EP2085518A1 - Procédé pour fabriquer un enrobé bitumineux avec introduction simultanée du liant et d'une partie des fractions minérales solides dans le mélangeur - Google Patents

Procédé pour fabriquer un enrobé bitumineux avec introduction simultanée du liant et d'une partie des fractions minérales solides dans le mélangeur Download PDF

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EP2085518A1
EP2085518A1 EP09151857A EP09151857A EP2085518A1 EP 2085518 A1 EP2085518 A1 EP 2085518A1 EP 09151857 A EP09151857 A EP 09151857A EP 09151857 A EP09151857 A EP 09151857A EP 2085518 A1 EP2085518 A1 EP 2085518A1
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EP
European Patent Office
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fractions
solid
binder
aggregates
process according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09151857A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric DELFOSSE
Thierry De Sars
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eurovia SA
Original Assignee
Eurovia SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Eurovia SA filed Critical Eurovia SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
    • E01C19/10—Apparatus or plants for premixing or precoating aggregate or fillers with non-hydraulic binders, e.g. with bitumen, with resins, i.e. producing mixtures or coating aggregates otherwise than by penetrating or surface dressing; Apparatus for premixing non-hydraulic mixtures prior to placing or for reconditioning salvaged non-hydraulic compositions
    • E01C19/1059—Controlling the operations; Devices solely for supplying or proportioning the ingredients
    • E01C19/1068—Supplying or proportioning the ingredients
    • E01C19/1072—Supplying or proportioning the ingredients the solid ingredients
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    • E01C19/1004—Reconditioning or reprocessing bituminous mixtures, e.g. salvaged paving, fresh patching mixtures grown unserviceable; Recycling salvaged bituminous mixtures; Apparatus for the in-plant recycling thereof
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    • E01C2019/1081—Details not otherwise provided for
    • E01C2019/1095—Mixing containers having a parallel flow drum, i.e. the flow of material is parallel to the gas flow

Definitions

  • the invention relates to a process for producing a bituminous mix comprising inorganic solid fractions coated with a binder, the process comprising a step of heating a part of said mineral solid fractions and then a step of simultaneous introduction of the binder and of the part remaining of said mineral solid fractions.
  • Mineral solid fractions here means all solid fractions that can be used for the production of bituminous mixes, in particular for road construction, including in particular natural mineral aggregates (chippings, sand, fines), and asphalt aggregates resulting from recycling. materials recovered during road repairs and surplus asphalt plants.
  • Asphalt aggregates means asphalt mixes (mixture of aggregates and bituminous binders) from milling asphalt layers, crushing plates extracted from asphalt pavements, pieces of asphalt mix coated or surplus production of asphalt (surplus production are coated or partially coated in the plant resulting from the transitional phases of manufacture
  • the mineral solid fractions may be chosen from elements less than 0.063 mm (filler or fines), sand whose elements are smaller than 2 mm, gravel, whose elements have dimensions greater than 2 mm, and aggregates originating from recycled materials, the elements of which can reach dimensions up to 31.5 mm.
  • binder any hydrocarbon binder of fossil or plant origin used for the production of asphalt, including bitumen pure or added fluxers and / or fluidizers and / or regenerants and / or pigments and / or modified by adding polymers.
  • This binder can also be doped by adding tackifiers (fatty amine derivatives, such as Polyram L 200 supplied by the company CECA, or alkymamido-imidazo polyamines).
  • This binder can be introduced as is or be modified to be in the form of an emulsion, a dispersion or a bitumen foam.
  • Bitumen foam means an injection process in the arrival of the binder of a quantity of water and possibly air, the water being pure or additive additives to modify the properties of adhesiveness or rheological of the binder.
  • the mineral solid fractions are dried, before the coating step, so as to remove moisture from the mineral solid fractions, which requires a considerable energy expenditure because of the large amount of water initially contained in these fractions, especially sand and aggregates.
  • drying and raising of temperature result in the release of fumes containing dust-laden water vapor.
  • EP 1 469 038 A proposes to bring the drying step on a first portion of the mineral solid fractions, substantially free of fines, to coat hot bitumen this first part, and then adding to the mixture thus obtained a second portion of the mineral solid fractions, including sands and fines.
  • This process requires the provision of two mineral solid fractions, one free of fines and the other containing fines, which may involve difficulties.
  • this process can not be effectively implemented in some existing coating plants, and may therefore require an expensive arrangement thereof.
  • FR 2 884 265 proposes an equivalent process in which the first part of the mineral solid fractions may contain fines.
  • FR 2 884 264 proposes a process in which all the mineral solid fractions (aggregates, sands and fines) are subjected to a drying process that leaves a fraction of the initial moisture and then remains coated.
  • the object of the invention is to eliminate all or part of these disadvantages.
  • step a2 means that said first heated subdivision is, at the beginning of step a2), at a temperature such that the assembly resulting from mixing said first subdivision with said second subdivision is at a temperature greater than 80 ° C, preferably greater than 100 ° C.
  • said second subdivision does not need to be heated beforehand.
  • the solid mineral fractions introduced in steps a) and b) advantageously both comprise fines, sand and chippings (as defined above). They may further comprise asphalt aggregates (as defined above).
  • the solid mineral fractions introduced in step b) advantageously comprise sand whose elements are less than 2 mm, chippings, the elements of which have dimensions greater than 2 mm and possibly aggregates originating from recycled materials, whose elements can reach dimensions up to 31.5 mm.
  • step b) the solid mineral fractions introduced in step b) are advantageously used in cold (that is to say at room temperature), in particular they have not been previously heated. Aggregates from recycled materials that can be introduced in this step b) are advantageously used cold, they have not been previously heated.
  • not previously heated means that the solid mineral fraction is introduced cold (ie at room temperature) and that it was not, at any time during the process, dried by heating.
  • step b) the binder and said remaining portion of the solid fractions are introduced separately but simultaneously into said first portion of the solid mineral fractions.
  • the binder and said remaining portion of the solid fractions have not been previously mixed.
  • the end times for introducing the binder and said remaining portion of the solid fractions may coincide or diverge.
  • all of said remaining portion of the solid mineral fractions is introduced simultaneously to the binder so that all of said remaining portion of the solid mineral fractions is introduced while only a portion of the binder has been introduced ( or the entire binder and then the insertion end times coincide).
  • the entire binder is introduced simultaneously with the introduction of said remaining portion of said solid mineral fractions so that all the binder is introduced at the same time as only a part of said remaining portion of the solid fractions is introduced (or all and then the insertion end times coincide).
  • the process allows the recovery of asphalt aggregates resulting from the recycling of materials recovered during the repair of roads (and others).
  • the inventors have found that even better results are obtained when using regenerated asphalt aggregates; that is to say aggregates of mixes having been brought into contact with a regenerating agent.
  • the aim is to regenerate the old binder, whose hardening comes from the physico-chemical transformation of some of its constituents, by corrections of its consistency and its chemical constitution by means of a suitable agent, which must be a solvent of binder.
  • This regenerating agent has a fluidifying and repeptising power (dispersion of asphaltenes) on the old binder sufficient to reconstitute, with said old binder, a binder having the desired properties (mechanical and rheological properties).
  • the use of such a regenerating agent makes it possible to improve the migration of the old binder (present in the asphalt aggregates) towards the new mineral solid fractions, so as to be equally distributed over all the mineral solid fractions.
  • the regenerating agent can be of petroleum, coal, vegetable, mineral or combined origin of the different products. These include vegetable oils, mineral oils (paraffin), aromatic oils and recycling binders having an aromatic character with low levels of asphaltenes. These last two families are notably marketed by TOTAL in the Regenis ® product range.
  • the amount of regenerating agent will be between 1 and 50% relative to the binder content in the aggregate asphalt and preferably between 10 and 30%.
  • the asphalt aggregates represent between 5% and 70% and preferably 20 to 40% of the mass of the weight of the mineral solid fractions constituting said first part.
  • the grade of the bitumen and its quantity will be defined according to the percentage of regenerating agent, the bitumen present in the asphalt aggregates and the expected specifications for the asphalt mix.
  • the remaining part, introduced in step b), advantageously represents from 5 to 50%, more advantageously 10 to 50%, still more advantageously 20 to 40%, of the mass of the weight of said fractions. solid minerals.
  • a controlled quantity of water is added.
  • This water may be added during step b) of simultaneous introduction of the binder and of said remaining part. It can also be added after step b). It can finally be added to said remaining portion of solid mineral fractions prior to step b). Water can be added to only one or more of these stages.
  • the binder is advantageously used at a temperature between 100 and 200 ° C, preferably about 160 ° C.
  • the binder emulsion is advantageously used at a temperature of between 10 and 95 ° C.
  • step b the addition of an undried solid mineral fraction (step b) at room temperature has the effect of reducing the outlet temperature of the mixes.
  • this method makes it possible to reduce the cycle times and thus to increase the production capacities of the batch type production facilities and to reduce the lengths of the mixers of the continuous type installations. , with equivalent coating quality.
  • the method according to the invention is implemented in discontinuous power plants. In another embodiment, it is implemented in continuous power plants, advantageously those with a parallel-current coater-drying drum, with a single-envelope countercurrent-coating drum dryer. and drum dryer with separate parallel shaft type mixer or drum mixer type.
  • the binder is a 35/50 or 20/30 penetrability bitumen according to the NF EN 1426 standard. The percentages are given in mass relative to the total mass of the bituminous mixes.
  • Examples 1 to 3 are made in laboratories. Examples 4 to 6 were made on a construction site.
  • Example 1 BBSG 0/10 Diorite
  • the binder is a 35/50 penetration bitumen: 5.4%. 65% of the aggregates (11% 0/2, 19% 2/6 and 35% 6/10) are heated to 140 ° C and then mixed using a kneader. Then, the addition of the fraction 0/2 having a moisture of 3% and the bitumen (heated to 160 ° C) simultaneously are introduced into the kneader (containing the heated fraction).
  • the mix is mixed and the final temperature is 98 ° C.
  • Example 2 BBSG 0/10 Diorite + asphalt aggregates
  • the binder is a 35/50 penetrability bitumen: 4.1% (ie total bitumen: 5.4%)
  • Asphalt aggregates and 2/6 and 6/10 aggregates are heated to 140 ° C. Then, the 0/2 fraction having a humidity of 4% and the bitumen (heated to 160 ° C.) are introduced simultaneously into the mixer (containing the heated fraction).
  • the mix is mixed and the final temperature is 100 ° C.
  • NF EN 13108-1 THIS C II C III DURIEZ test NFP 98-251-1 % empty average R18 (MPa) r18 (MPa) r / R 8 13.2 10.5 0.80 > 0.75 rutting NF EN 12697-22 empty% rut to 30000% cycles 7.9 4.1 ⁇ 10 5-8 ⁇ 7.5 ⁇ 5 PCG NF EN 12697-32 % empty 60 girations 8.7 5-10 Module according to NF EN 12697-26 Average modulus in direct traction (15 ° C-0.02s in MPa) % empty average 12930 7.2 > 5500 > 7000 > 7000 5-8 Fatigue resistance according to NF EN 12697-24 ⁇ 6 at 10 ° C -25Hz ( ⁇ def) % empty medium fatigue 102 7.9 > 100 5-8
  • Example 3 BBSG 0/10 Diorite + asphalt aggregates, 20/30 bitumen + regenerant
  • the binder is a 20/30 penetrability bitumen: 3.8% and a regenerant is introduced (0.3%) (ie total bitumen: 5.3%)
  • the asphalt aggregates and 2/6 and 6/10 aggregates are heated to 150 ° C.
  • the aggregates heated with the regenerant at 150 ° are mixed using a mixer with two parallel shafts. Then, introduced into the mixer (containing the heated fraction) fraction 0/2 comprising 4% humidity and bitumen (heated to 170 ° C) simultaneously.
  • the mix is mixed and the final temperature is 105 ° C.
  • Example 5 BBSG 0/10
  • An energy-efficient bituminous mix is obtained at a temperature of 98 ° C., with a manufacturing cycle time of 45 seconds (identical to that of an equivalent hot mix).
  • the voids content and the modulus on cores taken from the building site after 7 days comply with standard NF EN 13108-1.
  • An energy-efficient bituminous mix is obtained at a temperature of 95 ° C., with a manufacturing cycle time of 45 seconds (identical to that of an equivalent hot mix).
  • the voids content and the modulus on cores taken from the building site after 7 days comply with standard NF EN 13108-1.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour fabriquer un enrobé bitumineux comprenant des fractions solides minérales enrobées d'un liant, le procédé comprenant une étape de chauffage d'une partie desdites fractions solides minérales et une introduction séparée mais simultanée du liant et de la partie restante desdites fractions solides minérales. Application à la construction routière.

Description

  • L'invention concerne un procédé pour fabriquer un enrobé bitumineux comprenant des fractions solides minérales enrobées d'un liant, le procédé comprenant une étape de chauffage d'une partie desdites fractions solides minérales puis une étape d'introduction simultanée du liant et de la partie restante desdites fractions solides minérales.
  • Par "fractions solides minérales", on entend ici toutes fractions solides utilisables pour la réalisation d'enrobés bitumineux notamment pour la construction routière, comprenant notamment les granulats minéraux naturels (gravillons, sable, fines), et les agrégats d'enrobés résultant du recyclage des matériaux récupérés lors de la réfection des routes ainsi que des surplus de centrales d'enrobage. On entend par « agrégats d'enrobés » des enrobés (mélange de granulats et de liants bitumineux) provenant de fraisage de couches d'enrobé, de concassage de plaques extraites de chaussées en enrobées, de morceaux de plaques d'enrobés, de déchets d'enrobé ou de surplus de productions d'enrobés (les surplus de productions sont des matériaux enrobés ou partiellement enrobés en centrale résultant des phases transitoires de fabrication
  • Les fractions solides minérales peuvent être choisies parmi des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines), de sable dont les éléments sont inférieurs à 2 mm, de gravillons, dont les éléments ont des dimensions supérieures à 2 mm et d'agrégats provenant de matériaux recyclés, dont les éléments peuvent atteindre des dimensions jusqu'à 31,5 mm.
  • On entend par "liant" tout liant hydrocarboné d'origine fossile ou végétale utilisable pour la réalisation d'enrobés, notamment du bitume pur ou additionné de fluxants et/ou de fluidifiants et/ou de régénérants et/ou de pigments et/ou modifié par adjonction de polymères. Ce liant peut également être dopé par ajout d'agents d'adhésivité (dérivés d'amines grasses, tels que le Polyram L 200 fourni par l'entreprise CECA, ou alkymamido-imidazo polyamines).
  • Ce liant peut être introduit tel quel ou être modifié pour se présenter sous la forme d'une émulsion, d'une dispersion ou d'une mousse de bitume. On entend par mousse de bitume, un procédé d'injection dans l'arrivée du liant d'une quantité d'eau et éventuellement d'air, l'eau étant pure ou additivée par des additifs permettant de modifier les propriétés d'adhésivité voire rhéologiques du liant.
  • Dans le procédé classique d'enrobage à chaud, les fractions solides minérales sont séchées, avant l'étape d'enrobage, de manière à éliminer l'humidité des fractions solides minérales, ce qui nécessite une dépense d'énergie considérable en raison de la grande quantité d'eau contenue initialement dans ces fractions, en particulier le sable et les granulats. De plus, le séchage et l'élévation de température entraînent un dégagement de fumées contenant de la vapeur d'eau chargée en poussières. Compte tenu des contraintes environnementales, il est essentiel de prendre un maximum de précautions pour réduire et/ou traiter ces effluents gazeux, ce qui conduit à une mise en oeuvre du procédé à la fois plus complexe et plus onéreuse.
  • Pour résoudre ce problème, EP 1 469 038 A propose de faire porter l'étape de séchage sur une première partie des fractions solides minérales, sensiblement dépourvue de fines, d'enrober de bitume chaud cette première partie, et d'ajouter ensuite au mélange ainsi obtenu une deuxième partie des fractions solides minérales, comprenant des sables et des fines.
  • Ce procédé nécessite de disposer de deux fractions solides minérales, l'une dépourvue de fines et l'autre contenant des fines, ce qui peut impliquer des difficultés. De plus, ce procédé ne peut être mis en oeuvre efficacement dans certaines installations d'enrobage existantes, et peut donc nécessiter un aménagement coûteux de celles-ci.
  • FR 2 884 265 propose un procédé équivalent dans lequel la première partie des fractions solides minérales peut contenir des fines.
  • FR 2 884 264 propose un procédé dans lequel l'ensemble des fractions solides minérales (granulats, sables et fines) est soumis à un procédé de séchage laissant persister une fraction de l'humidité initiale puis enrobé.
  • Toutefois, de tels procédés induisent une augmentation des temps de malaxage compte tenu du séquençage des phases et par conséquent une réduction des débits de production des installations de type discontinu ou la nécessité éventuelle d'allongement des mélangeurs dans le cadre des installations de type continu.
  • Le but de l'invention est d'éliminer tout ou partie de ces inconvénients.
  • L'invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication d'enrobés bitumineux comprenant des fractions minérales solides enrobées d'un liant, comprenant les étapes successives suivantes:
    1. a) introduction dans un mélangeur (dispositif dans lequel le liant et les fractions minérales solides sont mélangées) d'une première partie desdites fractions minérales solides, ladite première partie ayant été au moins partiellement préalablement chauffée pour atteindre une température au moment de l'entrée dans ledit mélangeur qui soit supérieure à 80°C, avantageusement supérieure à 100°C ; puis
    2. b) Introduction séparée mais simultanée, dans ce même mélangeur, du liant et de la partie restante desdites fractions minérales solides non préalablement chauffée.
  • Avantageusement, ladite première partie de fractions solides est elle-même subdivisée en deux parties. En particulier, l'étape a) se subdivise en deux étapes successives :
    • a1) chauffage, à une température supérieure à 120°C, de la première subdivision de ladite première partie des dites fractions solides minérales exempte d'agrégats d'enrobés; puis
    • a2) mélange de ladite première subdivision chauffée obtenue suite à l'étape a1), maintenue chaude, avec la seconde subdivision de ladite première partie des fractions solides minérales pouvant comprendre des agrégats d'enrobés.
  • L'expression « maintenue chaude » signifie que ladite première subdivision chauffée est, en début de l'étape a2), à une température telle que l'ensemble résultant du mélange de ladite première subdivision avec ladite seconde subdivision soit à une température supérieure à 80°C, avantageusement supérieure à 100°C.
  • Avantageusement, ladite seconde subdivision ne nécessite pas d'être préalablement chauffée.
  • Les fractions minérales solides introduites aux étapes a) et b) comprennent avantageusement toutes deux des fines, du sable et des gravillons (tels que définis précédemment). Elles peuvent en outre comprendre des agrégats d'enrobés (tels que définis précédemment).
  • Ainsi, les fractions minérales solides introduites à l'étape b) comprennent avantageusement du sable dont les éléments sont inférieurs à 2 mm, des gravillons, dont les éléments ont des dimensions supérieures à 2 mm et éventuellement des agrégats provenant de matériaux recyclés, dont les éléments peuvent atteindre des dimensions jusqu'à 31,5 mm.
  • On rappellera que les fractions minérales solides introduites à l'étape b) sont avantageusement utilisées à froid (c'est-à-dire à température ambiante), en particulier elles n'ont pas été préalablement chauffées. Les agrégats provenant de matériaux recyclés pouvant être introduits lors de cette étape b) sont avantageusement utilisés à froid, ils n'ont pas été préalablement chauffés.
  • On entend par «introduction séparée mais simultanée», le fait que ladite partie restante des fractions minérales solides n'est pas déjà mélangée au liant au moment de l'introduction et que le début de l'introduction du liant et de ladite partie restante dans le mélangeur s'effectue sensiblement en même temps.
  • On entend par «non préalablement chauffée», le fait que la fraction minérale solide est introduite à froid (soit à température ambiante) et qu'elle n'a pas été, à un moment quelconque du procédé, séchée par chauffage.
  • Lors de l'étape b), le liant et ladite partie restante des fractions solides sont introduits de manière séparée mais simultanément dans ladite première partie des fractions minérales solides. Le liant et ladite partie restant des fractions solides n'ont pas été préalablement mélangés.
  • Les temps de fin d'introduction du liant et de ladite partie restant des fractions solides peuvent coïncider ou diverger. Selon une variante de l'invention, lors de l'étape b) l'ensemble de ladite partie restante des fractions minérales solides est introduit simultanément au liant de manière à ce que la totalité de ladite partie restante des fractions minérale solides soit introduite alors qu'une partie seulement du liant a été introduite (ou l'ensemble du liant et alors les temps de fin d'introduction coïncident). Selon une autre variante de l'invention, lors de l'étape b) l'ensemble du liant est introduit simultanément à l'introduction de ladite partie restante desdites fractions minérales solides de manière à ce que la totalité du liant soit introduit alors même qu'une partie seulement de ladite partie restante des fractions solides est introduite (ou la totalité et alors les temps de fin d'introduction coïncident).
  • Selon une variante préférée de l'invention, le procédé permet la valorisation d'agrégats d'enrobés résultant du recyclage des matériaux récupérés lors de la réfection des routes (et autres).
  • Le procédé selon l'invention est donc caractérisé en ce qu'à l'étape a) ladite première partie des fractions minérales solides comprend des agrégats d'enrobés. Dans ce cas, ladite première partie de fractions solides est elle-même subdivisée en deux parties, dont une subdivision comprend des agrégats d'enrobés. L'étape a) se subdivise alors avantageusement en deux étapes successives:
    • a1) chauffage, à une température supérieure à 120°C, avantageusement supérieure à 130°C, de la première subdivision de ladite première partie des fractions solides minérales exempte d'agrégats d'enrobés ; puis
    • a2) mélange de ladite première subdivision obtenue suite à l'étape a1), maintenue à cette même température, avec la seconde subdivision de ladite première partie des fractions solides minérales comprenant des agrégats d'enrobés.
  • Les inventeurs ont constaté que des résultats encore meilleurs étaient obtenus lorsque l'on utilisait des agrégats d'enrobés régénérés; c'est-à-dire des agrégats d'enrobés ayant été mis en contact avec un agent régénérant. Le but est de régénérer l'ancien liant, dont le durcissement provient de la transformation physico-chimique de certains de ses constituants, par corrections de sa consistance et de sa constitution chimique au moyen d'un agent adapté, qui doit être un solvant du liant. Cet agent régénérant présente un pouvoir fluidifiant et repeptisant (dispersion des asphaltènes) sur le vieux liant suffisant pour reconstituer, avec ledit vieux liant, un liant ayant les propriétés souhaitées (propriétés mécaniques et rhéologiques). L'emploi d'un tel agent régénérant permet d'améliorer la migration du vieux liant (présent dans les agrégats d'enrobés) vers les fractions solides minérales neuves, de façon à se trouver également réparti sur l'ensemble des fractions solides minérales.
  • L'agent régénérant peut être d'origine pétrolière, houillère, végétale, minérale ou combiné des différents produits. On peut notamment citer les huiles végétales, les huiles minérales (paraffine), les huiles aromatiques et les liants de recyclage ayant un caractère aromatique avec des teneurs faibles en asphaltènes. Ces deux dernières familles sont notamment commercialisées par TOTAL dans la gamme de produits Regenis®. La quantité d'agent régénérant sera comprise entre 1 et 50 % par rapport à la teneur en liant dans l'agrégat d'enrobés et préférentiellement entre 10 et 30 %.
  • Dans une variante avantageuse de l'invention, les agrégats d'enrobés représentent entre 5% et 70% et préférentiellement 20 à 40 % de la masse du poids des fractions solides minérales constituant ladite première partie.
  • Le grade du bitume d'apport et sa quantité seront définis en fonction du pourcentage en agent régénérant, du bitume présent dans les agrégats d'enrobés et des spécifications attendues pour l'enrobé.
  • Dans le procédé selon l'invention, la partie restante, introduite à l'étape b), représente avantageusement de 5 à 50 %, plus avantageusement 10 à 50%, encore plus avantageusement 20 à 40%, de la masse du poids desdites fractions minérales solides.
  • Selon une variante avantageuse de l'invention, une quantité contrôlée d'eau est ajoutée. Cette eau peut être ajoutée lors de l'étape b) d'introduction simultanée du liant et de ladite partie restante. Elle peut également être ajoutée après l'étape b). Elle peut enfin être ajoutée à ladite partie restante de fractions minérales solides préalablement à l'étape b). L'eau peut être ajoutée à une seule de ces étapes ou à plusieurs d'entre elles. Par l'utilisation de fractions minérales solides non préalablement chauffées (et donc humide car non séchées) et par l'ajout éventuel d'eau, il est possible de contrôler la teneur en eau dans le mélangeur lors de cette étape b).
  • Le liant est avantageusement mis en oeuvre à une température comprise entre 100 et 200°C, de préférence d'environ 160°C. L'émulsion de liant est avantageusement mise en oeuvre à une température comprise entre 10 et 95°C.
  • Ainsi, l'ajout d'une fraction minérale solide non séchée (étape b) à température ambiante a pour conséquence de réduire la température de sortie des enrobés.
  • Par rapport au procédé de l'art antérieur, compte tenu que le mélange de ladite partie restante des fractions solides minérales et du liant s'effectue dans une même phase, ce procédé permet de réduire les temps de cycle et donc d'augmenter les capacités de production des installations de production de type discontinu et de réduire les longueurs des mélangeurs des installations de type continu, à qualité d'enrobage équivalente.
  • Ce procédé permet également d'améliorer l'enrobage par expansion sensible du liant et donc de sa surface spécifique, au contact de l'eau introduite de manière directe ou indirecte via l'introduction de ladite partie restante des fractions solides non chauffée alors que .
    • Dans les brevets FR 2 884 265 et EP 1 469 038 A , l'interface liant/fractions solides est déjà constituée avant l'apport d'eau réalisée soit directement soit indirectement par l'apport des fragments solides humides et ne peut donc plus être modifiée.
    • Dans le brevet FR 2 884 264 , l'apport d'eau sous forme directe ou indirecte est effectué:
      • oSoit dans une phase précédent celle de l'introduction du liant, la majeur partie de cette eau s'est évaporée et ne permet donc plus une expansion suffisante permettant de prétendre réduire les temps de cycles et/ou de malaxage pour une qualité d'enrobage équivalente.
      • oSoit dans une phase postérieure à l'enrobage, avec les mêmes inconvénients que pour les brevets FR 2 884 265 et EP 1 469 038 A (cf ci-dessus)
  • Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre dans des centrales discontinues. Dans un autre mode de réalisation, il est mis en oeuvre dans des centrales continues, avantageusement celles à tambour sécheur enrobeur à courant parallèle, à tambour sécheur enrobeur à contre-courant simple enveloppe et à tambour sécheur avec malaxeur séparé de type à arbre parallèle ou de type tambour malaxeur.
  • L'invention est illustrée ci-après par des exemples. Dans ces exemples, le liant est un bitume de pénétrabilité 35/50 ou 20/30 selon la norme NF EN 1426. Les pourcentages sont donnés en masse par rapport à la masse totale des enrobés bitumineux.
  • Les exemples 1 à 3 sont réalisés en laboratoires. Les exemples 4 à 6 ont été réalisés sur un chantier.
    • Exemple 1 : BBSG 0/10 Diorite
  • Les fragments solides sont constitués de granulats de granulométrie 0/10 mm, constitués de diorite présentant la répartition granulométrique suivante dans l'enrobé final:
    • 6/10
    35%
    2/6
    19%
    0/2
    40,6%
  • Le liant est un bitume de pénétrabilité 35/50 : 5,4%.
    65% des granulats (11 % 0/2, 19 % 2/6 et 35 % 6/10) sont chauffés à 140 °C puis on mélange à l'aide d'un malaxeur. Ensuite, on introduit dans le malaxeur (contenant la fraction chauffée) le complément de la fraction 0/2 comportant une humidité de 3 % et le bitume (chauffé à 160 °C) simultanément.
  • L'enrobé est mélangé et la température finale est de 98°C.
  • Les caractéristiques de l'enrobé obtenu sont données dans le tableau 1 suivant : Tableau 1
    résultats Spécifications NF EN 13108-1
    C I C II C III
    Essai DURIEZ NFP 98-251-1 % vides moyen
    R18 (MPa)
    r18 (MPa)
    r/R    		 7
    12,4
    10
    0,81    		 > 0,75
    orniérage NF EN 12697-22 % vides ornière à 30000 cycles % 7,2

    4,5    		 <10 5-8

    <7,5    		 <5
    PCG NF EN 12697-32 % vides 60 girations 7,8 5-10
    Module selon NF EN 12697-26 Module moyen en traction directe (15°C-0,02s en MPa) % vides moyen 11640
    6,8    		 >5500 >7000
    5-8    		 >7000
    Résistance à la fatigue selon NF EN 12697-24 ε6 à 10°C -25Hz (µdef) % vides moyen fatigue 104
    7,5    		 >100
    5-8
    • Exemple 2 : BBSG 0/10 Diorite + agrégats d'enrobés
  • Les fragments solides sont constitués de 24% d'agrégats d'enrobés et de granulats de granulométrie 0/10 mm, constitués de diorite présentant la répartition granulométrique suivante dans l'enrobé final:
    • 6/10
    32,6%
    2/6
    15,3%
    0/2
    24%
  • Le liant est un bitume de pénétrabilité 35/50 : 4,1 % (soit bitume total : 5,4 %)
  • Les agrégats d'enrobés et les granulats 2/6 et 6/10 sont chauffés à 140°C. Puis, on introduit dans le mélangeur (contenant la fraction chauffée) la fraction 0/2 comportant une humidité de 4 % et le bitume (chauffé à 160 °C) simultanément.
  • L'enrobé est mélangé et la température finale est de 100°C.
  • Les caractéristiques de l'enrobé obtenu sont données dans le tableau 2 suivant : Tableau 2
    résultats Spécifications NF EN 13108-1
    C I C II C III
    Essai DURIEZ NFP 98-251-1 % vides moyen
    R18 (MPa)
    r18 (MPa)
    r/R    		 8
    13,2
    10,5
    0,80    		 > 0,75
    orniérage NF EN 12697-22 % vides ornière à 30000 cycles % 7,9
    4,1
    <10    		 5-8
    <7,5
    < 5
    PCG NF EN 12697-32 % vides 60 girations 8,7 5-10
    Module selon NF EN 12697-26 Module moyen en traction directe (15°C-0,02s en MPa)
    % vides moyen    		 12930
    7,2    		 >5500 >7000 >7000
    5-8
    Résistance à la fatigue selon NF EN 12697-24 ε6 à 10°C -25Hz (µdef)
    % vides moyen fatigue    		 102
    7,9    		 >100
    5-8
    • Exemple3 : BBSG 0/10 Diorite + agrégats d'enrobés, bitume 20/30 + régénérant
  • Les fragments solides sont constitués de granulats de granulométrie 0/10 mm, constitués de diorite présentant la répartition granulométrique suivante dans l'enrobé final:
    • 6/10
    32,7%
    2/6
    15%
    0/2
    24,1%
    et d'agrégats d'enrobés : 24,1%
  • Le liant est un bitume de pénétrabilité 20/30: 3,8% et un régénérant est introduit (0,3%) (soit bitume total: 5,3%)
  • Les agrégats d'enrobés et les granulats 2/6 et 6/10 sont chauffés à 150 °C. On mélange à l'aide d'un malaxeur à deux arbres parallèles les granulats chauffés avec le régénérant à 150 °. Puis, on introduit dans le malaxeur (contenant la fraction chauffée) la fraction 0/2 comportant une humidité de 4 % et le bitume (chauffé à 170 °C) simultanément.
  • L'enrobé est mélangé et la température finale est de 105°C.
  • Les caractéristiques de l'enrobé obtenu sont données dans le tableau 3 suivant : Tableau 3
    résultats Spécifications NF EN 13108-1
    C I C II C III
    Essai DURIEZ NFP 98-251-1 % vides moyen
    R18 (MPa)
    r18 (MPa)
    r/R    		 7,6
    13,6
    11
    0,81    		 > 0,75
    orniérage NF EN 12697-22 % vides
    ornière à 30000
    cycles %    		 7,1
    4
    <10    		 5-8
    <7,5
    <5
    PCG NF EN 12697-32 % vides 60 girations 8,2 5-10
    Module selon NF EN 12697-26 Module moyen en traction directe (15°C-0,02s en MPa)
    % vides moyen    		 14156
    6,8    		 >5500
    5-8    		 >7000 >7000
    Résistance à la fatigue selon NF EN 12697-24 ε6 à 10°C -25Hz (µdef)
    % vides moyen fatigue    		 106
    7    		 >100
    5-8
    • Exemple 4 : BBSG 0/10
  • Les fragments solides sont constitués de granulats de granulométrie 0/10 mm, présentant la répartition granulométrique suivante dans l'enrobé final:
    • 6/10
    35%
    4/6
    15%
    0/4
    44,4%
  • On introduit 5,6% de bitume 35/50.
  • On chauffe 70 % de granulats (20% de 0/4, 15% de 4/6, 35% de 6/10), dont l'humidité initiale est de 3%, dans un tambour sécheur à contre courant, à une température de 140°C.
  • On mélange, dans un malaxeur à deux arbres parallèles, ces granulats chauffées et on introduit en même temps :
    • 24,4 % de granulats 0/4, comportant une humidité initiale moyenne de 4% (temps d'introduction : 8 secondes).
    • 5,6 % de bitume à une température initiale de 160°C (temps d'introduction : 8 secondes)
    On obtient un enrobé bitumineux économique en énergie, à une température de 98°C, avec un temps de cycle de fabrication de 45 secondes (identique à celui d'un enrobés à chaud équivalent). La teneur en vides et le module sur des carottes prélevées sur chantier après 7 jours sont conformes à la norme NF EN 13108-1. Exemple 5 : BBSG 0/10
  • Les fragments solides sont constitués de 25% d'agrégats d'enrobés et de granulats de granulométrie 0/10 mm, dont la répartition granulométrique est la suivante:
    • 6/10
    25%
    4/6
    15%
    0/4
    30,8%
  • On introduit 4,2% de bitume 35/50.
    • Etape a1: Séchage direct dans un tambour sécheur de 10% de granulats 0/4 + 15% de granulats 4/6 + 25% de granulats 6/10 à une température d'environ 245°C.
    • Etape a2: Séchage indirect de 25% d'agrégats d'enrobés introduit dans un anneau de recyclage, d'humidité moyenne initiale 4%, par échange thermique avec les granulats chauffés précédemment pour obtenir un mélange final à une température de 140°C.
  • On mélange ensuite dans un malaxeur à double arbres parallèles le mélange obtenu précédemment et on introduit, en même temps :
    • 20,8 % de granulats 0/4, comportant une humidité initiale moyenne de 6% (temps d'introduction : 7 secondes)
    • 4,2 % de bitume pur à une température initiale de 160°C (temps d'introduction : 6 secondes)
  • On obtient d'un enrobé bitumineux économique en énergie, à une température de 98°C, avec un temps de cycle de fabrication de 45 secondes (identique à celui d'un enrobés à chaud équivalent).
  • La teneur en vides et le module sur des carottes prélevées sur chantier après 7 jours sont conformes à la norme NF EN 13108-1.
    • Exemple 6 : BBSG 0/10
  • La formule de l'enrobé est la même que celle décrite dans l'exemple 4.
  • On chauffe 70 % de granulats (20% de 0/4, 15% de 4/6, 35% de 6/10), dont l'humidité initiale est de 2%, dans un tambour sécheur à contre courant, à une température de 115°C.
  • On mélange, dans un malaxeur à deux arbres parallèles, ces granulats chauffés et on introduit en même temps :
    • 24,4 % de granulats 0/4, comportant une humidité initiale moyenne de 2,5% (temps d'introduction : 8 secondes).
    • 5,6 % de bitume additivé (0,3 ppc Polyram® L 200) à une température initiale de 160°C (temps d'introduction : 8 secondes)
  • On obtient un enrobé bitumineux économique en énergie, à une température de 95°C, avec un temps de cycle de fabrication de 45 secondes (identique à celui d'un enrobés à chaud équivalent). La teneur en vides et le module sur des carottes prélevées sur chantier après 7 jours sont conformes à la norme NF EN 13108-1.

Claims (12)

  1. Procédé de fabrication d'enrobés bitumineux comprenant des fractions minérales solides enrobées d'un liant, comprenant les étapes successives suivantes :
    a) introduction dans un mélangeur d'une première partie desdites fractions minérales solides, ladite première partie ayant été au moins partiellement préalablement chauffée pour atteindre une température au moment de l'entrée dans ledit mélangeur qui soit supérieure à 80°C; puis
    b) Introduction séparée mais simultanée, dans ce même mélangeur, du liant et de la partie restante desdites fractions minérales solides, non préalablement chauffée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première partie de fractions solides est elle-même subdivisée en deux parties et en ce que l'étape a) se subdivise en deux étapes successives
    a1) chauffage, à une température supérieure à 120°C, de la première subdivision de ladite première partie des dites fractions solides minérales exempte d'agrégats d'enrobés; puis
    a2) mélange de ladite première subdivision chauffée obtenue suite à l'étape a1), maintenue chaude, avec la seconde subdivision de ladite première partie des fractions solides minérales pouvant comprendre des agrégats d'enrobés.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que à l'étape a2) ladite seconde subdivision de la première partie des fractions minérales solides comprend des agrégats d'enrobés.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que lors de l'étape b) l'ensemble de ladite partie restante des fractions minérales solides est introduit pendant l'introduction du liant.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que lors de l'étape b) la totalité du liant est introduit pendant l'introduction de ladite partie restante des fractions minérales solides.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie restante desdites fractions minérales solides, introduite lors de l'étape b), représentent entre 10 et 70% en masse, avantageusement entre 20 et 40 % en masse, du poids total des fractions minérales solides.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les agrégats d'enrobés sont des agrégats d'enrobés régénérés.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les agrégats d'enrobés représentent entre 5 et 70% en masse du poids des fractions solides minérales constituant ladite première partie.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que une quantité contrôlée d'eau est ajoutée lors de l'étape b) d'introduction séparée mais simultanée du liant et de ladite partie restante et/ou après l'étape b).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que préalablement à l'étape b), une quantité contrôlée d'eau est ajoutée à ladite partie restante de fractions minérales solides.
  11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le liant est mis en oeuvre à une température comprise entre 100 et 200°C, de préférence d'environ 160°C.
  12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'émulsion de liant est mise en oeuvre à une température comprise entre 10 et 95°C.
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