Les technologies à froid dans tous leurs états

Transcription

1 Les technologies à froid dans tous leurs états Colloque Bitume Québec Trois-Rivi Rivières 19 mars 2007 Sabine Le Bec Construction DJL inc.

2 Les technologies à froid dans tous leurs états Définition des techniques à froid Globalement, une technique à froid est définie d comme un mélange granulaire pour lequel est utilisé au moins une émulsion de bitume, dont la préparation paration finale s effectue s sans chauffage, ni séchage s et qui peut être mis en œuvre à température ambiante.

3 Les technologies à froid Les différentes techniques à froid dans tous leurs états Recyclage et retraitement à l émulsion Enrobé coulé à froid Traitement de surface Les plus couramment utilisées En entretien superficiel des couches de surface Grave-émulsion Béton bitumineux à froid Enrobés à l émulsion fabriqués en centrale En développement en Europe

4 Les technologies à froid dans tous leurs états Dans une perspective de développement d durable Économiser l él énergie Diminuer l él émission des GES En réduisant r les températures de chauffage Économiser les ressources non renouvelables En utilisant des enrobés s minces En réutilisant r les matériaux existants

5 Le contexte actuel Les revêtements superficiels

6 Les traitements de surface Structures au Québec Structures Norme 4301 du MTQ Surface asphaltée Surface granulaire ou stabilisée Monocouche 5/10 Bicouche Monocouche déconseill TS conseillé monocouche + ECF Bicouche 10/14 + 5/10 ou 10/ /5 Bicouche 14/20 5/10 ou 2.5/5

7 Le marché des ECF au Québec Les enrobés s coulés à froid Pour le MTQ : m² m sur autoroutes Pour les municipalités m² m en entretien m² m en bicouche (TS + ECF) mètres carrés Correction type I Autoroute 30 est août 2006 Finition type II

8 Le renouveau des enrobés

9 Le renouveau des enrobés Les enrobés à froid fabriqués s en centrale La Grave-émulsion pour les couches de base est 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. Béton Enrobés à froid non stockables ou de courte stockabilité,, utilisés uniquement en couche de roulement,, dont tout ou partie des granulats est enrobée e avec une émulsion de bitume modifié ou non, dont au moins une partie des granulats n a n a pas été séchée e et dans lequel tous les granulats sont recouverts d un d film de liant.

10 Le renouveau des bétons b Les enrobés à l émulsion aujourd hui Utilisation Couche de roulement Couche de liaison Couche de base Reprofilage Type BBE GE GE granularité 0/6 ou 0/10 grenu et semi-grenu 0/10 ou 0/14 0/6 ou 0/10 ou 0/14 Teneur en liant (p/r enrobé) 5,0 à 5,2 % 3,7 % 4,0 à 4,3 % Stockabilité non Oui (limité) non Oui (limité) non Oui (limité) Épaisseurs (cm) à 12 6 à 10 0 à 6 0 à 8 0 à 12

11 Le renouveau des bétons b à l origine du renouveau Absence de méthodologie m universelle de formulation des mélanges m (empirique) Difficulté d assurer un contrôle rigoureux durant la mise en œuvre Manque de compréhension des phénom nomènes nes mis en jeu Comportement mécanique m des enrobés à froid moins performant au jeune âge Domaine d emploi d restreints aux routes à trafics légers. l

12 Le renouveau des enrobés Spécificit cificité des bétons b Les enrobés à l émulsion Les enrobés à chaud Le développement des bétons bitumineux à froid exige une révision des schémas de pensée traditionnels issus de la formulation des enrobés à chaud

13 Le renouveau des enrobés Les spécificit cificités s des bétons b bitumineux à l émulsion Fabrication Mise en œuvre compactage Remise sous trafic État non lié État lié Réactions physico-chimiques Rupture de l émulsion Enrobage/maniabilité Mûrissement du liant Évacuation de l eau Post-compactage Drainage de l eau résiduelle Montée en cohésion Consolidation sous trafic

14 Le renouveau des enrobés s bitumineux à froid Cahier des charges Trouver une recette d enrobd enrobés à l émulsion de bitume, pour surface ou base, résistants r aux plus forts trafics, réalisables r par des voies simples pour la fabrication ou la mise en œuvre. Obtenir une montée e en cohésion rapide pour permettre une remise en circulation rapidement sans perdre la maniabilité nécessaire à la mise en œuvre.

15 Cahier des charges Le renouveau des enrobés Obtenir des mélanges m maniables, bien enrobés s avec une montée e en cohésion rapide? Maîtrise de la formulation des émulsions / réactivitr activité des granulats La mise au point d outils d de laboratoire Caractérisation risation de toutes les étapes de la vie d un d BBE L adaptation des outils de fabrication Énergie et durée de malaxage Dosage et répartition de l émulsion au cours du malaxage Incorporation d additifs dans l eau d ajout

16 Le renouveau des enrobés Cohésion versus maniabilité : la clé du succès s? Montée en cohésion Lente Moyenne Rapide Problème d unid Compacité Uni? Compacité? cas défavorable d (et improbable) Uni? Compacité Acceptable Problème de tenue sous circulation immédiate Cas favorable Convenable Problème de tenue sous circulation immédiate Difficile Moyenne Facile Maniabilité à la mise en œuvre

17 Cahier des charges Le renouveau des enrobés Obtenir des mélanges m maniables, bien enrobés s avec une montée e en cohésion rapide? Maîtrise de la formulation des émulsions / réactivitr activité des granulats La mise au point d outils d de laboratoire Caractérisation risation de toutes les étapes de la vie d un d BBE L adaptation des outils de fabrication Énergie et durée de malaxage Dosage et répartition de l émulsion au cours du malaxage Incorporation d additifs dans l eau d ajout

18 Le renouveau des enrobés Pour une méthodologie rationnelle Granulats eau Essais de mélange Émulsion Qualité de l enrobage Sensibilité au désenrobage Maniabilité Compactibilité Drainage de l eau mûrissement accéléré Module de rigidité Résistance à la compression Sensibilité à l eau orniérage (état mûri)

19 Le renouveau des enrobés La maniabilité des BBE Effet de la réactivité du granulats Valeur max de la force de poussée Fmax cohésion (N) Forte remontée de ph Fmax = force de cohésion du mélange indicateur de la maniabilité 50 faible remontée de ph h 2h50 11h15

20 Le renouveau des enrobés Pour une méthodologie rationnelle Granulats eau Essais de mélange Émulsion Qualité de l enrobage Sensibilité au désenrobage Maniabilité Compactibilité Drainage de l eau mûrissement accéléré 14 j 35 C 20% Module de rigidité Résistance à la compression Sensibilité à l eau orniérage (état mûri)

21 Cahier des charges Le renouveau des enrobés Obtenir des mélanges m maniables, bien enrobés s avec une montée e en cohésion rapide? Maîtrise de la formulation des émulsions / réactivitr activité des granulats Moindre sensibilité aux fluctuations des divers paramètres La mise au point d outils d de laboratoire Caractérisation risation de toutes les étapes de la vie d un d BBE L adaptation des outils de fabrication Énergie et durée de malaxage Dosage et répartition de l émulsion au cours du malaxage Incorporation d additifs dans l eau d ajout

22 Le renouveau des enrobés Les procédés s retenus par les entreprises L enrobage par phases distinctes Préenrobage à froid : Possibilité d ajouter un fluidifiant ( stockabilité Incorporation dans la partie centrale du malaxeur de la fraction complémentaire, mentaire, enrobée à l émulsion de bitume Préenrobage à chaud avec bitume pur des fractions 0/d ou d/d Enrobage à froid des fractions complémentaires mentaires et ajout de la fraction pré-enrob enrobée à chaud

23 Le renouveau des enrobés Les procédés s retenus par les entreprises L enrobage séquencs quencé enrobage de la fraction d/d avec émulsion de bitume en amont Dispersion de la fraction 0/d dans la partie médiane Enrobage de la totalité avec une émulsion de bitume Adaptation de la stabilité de l él émulsion à la réactivité des fractions

24 Le renouveau des enrobés Les procédés s retenus par les entreprises Autres techniques - Tiédissement des enrobés à une température entre 50 et 60 C - Incorporation d un d rupteur à effet progressif - Utilisation d enrobd enrobés s recyclés BBE 100% recyclés

25 Le renouveau des enrobés Les procédés s retenus par les entreprises L enrobage classique Pas de modification majeure de la centrale d enrobage Basée e sur la chimie de l él émulsion de bitume Basée e sur la compatibilité avec les granulats Pas de préenrobage

26 Le renouveau des enrobés bitumineux à froid Plusieurs avantages Possibilité de fabriquer sur place Polyvalence : types et applications variés Aptitude au reprofilage (épaisseurs( variables) Bénéfices environnementaux

27 Impacts environnementaux des enrobés à l émulsion Liants granulats fabrication transport Mise en œuvre Béton bitumineux à froid 595 Béton bitumineux à froid 33 Enrobé semi-grenu 850 Grave émulsion 26 Enrobé semi-grenu 70 Grave émulsion 470 Grave bitume 755 Grave bitume 64 Enrobé à module élevé (couche de liaison) 885 Enrobé à module élevé (couche de liaison) Énergie consommée (MJ /t) Émission GES (kg éq. CO2 / t) Source : Bible sur les émulsions de bitume, par la SFERB et l USIRF

28 Impacts environnementaux des enrobés à l émulsion Par type de structure Énerg ie consommée (M J/t) réduction d'un facteur 1.5 par rapport aux grave-bitume 6 cm EB 15 cm GB 2.5 cm EB TM 14 cm EME 6 cm BBE 16 cm GE 6 cm EB 19 cm GB 17 cm EME 6 cm BBE 21 cm GE 6.5 cm EB 23 cm GB Réduction 6 cm BBE de 1.2 par 30 cm GE rapport aux EME 20 cm EME 6 cm BBE 27 cm GE 8 cm EB 26 cm GB 23 cm EME PL/j 35 1 PL/j PL/j PL/j 2 PL/j PL/j 3 PL/j PL/j PL/j Ém ission G ES (kg éq. CO 2 / t) Réduction de 2.3 par rapport aux grave-bitume 6 cm EB 15 cm GB 2.5 cm EB TM 14 cm EME 6 cm BBE 16 cm GE 6 cm EB 19 cm GB 17 cm EME 6 cm BBE 21 cm GE 6.5 cm EB 23 cm GB 20 cm EME 6 cm BBE 27 cm GE 8 cm EB 26 cm GB 23 cm EME 6 cm BBE 30 cm GE PL/j 1 PL/j PL/j 2 PL/j PL/j 500 PL/j Énergie consommée (MJ /t) Émission GES (kg éq. CO2 / t)

29 Les technologies à froid : des techniques exigeantes mais prometteuses