Les technologies à froid dans tous leurs états · Absence de méthodologie universelle de formulation ... Dosage et répartition de l’émulsion au cours ... Les technologies à

Les technologies Les technologies àà froid froid dans tous leurs dans tous leurs éétatstats

Colloque Bitume QuColloque Bitume Quéébec bec –– TroisTrois--RiviRivièèresres

19 mars 200719 mars 2007

Sabine Le BecSabine Le BecConstruction DJL inc.Construction DJL inc.

Les technologies Les technologies àà froid froid

dans tous leurs dans tous leurs éétatstats

DDééfinition des techniques finition des techniques àà froidfroid

Globalement, une technique Globalement, une technique àà froid est dfroid est dééfinie comme un finie comme un

mméélange granulaire pour lequel est utilislange granulaire pour lequel est utiliséé au moins une au moins une

éémulsion de bitume, dont la prmulsion de bitume, dont la prééparation finale sparation finale s’’effectue sans effectue sans

chauffage, ni schauffage, ni sééchage et qui peut être mis en chage et qui peut être mis en œœuvre uvre àà

temptempéérature ambiante.rature ambiante.

Les technologies Les technologies àà froid froid

dans tous leurs dans tous leurs éétatstats

Les diffLes difféérentes techniques rentes techniques àà froidfroid

Recyclage et retraitement Recyclage et retraitement àà ll’é’émulsionmulsion

EnrobEnrobéé coulcouléé àà froidfroid

Traitement de surfaceTraitement de surface

GraveGrave--éémulsion mulsion

BBééton bitumineux ton bitumineux àà froidfroid

Les plus couramment utiliséesEn entretien superficiel des couches de surface

Enrobés à l’émulsion fabriqués en centrale

En développement en Europe

Les technologies Les technologies àà froid froid dans tous leurs dans tous leurs éétatstats

Dans une perspective de dDans une perspective de dééveloppement durableveloppement durable

–– ÉÉconomiser lconomiser l’é’énergienergie

–– Diminuer lDiminuer l’é’émission des GESmission des GESEn rEn rééduisant les tempduisant les tempéératures de chauffageratures de chauffage

–– ÉÉconomiser les ressources non renouvelablesconomiser les ressources non renouvelablesEn utilisant des enrobEn utilisant des enrobéés minces s minces En rEn rééutilisant les matutilisant les matéériaux existantsriaux existants

Le contexte actuelLe contexte actuel

Les revêtements superficielsLes revêtements superficiels

Les traitements de surfaceLes traitements de surface

Structures au QuStructures au Quéébecbec

BicoucheBicouche14/2014/205/10 ou 2.5/55/10 ou 2.5/5

MonocoucheMonocoucheddééconseillconseilléé

Surface Surface granulaire granulaire ou ou stabilisstabilisééee

Bicouche Bicouche 10/14 + 5/1010/14 + 5/10ouou10/14 + 2.5/510/14 + 2.5/5

Monocouche Monocouche 5/105/10

Surface Surface asphaltasphaltééee

StructuresStructuresNorme 4301 du MTQNorme 4301 du MTQ

Bicouche

TS monocouche+ ECF

Les enrobLes enrobéés couls couléés s àà froidfroid

Le marchLe marchéé des ECF au Qudes ECF au Quéébecbec

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

200000

1992

1996

1998

2000

2002

2003

2004

2005

2006

mèt

res

carr

és

Pour le MTQ : : 78 000 m78 000 m²² sur autoroutessur autoroutes

Pour les municipalités

-- 54 000 m54 000 m²² en entretien en entretien -- 42 000 m42 000 m²² en bicouche (TS + ECF)en bicouche (TS + ECF)

Autoroute 30 est – août 2006Finition type II

Correction type I

Le renouveau des enrobLe renouveau des enrobéés s bitumineux bitumineux àà ll’é’émulsionmulsion

Le renouveau des enrobLe renouveau des enrobéés s

bitumineux bitumineux àà ll’é’émulsionmulsion

Les enrobLes enrobéés s àà froid fabriqufroid fabriquéés en centrales en centrale

–– La GraveLa Grave--éémulsionmulsion pour les couches de basepour les couches de baseest un mélange d’une grave 0/D et d’une émulsion de bitume et d’eau, dans lequel le liant

est fixé préférentiellement sur la partie ‘’mortier’’. On admet qu’en contrepartie de la

richesse du mortier, les gros éléments puissent être mal enrobés, voir e pas du tout.

–– BBééton bitumineux ton bitumineux àà ll’é’émulsionmulsionEnrobEnrobéés s àà froid non stockables ou de courte stockabilitfroid non stockables ou de courte stockabilitéé, utilis, utiliséés s uniquement en couche de uniquement en couche de

roulementroulement, dont tout ou partie des granulats est enrob, dont tout ou partie des granulats est enrobéée avec une e avec une éémulsion de bitume mulsion de bitume

modifimodifiéé ou non, dont au moins une partie des granulats nou non, dont au moins une partie des granulats n’’a pas a pas ééttéé ssééchchéée et dans lequel e et dans lequel

tous les granulats sont recouverts dtous les granulats sont recouverts d’’un film de liantun film de liant..

Le renouveau des bLe renouveau des béétons tons


Les enrobLes enrobéés s àà ll’é’émulsion aujourdmulsion aujourd’’huihui

4,0 4,0 àà 4,3 %4,3 %3,7 %3,7 %5,0 5,0 àà 5,2 %5,2 %Teneur en liantTeneur en liant(p/r enrob(p/r enrobéé))

0/6 ou 0/10 ou 0/140/6 ou 0/10 ou 0/140/10 ou 0/140/10 ou 0/140/6 ou 0/10 0/6 ou 0/10 grenu et semigrenu et semi--grenugrenu

granularitgranularitéé

0 0 àà 660 0 àà 880 0 àà 1212

6 6 àà 10105 5 àà 12122 2 –– 3 3 3 3 –– 5 5 5 5 –– 88

ÉÉpaisseurspaisseurs(cm)(cm)

Oui Oui (limit(limitéé))

nonnonOui Oui (limit(limitéé))

nonnonOui Oui (limit(limitéé))

nonnonStockabilitStockabilitéé

GEGEGEGEBBEBBETypeType

ReprofilageReprofilageCouche de liaisonCouche de liaisonCouche de baseCouche de base

Couche de roulementCouche de roulementUtilisationUtilisation

Le renouveau des bLe renouveau des béétons tons


àà ll’’origine du renouveauorigine du renouveau……

Absence de mAbsence de mééthodologie universelle de formulation des mthodologie universelle de formulation des méélanges langes (empirique)(empirique)

DifficultDifficultéé dd’’assurer un contrôle rigoureux durant la mise en assurer un contrôle rigoureux durant la mise en œœuvreuvre

Manque de comprManque de comprééhension des phhension des phéénomnomèènes mis en jeunes mis en jeu

Comportement mComportement méécanique des enrobcanique des enrobéés s àà froid moins performant au froid moins performant au jeune âgejeune âge

Domaine dDomaine d’’emploi restreints aux routes emploi restreints aux routes àà trafics ltrafics léégers.gers.



SpSpéécificitcificitéé des bdes béétons bitumineux tons bitumineux àà ll’é’émulsionmulsion

Les enrobLes enrobéés s àà ll’é’émulsionmulsion

≠≠

Les enrobLes enrobéés s àà chaudchaud

Le développement des bétons bitumineux à froid

exige une révision des schémas de pensée

traditionnels issus de la formulation des enrobés à

chaud



compactage Remise sous traficMise en œuvreFabrication

État ‘’non lié’’ État ‘’lié’’

Enrobage/maniabilité

Montée en cohésionConsolidation sous trafic

Les spLes spéécificitcificitéés des bs des béétons bitumineux tons bitumineux àà ll‘é‘émulsionmulsion

Post-compactageDrainage de l’eau résiduelle

Mûrissement du liantÉvacuation de l’eau

Réactions physico-chimiquesRupture de l’émulsion

Le renouveau des Le renouveau des enrobenrobéés bitumineux s bitumineux àà

froidfroid

Cahier des chargesCahier des charges

Trouver une recette dTrouver une recette d’’enrobenrobéés s àà ll’é’émulsion de mulsion de bitume, pour surface ou base, rbitume, pour surface ou base, réésistants aux plus sistants aux plus forts trafics, rforts trafics, rééalisables par des voies simples pour alisables par des voies simples pour la fabrication ou la mise en la fabrication ou la mise en œœuvre.uvre.

Obtenir une Obtenir une montmontéée en cohe en cohéésion rapidesion rapide pour pour permettre une remise en circulation rapidement permettre une remise en circulation rapidement sans perdre la maniabilitsans perdre la maniabilitéé nnéécessaire cessaire àà la mise la mise en en œœuvre.uvre.




–– Obtenir des mObtenir des méélanges maniables, bien enroblanges maniables, bien enrobéés avec s avec une montune montéée en cohe en cohéésion rapide ?sion rapide ?

MaMaîîtrise de la formulation des trise de la formulation des éémulsions / rmulsions / rééactivitactivitéé des granulatsdes granulats

–– La mise au point dLa mise au point d’’outils de laboratoire outils de laboratoire

CaractCaractéérisation de toutes les risation de toutes les éétapes de la vie dtapes de la vie d’’un BBEun BBE

–– LL’’adaptation des outils de fabricationadaptation des outils de fabrication

Énergie et durée de malaxageDosage et répartition de l’émulsion au cours du malaxageIncorporation d’additifs dans l’eau d’ajout



CohCohéésion versus maniabilitsion versus maniabilitéé : la cl: la cléé du succdu succèès ?s ?

ProblProblèème de tenue sous me de tenue sous circulation immcirculation imméédiatediate

ProblProblèème de tenue sous me de tenue sous circulation immcirculation imméédiatediate

cas dcas dééfavorable favorable (et improbable)(et improbable)

ConvenableConvenableAcceptableAcceptableUni ?Uni ?CompacitCompacitéé ??

Cas favorableCas favorableUni ?Uni ?CompacitCompacitéé

ProblProblèème dme d’’uniuniCompacitCompacitéé

Maniabilité à la mise en œuvre

Mon

tée

en c

ohés

ion

Difficile Moyenne Facile

Lent

eM

oyen

neR

apid

e












Qualité de l’enrobageSensibilité au désenrobage

CompactibilitéDrainage de l’eau

mûrissement accéléré

Résistance à la compressionSensibilité à l’eau

orniérage(état mûri)

Maniabilité

Pour une méthodologie rationnelle

Essais de mélange

Granulats

Émulsion

eau

Module de rigidité



La maniabilité des BBE

Effet de la réactivité du granulats

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2

cohé

sion

(N

)

faible remontée de ph

Forte remontée de pH

0h 2h50 11h15

Valeur max de la force de poussée Fmax

Fmax = force de cohésion du mélange

indicateur de la maniabilité



Qualité de l’enrobageSensibilité au désenrobage

CompactibilitéDrainage de l’eau

mûrissement accéléré14 j – 35°C – 20%

Résistance à la compressionSensibilité à l’eau

orniérage(état mûri)

Maniabilité

Pour une méthodologie rationnelle

Essais de mélange

Granulats

Émulsion

eau

Module de rigidité






Moindre sensibilitMoindre sensibilitéé aux fluctuations des divers paramaux fluctuations des divers paramèètrestres







Les procLes procééddéés retenus par les entreprisess retenus par les entreprises

LL’’enrobage par phases distinctesenrobage par phases distinctesPrPrééenrobage enrobage àà froid :froid :

PossibilitPossibilitéé dd’’ajouter un fluidifiant ( ajouter un fluidifiant ( stockabilitstockabilitéé

Incorporation dans la partie centrale du Incorporation dans la partie centrale du malaxeur de la fraction complmalaxeur de la fraction compléémentaire, mentaire, enrobenrobéée e àà ll’é’émulsion de bitumemulsion de bitume

PrPrééenrobage enrobage àà chaudchaud avec bitume pur avec bitume pur des fractions 0/d ou d/Ddes fractions 0/d ou d/D

Enrobage Enrobage àà froid des fractions froid des fractions complcompléémentaires et ajout de la fraction mentaires et ajout de la fraction prpréé--enrobenrobéée e àà chaudchaud




LL’’enrobage senrobage sééquencquencéé

enrobage de la fraction d/D avec enrobage de la fraction d/D avec éémulsion mulsion de bitume en amontde bitume en amont

Dispersion de la fraction 0/d dans la partie Dispersion de la fraction 0/d dans la partie mméédianediane

Enrobage de la totalitEnrobage de la totalitéé avec une avec une éémulsion mulsion de bitumede bitume

Adaptation de la stabilitAdaptation de la stabilitéé de lde l’é’émulsion mulsion àà la la rrééactivitactivitéé des fractionsdes fractions




Autres techniquesAutres techniques

-- TiTiéédissement des enrobdissement des enrobéés s àà une tempune tempéérature entre 50 et 60rature entre 50 et 60°°CC

-- Incorporation dIncorporation d’’un rupteur un rupteur àà effet progressifeffet progressif

-- Utilisation dUtilisation d’’enrobenrobéés recycls recyclééss

BBE 100% recyclés



Les procLes procééddéés retenus par les entreprisess retenus par les entreprisesLL’’enrobage classiqueenrobage classique

Pas de modification majeure de la centrale Pas de modification majeure de la centrale dd’’enrobageenrobage

BasBaséée sur la chimie de le sur la chimie de l’é’émulsion de bitume mulsion de bitume

BasBaséée sur la compatibilite sur la compatibilitéé avec les granulatsavec les granulats

Pas de prPas de prééenrobageenrobage

Plusieurs avantagesPlusieurs avantages

–– PossibilitPossibilitéé de fabriquer sur placede fabriquer sur place

–– Polyvalence : types et applications variPolyvalence : types et applications variééss

–– Aptitude au reprofilage (Aptitude au reprofilage (éépaisseurs variables)paisseurs variables)

–– BBéénnééfices environnementauxfices environnementaux

Le renouveau des enrobLe renouveau des enrobéés s bitumineux bitumineux àà froidfroid

Impacts environnementaux Impacts environnementaux

des enrobdes enrobéés s àà ll’é’émulsionmulsion

Énergie consommée (MJ /t) Émission GES (kg éq. CO2 / t)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Enrobé à module élevé(couche de liaison)

Grave bitume

Grave émulsion

Enrobé semi-grenu

Béton bitumineux à froid 595

850

470

755

885

Liants granulats fabrication transport Mise en œuvre

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Enrobé à module élevé(couche de liaison)

Grave bitume

Enrobé semi-grenu

Grave émulsion

Béton bitumineux à froid 33

26

70

64

74

Source : Bible sur les émulsions de bitume, par la SFERB et l’USIRF

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

0 1 2 3 4 5

Éner

gie

cons

omm

ée (M

J/t)

Réduction de 1.2 par rapport aux EME

85 PL/j35 PL/j 200 PL/j 500 PL/j

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5

Émis

sion

GES

(kg

éq. C

O2

/ t)

Impacts environnementauxImpacts environnementauxdes enrobdes enrobéés s àà ll’é’émulsionmulsion

Énergie consommée (MJ /t) Émission GES (kg éq. CO2 / t)

000 00035 PL/j 85 PL/j 200 PL/j 500 PL/j000 00035 PL/j 85 PL/j 200 PL/j200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

0 1 2 3 4 5

Éner

gie

cons

omm

ée (M

J/t)

6 cm EB15 cm GB

2.5 cm EB TM14 cm EME

6 cm BBE16 cm GE

6 cm BBE21 cm GE

6 cm BBE27 cm GE

6 cm BBE30 cm GE

17 cm EME

20 cm EME

23 cm EME6 cm EB19 cm GB

6.5 cm EB23 cm GB

8 cm EB26 cm GB

6 cm BBE16 cm GE

6 cm BBE21 cm GE

6 cm BBE27 cm GE

6 cm BBE30 cm GE

Par type de structurePar type de structure

35 PL/j 85 PL/j 200 PL/j 500 PL/j35 PL/j 85 PL/j 200 PL/j 500 PL/j

35 PL/j 85 PL/j 200 PL/j 500 PL/j 000000

6 cm EB15 cm GB

2.5 cm EB TM14 cm EME

17 cm EME

20 cm EME

23 cm EME

6 cm EB19 cm GB

6.5 cm EB23 cm GB

8 cm EB26 cm GB

réduction d'un facteur 1.5par rapport aux grave-bitume

Réduction de 2.3 par rapport aux grave-bitume

Les technologies Les technologies àà froid : froid :

des techniques exigeantes mais des techniques exigeantes mais prometteusesprometteuses

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