Groupe Conseil SCT Formulation des enrobés pour recyclage en centrale Par : D. Bissonnette
Sujets qui seront discutés Matières premières; Limitations et considérations; Les sujets Formulation; Enjeux de laboratoire; Enjeux lors de la production; Conclusion
Introduction L utilisation des matériaux recyclés comporte son lot d avantages techniques et commerciaux dont, entre autre : Le recyclage Réduit le besoin en matières premières (bitume, granulats, combustibles, etc); Peut donner un avantage compétitif; Peut améliorer les caractéristiques des produits finis; Peut réduire l empreinte écologique
Introduction L utilisation des matériaux recyclés comporte aussi des enjeux dont, entre autre : Équipements, dosages, techniques, philosophie des équipes; Le recyclage Limites imposées; Propension au recyclage de la clientèle; Contre-performances. Ces aspects seront parcourus puisqu ils ont un impact sur la formulation.
Matières premières La nature des matériaux recyclés dicte les techniques requises: Granulats bitumineux recyclés (GBR); Résidus de plannage Nature Bardeaux; Verre/amiante/béton; Caoutchouc. Il est essentiel de bien connaître la nature des matériaux et s assurer qu elle est compatible aux besoins commerciaux
Matières premières Il n est pas possible d envisager d avoir une formule fiable ou une production homogène sans un bon contrôle. Le contrôle requis est constitué entre autre de : Une caractérisation fiable : Caractérisation Tri à la réception; Homogénéité; Stratégie de produits. Cadences de contrôle adéquates ; Contrôle en production.
Matières premières La préparation et la mise en réserve sont des étapes cruciales pour maintenir une qualité et une consistance au niveau des enrobés: Considérations La gestion des matières premières n est pas une question de moyenne; Planification du produit doit être fait en fonction des besoins; Établissement des calibres en fonction des formules et objectifs; Considération environnementale; Constance des produits;
Matières premières Défi : Bon contrôle à la réception et en production; Éviter les accumulations; Contrôler l humidité; Considérations % de bitume et granulométrie; Ajouter à votre CA une clause de gestion de produit recyclable; Les matériaux recyclés ne doivent pas être contaminé par la suite c est un matériau contrôlé au même titre que les autres granulats. UNE RÉSERVE DE MATIÈRES RECYCLÉES CONTRÔLÉES N EST PAS UN FOURRE-TOUT!
Matières premières L idéal est de contrôler au maximum l humidité des matériaux recyclés: Suivant le calibre, conserve autant l eau qu une criblure; Plus l humidité est élevée, plus il faut chauffer et moins la production est bonne; Considérations Problème de moussage; Problème de dosage; Plusieurs entreposent les matériaux recyclés sous un abris.
Limitations et considérations Plusieurs limitations sont à considérer pour qu une formulation soit réaliste et bien planifiée: Limitations normatives; Type de liant Règles Type de client et sa propension au recyclage (nature des devis); Règles environnementales: Entreposage plus complexe des GBR; Enjeux sur l utilisation des bardeaux BPF/C avec fibre de verre; Plainte pour l émanation provenant des bitumes HRD.
Limitations et considérations Les donneurs d ouvrages se fient en général au MTQ. Certains exclus encore l utilisation des matériaux recyclés ou les techniques de recyclages dans leurs travaux, ce qui est dommage. MTQ : Règles GBR Surface autoroute 10 % max Autres usages 20 % max Bardeaux Post -Fabrication (BPF) et Post- Consommation (BPC) Surface autoroute = Non 5% en couche de base 3% en couche de surface Ailleurs, certains autorisent 40% de GBR, il y a même des projets avec plus de 50 %; Cette limite peut-être plus élevée dans les enrobés tièdes et semi-tièdes; On vise un rapport 50/50 dans les mélanges recyclés à froid en place.
Limitations et considérations La formulation est aussi limitée par la centrale. Il faut donc considérer les éléments suivants : Équipement disponible; Centrale Capacité d introduction/mode; Entreposage/disponibilité; Dosage/contrôle.
Formulation La meilleure technique? Plusieurs techniques de formulation peuvent être utilisées ou combinées de celles-ci: Méthode Marshall Méthode Marshall modifiée (méthode Illinoise) Technique Méthodes volumétriques : Bailey Superpave Hveem LC La technique dépend du mélange visé et de la technique de production.
Formulation Au point de départ, il est essentiel que les matériaux soient adéquatement caractérisés: Bitume; Densité; Importance de la caractérisation Granulométrie; Nature des matériaux. À partir des réserves disponibles, il faut établir les quantités suffisantes et représentatives au laboratoire pour éviter de travailler avec des matériaux différents en cours de réalisation. «Soyez toujours en mesure d établir une relation entre vos données»
Formulation Lorsque nous planifions la formulation avec matériaux recyclés et la prépartion des matériaux, il faut tenir en compte les paramètres suivants : Paramètres Plus nous voulons utiliser du recyclé, plus il faut contrôler la constance du produit et son processus de fabrication; GBR durcit le bitume effet sur le grade du bitume; Considération du bitume actif lors de la mise en oeuvre; Bitume considéré mobilisable
Formulation Au Québec, le MTQ considère qu un enrobé contenant moins de 20% n a pas d effet significatif sur le grade de bitume. Selon l AASHTO: < 15% - Pas d effet Paramètres 15% - 25% - demande de prendre un PG d un grade inférieur > 25% - suivre les recommandations de combinés de la norme M323 «Le bitume provenant du recyclé ne se comporte pas comme un bitume neuf»
Formulation Bien établir les paramètres de formulation: Combien de mélanges recyclés / la gamme / politique / BESOINS; Dosages acceptés vs. capacité de l équipement; Paramètres Mode d introduction à l usine vs. laboratoire; Type de liant; Technique de recyclage; Méthodes de formulation exigées.
Enjeux au laboratoire Lorsque l on lance en laboratoire une formulation, il faut viser entre autre, ces objectifs : 1. S assurer de travailler avec des données réalistes peu importe les valeurs obtenues; Objectifs 2. Établir les paramètres de travail pour l ensemble des formules devant être réalisées; 3. Utiliser une méthode de travail qui sera la plus représentative de ce qui se passera à l usine; 4. S assurer que le mélange sera reproductible; 5. Tenter de se conformer aux exigences.
Enjeux de laboratoire Il faut ensuite : Déterminer la marge de manoeuvre optimisation des carcatéristiques en fonction des variantes; Formulation Valider les résultats; Optimiser la granulométrie; La formule doit être répétable; Établir les paramètres de contrôle et essayer la formule selon les paramètres de contrôle.
Enjeux de laboratoire Pour travailler en laboratoire : Il faut avant tout bien connaître les paramètres volumétriques ; Travailler avec des matériaux identiques; Formulation Établir des relations entre les mélanges d une même famille; Fabriquer les mélanges selon les mêmes séquences et mêmes prémisses de base; FAIRE les essais, il est possible de passer n importe quelle courbe par un seul point; Ne pas rejeter un point marginal sans se poser de questions
Enjeux de laboratoire Les densités : Il faut faire les vérifications de rigueur. 1- L établissement d une densité maximum à une teneur en bitume fixe vous révèle la vraie densité de votre combiné granulaire. Formulation 2- Pour les bardeaux, la densité des bardeaux est considérée égale à la densité brute du combiné granulaire. 2,76 2,72 2,68 2,64 2,6 2,56 2,52 2,48 2,44 2,4 0,00; 2,700 4,30; 2,544 5,30; 2,508 4,80; 2,526 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
% Passant % passant Enjeux de laboratoire La granulométrie : Il faut obtenir un combiné granulaire permettant : 1- Obtenir une bonne proportion de mastic bitumineux en fonction de la pierre dans le mélange; 2- Une masse volumique adéquate pour accepter les variations normales en bitume. Formulation 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,01 0,1 1 10 100 Dimension des particules (0.45) Dimension des particules (mm)
Enjeux de laboratoire Sur la base des densités - Établir les dosages en bitume 1- En tenant compte du bitume du GBR ou le bitume mobilisable selon le bardeau d asphalte. Bardeaux post-fabrication Bardeaux post-consommation 40 % du bitume considéré mobilisable 25 % du bitume considéré mobilisable Formulation 2- En tenant compte de la constitution du recyclé GBR 95-97 % de granulats 3-5 % de bitume oxydé Bardeaux 70-80 % de granulats fins 20-30 % de bitume oxydé 3- En tenant compte de la variation statistique potentielle de la centrale et des matériaux recyclés. 4- Établir le comportement du mélange et sa sensibilité aux variations
Enjeux de laboratoire Essais selon les exigences locales: Québec - MTQ Norme 4202 Méthodes LC; Villes Normes 4202 et 4201 Méthodes LC. Établir les essais de performance requis: Formulation Tenue à l eau; Orniéreur; Fatigue, susceptibilité à la fissuration thermique, Etc. PCG courbe de l aptitude au compactage donne de l information très précieuse. Une formule est «bonne» pas seulement si les résultats d origines sont bons et que les calculs fonctionnent elle est bonne si elle est reproductible!
Enjeux lors de la production Étalonnage; Centrale d enrobage Simulation de productions; Vérification des granulométries, teneurs en bitume, densités; Suivi de l inventaire physique des matières premières; Formation des travailleurs.
Enjeux de production Sur la base d une formule adéquatement réalisée en laboratoire: Procéder à l aide d une centrale dont les bennes froides et balances sont adéquatement calibrées; Suivi Simuler ou du moins bien connaître les précisions du système de dosage de l usine; Limiter les variations des matériaux en cours de production, principalement lors des premiers essais; S assurer que le recyclé atteint une température adéquate au malaxage et que son taux d humidité est bien contrôlé.
Enjeux lors de la production Il faut bien contrôler l alimentation pour maintenir une quantité connue et précise du recyclé: Ex: 20% de GBR 0,6 % de bitume Contrôle Balance à bitume ± 1 kg Pas difficile de causer un écart important sur le bitume, si on ne contrôle pas l approvisionnement et tous les paramètres à l usine. Il est simple de causer un désordre si les procédures de production ne sont pas respectées
Enjeux lors de la production Un enrobé recyclé à chaud ne bénéficie pas du bitume total; Un enrobé recyclé tiède ou semi-tiède permet une plus grande marge de manœuvre; Impacts sur la mise en oeuvre Une mauvaise formule ou une formule que l usine ne peut produire de manière adéquate cause des désordres: Problème de pose; Problème de compactage; Thermographie.
Conclusion Il est démontré que les enrobés avec GBR performent aussi bien que les enrobés sans recyclés dans la mesure où le mélange est bien conçu, bien produit et bien posé. La formulation est une étape importante car : Elle relève d un contrôle adéquats Arrivage et tri des matières devant être recyclées En résumé Planification des produits pour la confection des enrobés; Critères de suivi garant d un meilleur contrôle de production. Elle amène des opportunités techniques Enrobés performants Taux et techniques de recyclages en évolution ; Donneurs d ouvrages qui souhaitent faire leur part pour l environnement; Réduire votre empreinte écologique. Avantages économiques et compétitives