre 60 et 100°C ;

• les enrobés à froid, à des températures inférieures à 60°C.

La figure 3 présente cette classification.

Dans tout processus de fabrication des enrobés, il faut maîtriser la viscosité du bitume afin d’assurer l’enrobage adéquat des granulats. Ce procédé s’applique aussi aux enrobés tièdes malgré la diminution de température. La viscosité du mélange doit permettre d’obtenir la même compacité et les mêmes performances que les enrobés à chaud.

Voici quelques recommandations concernant l’ajustement de la température de malaxage en centrale d’enrobage :

• vérifier l’ajustement du régime thermique de la centrale lors de la production d’enrobés tièdes;

• vérifier la température de malaxage spécifiée par le fournisseur ;

• maintenir une température de malaxage de ± 7°C durant le procédé.

5 ) productIon En cEntraLE

Température, ˚C

Litre

de

carb

uran

t par

tonn

e

Mélangeà froid

Enro

bés

sem

i-tiè

des

Enro

bés

tiède

s

Enro

bés

à ch

aud

0 60 100 140 170

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Séchage

Vaporisation

Chauffage

Chaleur latentede vaporisation

Figure 3classification des

différents enrobés selon les températures

de production7

7 Cette figure est inspirée de celle produite par LEA-Co/Eiffage Travaux publics.

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5

TABLeAu 1Les principaux produits disponibles sur le marché québécois

PRODUITS ET PROCÉDÉS

RÉDUCTION DE T° DE MALAXAGE*

( °C )

RÉDUCTION DE CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE*

( % )

RÉDUCTION DES ÉMISSIONS*

( % )ASPECT VISUEL

MOUSSAGE DU BITUME

ASPhA-MIN® 25 à 35 20 à 25 18 à 25

DOUBLE BARREL GREEN®

25 à 35 12 à 14 71 à 80

ÉCOMAT® 20 à 30 20 à 30 20 à 30

EVOThERM DAT® 30 à 50 Jusqu’à 55 40 à 60

AJOUTS D’ADDITIFS

ORGANIQUES OU

ChIMIQUES

EVOThERM 3G® 20 à 30 20 à 30 20 à 30

SASOBIT® 15 à 35 20 20

SONNE - WARMIX® 15 à 35 20 20

VÉGÉCOL® ET SEQUOIA® 40 à 50 30 à 40 30 à 40

( * ) ces données proviennent des fabricants.

6

Grâce à la diminution de la température de production, les centrales d’enrobage réalisent des économies d’énergie variant entre 20 à 35 % selon la technique utilisée. Cette économie de consommation peut aussi être évaluée à environ 0,5 à 1,0 % par degré Celsius. Elle provient de la réduction de la consommation de carburant et varie entre 1,5 à 2,0 litres par tonne d’enrobés8. La valeur ajoutée que représente la production d’enrobés tièdes est reliée au coût des additifs et des modifications de procédés en centrale. Ce coût peut s’avérer plus élevé que le gain économique lié à la réduction de la consommation de carburant. Chaque entreprise doit en évaluer les paramètres avant d’établir un prix de revient.

Il est possible d’incorporer des granulats bitumineux recyclés (GBR) lors de la fabrication d’enrobés tièdes. Il faut appliquer les mêmes proportions et précautions que lors de l’ajout de GBR dans un mélange produit à chaud.

8 Pour les centrales fonctionnant au gaz naturel, cette réduction de consommation correspond à des valeurs entre 1,7 à 2,2 m3 / tonne.

Les enrobés tièdes se caractérisent par une augmentation de leur temps de maniabilité en chantier. Par contre, il faut considérer les particularités suivantes :

• l a t e m p é r a t u r e d e c o m p a c t i o n e s t généralement autour de 90°C ;

• la température du mélange étant plus basse, celui-ci devient donc potentiellement plus raide. Il peut être plus difficile d’effectuer du travail manuel ( râtelage ) pour un grade de bitume PG 70-28, par exemple.

L’attestation de conformité du bitume / liant est un document essentiel pour le contrôle de qualité de tous les bitumes. Pour les enrobés tièdes, les effets de l’additif varient en fonction de l’additif lui-même et du procédé utilisé, mais visent particulièrement la viscosité lors du malaxage et de la compaction. Ces effets résultent en des plages de température de malaxage et de compaction différentes des valeurs usuelles calculées à partir des mesures de viscosité Brookfield à 135°C et à 165°C. Plusieurs grades de bitume et de liants peuvent être utilisés aussi bien pour l’enrobé fabriqué à chaud que tiède. Les producteurs de bitume et de liants tièdes indiqueront sur leur attestation de conformité les deux gammes de température, soit pour produire :

• un enrobé tiède, c’est-à-dire avec des températures de malaxage et de compaction abaissées ;

• un enrobé à chaud où l’effet de l’additif est utilisé pour faciliter la compaction sans abaisser la température.

Devant atteindre des performances similaires aux enrobés à chaud, i l est recommandé de vérifier la tenue à l’eau et la résistance à l’orniérage des enrobés tièdes.

P r é s e n t e m e n t , c e r t a i n s p r o d u c t e u r s incorporent des additifs à leurs enrobés tièdes afin d’obtenir d’autres avantages. Ceux-ci leur permettent :

• d’obtenir une meil leure compacité sur certaines structures, par exemple, un pont ;

• de transporter les enrobés sur une plus grande distance ;

• d’améliorer les conditions de mise en œuvre en période froide.

Il faut donc prendre en considération que le produit final n’est pas nécessairement un enrobé tiède.

6 ) MISE En œuvrE 8 ) contrôLE dE QuaLIté

7 ) partIcuLarItéS dES EnrobéS tIèdES fabrIQuéS à dES tEMpératurES d’EnrobéS à chaud

7

Enrobé tIèdE

JuILLEt 2013

DÉFINITION L’enrobé tiède rencontre toutes les spécifications de l’enrobé à chaud, mais il est produit et mis en œuvre à une température inférieure de 30° à 60°C par rapport à l’enrobé à chaud.

AVANTAGES

L’utilisation de l’enrobé tiède compte plusieurs avantages :• augmentation de la durée de vie du revêtement grâce à la diminution des températures de

production ; • diminution des émissions de gaz à effet de serre ;• réduction de la consommation énergétique ;• diminution des odeurs et des émissions de bitume lors de la production en centrale et de la

mise en œuvre ;• augmentation potentielle du taux de granulats bitumineux recyclés ( GBR ) en centrale.

DOMAINE D’EMPLOI

L’enrobé tiède est utilisé en couche de roulement et de liaison, soit en construction ou en entretien. Il répond à tous les types de trafic, au même titre que les enrobés à chaud.

LIMITES D’EMPLOI Les limites d’emploi pour l’enrobé tiède sont les mêmes que les enrobés à chaud.

FABRICATION

• L’enrobé tiède est produit en centrale d’enrobage à une température inférieure de 30° à 60°C, par moussage du bitume ou par l’ajout d’additif.

• Il est recommandé de vérifier l’ajustement du régime thermique de la centrale lors de la production de l’enrobé tiède.

LIANTD’ACCROChAGE

La quantité de liant d’accrochage recommandée ( avec 60 % de résiduel ) selon le type de support est de : • 0,35 l / m2 pour des enrobés neufs ( au taux de bitume résiduel de 0,21 l/m2 ) ; • 0,40 l / m2 pour de vieux enrobés et une surface fraisée ( au taux de bitume résiduel de 0,24 l/m2 ).Le type de liant d’accrochage à utiliser lors du recouvrement d’un support en béton est une émulsion de bitume polymère à un taux résiduel de 0,60 l / m2 .N. B. : Pour obtenir plus d’information sur les bonnes pratiques de l’utilisation des liants d’accrochage, consultez le Techno-Bitume n°2.

MISE EN ŒUVRE

L’enrobé tiède se pose de la même manière que l’enrobé à chaud. Voici quelques particularités :• la température minimale de compaction est généralement autour de 90°C ;• la température du mélange étant plus basse, celui-ci devient donc potentiellement plus raide.

Il est plus difficile d’effectuer du travail manuel (râtelage) pour un grade de bitume PG 70-28, par exemple.

CARACTÉRISTIQUES DE MISE EN ŒUVRE L’enrobé tiède se caractérise par une augmentation de son temps de maniabilité en chantier.

CONTRôLE DE QUALITÉ

En formulation :Le contrôle de qualité en formulation est identique à celui de l’enrobé à chaud. Par contre, il faut prendre en considération les ajustements de température de malaxage.

En chantiEr :Le contrôle de qualité en chantier est identique à celui de l’enrobé à chaud. Par contre, il faut prendre en considération les ajustements de température lors de la mise en œuvre ( surtout pour le compactage ).

8

461, boulevard Saint-Joseph, bureau 213, Sainte-Julie ( Québec ) J3E 1W8Téléphone : 450 922-2618 Télécopieur : 450 922-3788 contact@bitumequebec.ca www.bitumequebec.ca

CONCLUSION ET RÉFÉRENCES

concLuSIon

L e s e n ro b é s t i è d e s re p r é s e n t e n t u n e approche écologique et leur ut i l i sat ion augmente chaque année.

La réduction des émissions en centrale a ins i qu’en chant ier comportent des avantages importants pour la santé des travailleurs.

Même si la technique est assez récente, elle est prometteuse et répond aux principaux ob jec t i f s de déve loppement durab le , c’est-à-dire de diminuer les émissions des gaz à effet de serre ( GES ) et la consommation de carburant en centrale.

référEncES

1 ) Buèche, nicolas. Évaluation des performances et des impacts des enrobés bitumineux tièdes. Thèse n°5169. École polytechnique fédérale de Lausanne. Suisse, 2011.

2 ) croteau, Jean-martin et Bernard tessier. Technologies d’asphaltage à l’aide de béton bitumineux tiède : point de vue d’un entrepreneur en construction routière. Conférence annuelle 2008 de l’Association des transports du Canada.

3 ) national asphalt Pavement association. Warm-Mix Asphalt : Best Pract ices . Qual i ty Improvement Publ icat ion 125, 2e édit ion. États-Unis, 2011.

4 ) Paradis, m. et autres . Le développement durable des enrobés au Québec. Canadian Technical Asphalt Association Proceedings, p. 351, 2011.

Mise en garde : Les informations présentées dans ce bulletin sont réalisées à titre d’information par les mandataires de Bitume Québec en toute bonne foi et au meilleur de leur connaissance. Ces informations ne doivent en aucun cas se substituer à l’opinion d’un professionnel du domaine des enrobés et elles ne sauraient lier leurs auteurs, l’association et ses mandataires.

JUILLET 2013 ISBN 978-2-923714-22-6

LES ENroBéS TIèDES rEpréSENTENT UNE approchE écoLogIqUE ET LEUr UTILISaTIoN aUgMENTE chaqUE aNNéE.