Les bitumes pour enrobés tièdes. Yvan Paquin, ing. Directeur technique Formation technique Bitume Québec 2012 ÉTS 5 décembre 2012

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1 Les bitumes pour enrobés tièdes Yvan Paquin, ing. Directeur technique Formation technique Bitume Québec 2012 ÉTS 5 décembre 2012

2 Contenu de la présentation Contexte global Technologies disponibles Les additifs Comportement à court terme Processus de compaction Comportement à long terme Spécifications du MTQ Variable économique Conclusion Bitume Québec 5 déc page 2

3 Contexte global des enrobés tièdes Idée de base : réduction de la température Diminution des nuisances (fumées, odeurs, gaz) pour les travailleurs et pour les riverains (aspect trop souvent négligé) Réduction de la consommation énergétique (énergie fossile nonrenouvelable) Limitation des GES Une réduction de 20 à 40 C de la température de mal axage habituelle semble être la règle la plus générale selon : Technologie (type d additifs) Grade PG Pour nos grades habituels, la plage attendue de températures de malaxage serait de 100 à 140 C Type d application (urbain vs rural) Conditions de refroidissement (éloignement, climat et épaisseur) Prudence des fournisseurs et/ou entrepreneurs T malaxage toujours > 100 C (eau résiduelle) Bitume Québec 5 déc page 3

4 Technologies disponibles Moussage du bitume Eau dosée (Aspha-Min) Eau avec système d expansion (Ecomat Eau) Eau + additifs chimiques (Evotherm DAT) Additifs chimiques (amines) Dope d adhésivité (Ecomat CWM, Evotherm 3G-R et 3G-V, Hypertherm) En émergence : Rediset LQ 1102 Cecabase RT945 Additifs organiques Cires (Sasobit, Sonnewarmix) Bitume Québec 5 déc page 4

5 Les additifs Rôles de l additif Abaisser la tension de surface granulats/bitume Meilleur enrobage Abaisser la viscosité du bitume (et de l enrobé) Meilleur enrobage Meilleure maniabilité Meilleure compaction Améliorer l adhésivité passive Réduire le désenrobage Rôle de l eau : effet de moussage du bitume qui réduit considérablement la viscosité pour faciliter l enrobage C est ce qui permet d abaisser la température sans nuire à la qualité de l enrobé Bitume Québec 5 déc page 5

6 Comportement à court terme Au stockage du bitume Durée de vie maximale de certains additifs dans le bitume chaud Selon recommandations du fournisseur Au malaxage Effet sur viscosité Effet sur enrobage Au transport Le refroidissement d un enrobé tiède peut parfois causer problème. L utilisation du VTM est fortement recommandé dans les conditions de pose défavorables (éloignement, froid ) Bitume Québec 5 déc page 6

7 Comportement à court terme À la mise en œuvre Lors de pose mécanisée, rien de particulier à signaler Maniabilité réduite en raison de l abaissement de température Ratelage du joint de départ Ratelage autour des services et surlargeurs Lors de la compaction Le but ultime est d assurer la compacité de l enrobé pour assurer sa pérennité Les additifs affectent le comportement au compactage Compacité améliorée Délai avant compactage peut être différé selon les conditions de pose (temps chaud, forte épaisseur) pour ne pas nuire à l uni Bitume Québec 5 déc page 7

8 Processus de compaction Interaction de 2 phénomènes Viscosité du mastic (liant + fines) Effet de lubrification du mastic Source Hussain U. Bahia, University of Wisconsin Bitume Québec 5 déc page 8

9 Processus de compaction Interaction de 2 phénomènes Viscosité du mastic (liant + fines) Effet de lubrification du mastic Viscosité et lubrication qui favorise la compaction Source Hussain U. Bahia, University of Wisconsin Bitume Québec 5 déc page 9

10 Processus de compaction Interaction de 2 phénomènes Viscosité du mastic (liant + fines) Effet de lubrification du mastic L additif permet l abaissement de la viscosité qui permet de réduire les vides sans baisser la température Source Hussain U. Bahia, University of Wisconsin Bitume Québec 5 déc page 10

11 Processus de compaction Interaction de 2 phénomènes Viscosité du mastic (liant + fines) Effet de lubrification du mastic L additif procure un pouvoir lubrifiant qui permet de faciliter le glissement des granulats et ainsi réduire les vides sans augmenter la température Source Hussain U. Bahia, University of Wisconsin Bitume Québec 5 déc page 11

12 Processus de compaction Interaction de 2 phénomènes Viscosité du mastic (liant + fines) Effet de lubrification du mastic L abaissement de la température permet de réduire l effet «viscosité et lubrification» ce qui permet de limiter le blocage pierre sur pierre qui réduit la compacité Source Hussain U. Bahia, University of Wisconsin Bitume Québec 5 déc page 12

13 Comportement à long terme Désenrobage Orniérage Durée de vie Bitume Québec 5 déc page 13

14 Encadrement des enrobés tièdes Deux visions sur l ajout d additifs Pour réduire les températures : économiser de l énergie et améliorer les conditions environnantes à l usine et au chantier Pour augmenter le degré de compaction selon les conditions de chantiers et ainsi obtenir un gain en durée de vie Cela permet de justifier la valeur ajoutée du produit Et pourquoi pas les deux? Deux approches de spécifications Les températures sont des guides pour maximiser les chances de performances, ce ne sont pas des exigences de performances Réduction ciblée des température de malaxage et plage moins limitative au niveau des températures de compactage Compromis entre gain d énergie et enrobage adéquat Température de compactage minimale et ajustement des températures de malaxage en fonction des conditions de chantiers Objectif ultime : degré de compaction Bitume Québec 5 déc page 14

15 Encadrement des enrobés tièdes Température de malaxage la plus faible possible pour le maximum de gain d énergie MAIS température minimale selon les aspects suivants : Grade de bitume T min = centre de la plage 30 C Limite de l évaporation : T min = 107 C Ne jamais descendre sous 100 C Qualité de l enrobage Temps de malaxage Puissance du malaxeur Débit de production Capacité des composantes de la centrale selon le débit de production Température minimum du dépoussiéreur» Aubage (flights) à ajuster au besoin» Ampérage maximal du malaxeur ou élévateur Selon la maniabilité (refroidissement) du mélange au chantier Mise en œuvre adéquate Compaction minimale à obtenir Bitume Québec 5 déc page 15

16 Spécifications du MTQ Bitume Québec 5 déc page 16

17 Spécifications du MTQ L appellation bitume PG xx-xx «T» a débuté pour signifier le cas de bitume préadditivé par le fournisseur de bitume Le MTQ a officialisé l enrobé tiède dans certains documents contractuels en 2012 Clause dans la Spécification d Achat SA 4101 pour les contrats à tarif non-négociable Le MTQ exige du fournisseur d enrobé de produire un enrobé tiède et le MTQ fourni le bitume Apparition d un devis-type (non-publié officiellement) Daté du , finalisé Décembre 2012 Document pour le concepteur pour aller en appel d offres Ou encore comme avenant sur contrat obtenu dans le cas où l entrepreneur veut proposer une substitution en enrobés tièdes» Soumissionné ou tarif non-négociable Norme 4101 modifiée ( ) Bitume Québec 5 déc page 17

18 Spécifications du MTQ Deux types de spécifications Bitume tiède «T» (géré principalement par SA Norme 4101) Additif préadditivé par le fournisseur de bitume Additif additivé avant transport Additif ajouté en centrale par le fabricant d enrobés Enrobés tièdes (géré principalement par le devis-type) Technique laissé au libre choix du fabricant d enrobés Additif préadditivé Additif ajouté en centrale Eau ajoutée en ligne en centrale Eau + additif ajoutés en ligne en centrale Bitume Québec 5 déc page 18

19 Spécifications du MTQ Devis type Source MTQ Bitume Québec 5 déc page 19

20 Spécifications du MTQ Devis type Source MTQ Bitume Québec 5 déc page 20

21 Spécifications du MTQ Devis type Source MTQ Bitume Québec 5 déc page 21

22 Spécifications du MTQ Devis type Source MTQ Bitume Québec 5 déc page 22

23 Spécifications du MTQ Besoin de préciser le cas des WMA Source MTQ Bitume Québec 5 déc page 23

24 Spécifications du MTQ Devis type Bitume Québec 5 déc page 24

25 Spécifications du MTQ Norme 4101, Art 5.1 Bitume Québec 5 déc page 25

26 Spécifications du MTQ Exemple d attestation de conformité Bitume Québec 5 déc page 26

27 Spécifications du MTQ Exemple de devis en soumission Bitume Québec 5 déc page 27

28 Spécifications du MTQ Exemple de devis en soumission Bitume Québec 5 déc page 28

29 Variable économique Sans surcoût, avec surcoût Ou plutôt valeur ajoutée? Équivalence dans le temps : mousse vs additif, particulièrement pour les granulats susceptibles au désenrobage? Essais supplémentaires dans AASHTO R35 Équations à 5 variables + Coût d additif (coût récurrent) Étroitement lié à la teneur en bitume totale + Coût de modifications à la centrale (coût dégressif) «Retrofit kit» moussage Ajustements à certaines composantes liés à la réduction de température + Coût de gestion de réservoirs - Coût énergétique Stratégie de retour sur investissement Bitume Québec 5 déc page 29

30 Conclusion Valeur ajoutée à 3 niveaux Qualité (client) Durée de vie améliorée Oxydation réduite Compaction améliorée Santé sécurité (travailleurs) Réduction des émissions/fumées pour les travailleurs Environnement (collectivité) Réduction énergétique et émissions Réductions des odeurs Bitume Québec 5 déc page 30