" Liant non polluant, notamment à base de ciment " La présente invention concerne un liant non polluant, notamment à base de ciment.
Le développement très important de la circulation routière, en particulier celui des véhicules lourds tels que les camions, les problèmes de mise hors-gel du réseau routier, etc..., nécessitent un renforcement des chaussées.
A cet effet, on a mis au point des dispositifs de reconditionnement permettant de renforcer efficacement les chaussées pour une période très longue, et ce pour un prix de revient limité, nettement inférieur dans la plupart des cas aux coûts de travaux d'entretien provisoires.
Un tel dispositif de reconditionnement est, à titre d'exemple décrit dans le document FR-A85 12 724 : il s'agit là d'un dispositif qui se déplace sur la chaussée à reconditionner et y répartit une couche de liant, notamment de ciment et d'eau, puis l'attaque sur une épaisseur prédéterminée pour la fragmenter et la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer et enfin de la redistribuer sur la chaussée.
Ce dispositif est constitué par un véhicule auto-tracté comportant dans le sens d'avancement un doseur à ciment, un rotor de fraisage disposé dans une chambre de décohésion pour attaquer la chaussée à traiter, une grille de calibrage et un rotor de malaxage.
Malgré ses avantages certains, cette machine n'a pas donné à l'usage les résultats escomptés, en particulier parce qu'elle n'offre pas de possibilités de réglage suffisantes de la quantité de ciment répartie sur la largeur de la chaussée avant mise en oeuvre du rotor de fraisage.
Un réglage précis de cette quantité (donc de la masse de ciment répartie par unité de surface) est en effet indispensable pour obtenir en fin de traitement une chaussée reconditionnée satisfaisante, c'est-à-dire homogène, stable, résistante et surtout insensible au gel.
Il est important de noter que, dans la suite de cet exposé, le terme ciment devra être compris dans un sens très général ; celui-ci recouvre en effet aussi bien les ciments normalisés utilisés en génie civil que les ciments "routiers" à prise lente spécialement élaborés pour la technique routière ou encore les liants hydrauliques pulvérulents tels que : laitiers broyés ou moulus, cendres volantes issues de la combustion de charbons, pouzzolanes naturelles broyées ou moulues et chaux hydrauliques ; de même le terme ciment peut également inclure les chaux vives ou éteintes très largement utilisées pour le traitement de sols, dans les terrassements et chaussées.
Pour remédier à l'inconvénient susmentionné lié au manque de précision du réglage de la quantité de ciment répartie sur la chaussée, on a proposé, conformément au document FR-A-86 03 362, un atelier de reconditionnement d'une chaussée comportant deux châssis se déplaçant l'un à la suite de l'autre, à savoir, d'une part, un premier châssis muni d'un réservoir à eau, d'un réservoir à ciment et d'un doseur de ciment susceptible de déverser et de répartir sur la totalité de la largeur de la chaussée une couche de ciment d'épaisseur contrôlée, et, d'autre part, un second châssis suivant le premier et susceptible d'attaquer sur une hauteur prédéterminée la chaussée recouverte de ciment pour la fragmenter et la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer et enfin de la redistribuer sur la chaussée.
On a pu vérifier, à l'usage, que le "dédoublement" de l'atelier en deux châssis distincts permet de mieux contrôler la quantité de ciment déversée par le doseur à ciment.
On a pu constater que la mise en oeuvre d'un atelier de reconditionnement du type susmentionné dans lequel les deux châssis se déplacent à une distance de l'ordre de 5 à 10 mètres l'un de l'autre n'est pas sans danger pour l'environnement, en particulier pour les cultures, ou lorsque l'atelier est mis en oeuvre en zone urbaine : en effet, le fait de répandre du ciment sur la chaussée, et le fait que celui-ci (environ 30kg/cm pour 30 cm de traitement) soit à l'air libre entre les deux machines entraînent notamment par temps de grand vent des départs de fines (poussières) qui correspondent à une source de pollution importante pour l'environnement.
Pour limiter ce problème, le doseur de ciment coopère bien de façon classique, à sa partie arrière dans le sens d'avancement du premier châssis, avec une jupe de protection s'étendant sur toute la longueur du doseur de ciment (qui correspond à la largeur de la chaussée à traiter) et se prolongeant latéralement de part et d'autre de celui-ci ; on a cependant pu constater que la présence d'une telle jupe de protection n'empêche pas l'envol de fines qui peuvent s'échapper par la partie inférieure de celle-ci, notamment latéralement.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé, conformément au document non publié FR-A93 07 486 de piéger les fines de ciment entraînées par le vent grâce à des moyens d'aspersion de nature à capter et/ou à fixer les fines de ciment pour les agglomérer et les faire tomber sur le sol et/ou les y maintenir.
Un tel dispositif anti-pollution peut, cependant, s'avérer insuffisant notamment par temps de grand vent ou en présence de forte chaleur.
Dans ces conditions, et pour satisfaire, de façon sûre à la réglementation en matière de propreté de l'environnement qui devient de plus en plus draconienne, on a pensé, conformément à l'invention, à traiter "à la source" les problèmes liés aux émissions de poussières de ciment produites par les ateliers de reconditionnement des chaussées de type susmentionné en supprimant purement et simplement ces émissions.
A cet effet, l'invention concerne un liant non polluant, notamment à base de ciment, caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange d'eau et d'un liant hydraulique pulvérulent, notamment de ciment, dans lequel le rapport pondéral eau/ciment (E/C) satisfait à la relation < 0,5.
Ce liant est, plus particulièrement, destiné à être utilisé lors de la mise en oeuvre des ateliers de reconditionnement des chaussées de type susmentionné, comportant, notamment, deux châssis se déplaçant l'un à la suite de l'autre à savoir, d'une part, un premier châssis susceptible de déverser et de répartir, sur la totalité de la largeur de la chaussée, une couche de liant d'épaisseur contrôlée, et d'autre part, un second châssis suivant le premier et susceptible d'attaquer, sur une hauteur prédéterminée, la chaussée recouverte de liant pour la fragmenter et la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer, et enfin de la redistribuer sur la chaussée.
Il est, cependant, à noter que le domaine de mise en oeuvre du liant non polluant conforme à l'invention ne se limite pas au reconditionnement des chaussées et que celui-ci peut également être utilisé en coopération avec toutes les machines qui répandent des pulvérulents, que ce soit dans le domaine de la technique routière, ou dans des techniques autres, notamment dans le domaine de l'agriculture.
La limite supérieure égale à 0,5 du rapport E/C a pu être déterminée de manière extrêmement simple en utilisant en tant que liant un ciment classique de type CPJ 45 (marque déposée) : on a en effet pu vérifier que, si l'on ajoute à un tel ciment de l'eau en une quantité supérieure à 50 % du poids de ciment, il est impossible d'obtenir un état en apparence stable, et l'on constate une exsudation d'eau.
Il peut, a priori, sembler judicieux d'opter pour un rapport = aussi élevé que possible, de façon à obtenir un coulis de ciment suffisamment riche en eau pour être pompé facilement et permettre ainsi d'utiliser les ateliers de reconditionnement déjà existants avec seulement de faibles modifications (adjonction de pompes).
On a, en effet, vérifié en utilisant le cône de MARSCH (qui est un entonnoir calibré bien connu des spécialistes et habituellement utilisé en injection pour déterminer la maniabilité d'un coulis, c'est-àdire sa viscosité) qu'un coulis de ciment à 50 % d'eau pouvait être pompé dans des conditions optimales :
cette caractéristique a été vérifiée en mesurant le temps d'écoulement d'un litre de coulis dans un cône ayant un ajutage de 10 mm ; pour un coulis de ciment à 50 % d'eau, le temps mesuré a été d'environ 10 secondes, ce qui correspond bien à un coulis pompable dans de bonnes conditions.
Ce résultat doit, néanmoins, être pondéré en tenant compte d'autres paramètres inhérents au traitement, tels que par exemple la nécessité de ne pas ajouter au coulis une quantité d'eau trop importante, de façon à ne pas rendre le terrain impraticable pour les compacteurs qui suivent l'atelier de reconditionnement, et surtout, pour ne pas obtenir en fin de traitement un matériau reconditionné ayant une portance insuffisante.
Il est, en effet, bien connu, lorsqu'on compacte de façon identique des échantillons d'un même sol à des teneurs en eau différentes, que la masse volumique apparente du sol sec (densité sèche) varie et passe par un maximum qui est obtenu pour une teneur en eau bien déterminée dénommée teneur en eau optimale.Celle-ci ainsi que la densité sèche maximale sont classiquement déterminées, pour un compactage normalisé d'intensité donnée, par l'essai PROCTOR dont le mode opératoire a été approuvé, d'une part, le 20 mai 1966 par la décision 2182 du Directeur du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées et, d'autre part, le 29 juillet 1970 par la circulaire n[deg] 70/74 du Ministre de l'Equipement et du Logement et qui fait actuellement l'objet d'une norme en préparation (NFP 94 093) portant sur les sols - reconnaissance et essais - détermination des caractéristiques de compactage du sol - essai Proctor normal et essai Proctor modifié.
Or, on a déterminé que, pour la grande majorité des granulats ou graves utilisés pour la réalisation de chaussées, la teneur en eau optimale se situe aux environs de 6 %. En conséquence, pour pouvoir obtenir une portance optimale, la teneur en eau du matériau, après retraitement, ne doit pas dépasser de beaucoup ces 6 %. Cette valeur doit être appréciée en tenant compte du fait que les matériaux en place de la chaussée à retraiter ne sont eux-mêmes pas secs et présentent une teneur en eau préalable habituellement de l'ordre de 1,5 à 4,5 %.
Les machines de retraitement du type susmentionné déposent, en général, 30 kg de ciment par m de chaussée et traitent celle-ci sur une épaisseur moyenne de 30 cm. En conséquence, la quantité de matériau reconditionné s'élève à 600 kg/m .
Si l'on prend l'hypothèse d'un matériau en place ayant déjà une immortante teneur en eau préalable de 4,5 %, on ne peut rajouter au moment du retraitement que 1,5 % d'eau, soit 9 litres d'eau par m . Cette quantité ne peut de plus pas être mise en oeuvre en totalité pour la fabrication du liant non polluant, vu qu'environ 33 % sont utilisés pour refroidir les doigts du rotor de fraisage. Il en résulte que, dans un tel cas, pour fabriquer le liant non polluant, on ne peut utiliser qu'au maximum 6 1 d'eau pour 30 kg de ciment, ce qui correspond à un rapport - de 0,2.
L'expérience susmentionnée du cône de MARSCH a permis de se rendre compte qu'un tel mélange eau/ciment correspond à une pâte très dense à la limite de l'hydratation totale du ciment et non susceptible de passer dans le cône : il est donc exclu de pouvoir obtenir un coulis pompable ou même un mélange maniable à partir de telles proportions d'eau et de ciment.
Pour remédier à ce problème, il convient d'ajouter des adjuvants au mélange de base.
En conséquence, et selon une autre caractéristique de l'invention, le liant non polluant renferme au moins un agent fluidifiant dont le rôle est de permettre d'augmenter la quantité de ciment présente dans le mélange sans changer sa fluidité de façon à permettre d'obtenir, en fin de traitement, un matériau ayant une teneur en eau aussi voisine que possible de la teneur en eau optimale Proctor modifié.
Le choix du ou des agents fluidifiants mis en oeuvre conformément à l'invention est dicté à la fois par des impératifs d'efficacité et de coût : il est, en effet, essentiel que le prix de l'agent fluidifiant ne grève pas dans une trop large mesure le prix de vente du m retraité. L'expérience a montré qu'un compromis envisageable susceptible de permettre de satisfaire aux exigences susmentionnées correspond à l'utilisation en tant qu'agent fluidifiant de CERIFLUID CHRYSO (marque déposée).
Comme il a déjà été indiqué, le liant non polluant conforme à l'invention peut se présenter sous la forme d'un coulis, auquel cas il présente l'avantage de pouvoir être pompé avec des appareillages traditionnels (pompe à lisier). Pour obtenir un tel coulis, on a pu déterminer qu'il était avantageux de mettre en oeuvre une quantité d'eau correspondant à un rapport pondéral E/C satisfaisant à la relation E/C 0,3 et de préférence voisin de 0,3.
Dans ces conditions, il est nécessaire, pour obtenir une viscosité satisfaisante, d'ajouter au mélange de base, un agent fluidifiant en quantité de 0,5 et 1,5 %, de préférence environ 1 % en poids calculé sur le poids de ciment mis en oeuvre.
A côté de ses avantages certains, un liant non polluant conforme à l'invention revêtant la forme d'un coulis pompable présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels il faut noter l'obligation de prévoir, au moment de sa fabrication, un malaxage à la fois long et vigoureux de façon à obtenir la fluidité recherchée. Cette obligation fait que, pour fabriquer du coulis, il est nécessaire de mettre en oeuvre une cuve de malaxage à haute turbulence, ce qui implique que le coulis ne peut être fabriqué que de manière discontinue ; ceci peut entraîner un certain nombre de difficultés pour équiper les machines de reconditionnement existantes afin de leur permettre de distribuer ce coulis.
Pour remédier à ces inconvénients, on a pensé, conformément à une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, à présenter le liant non polluant, non pas sous la forme d'un coulis pompable, mais sous la forme d'une pâte ayant une consistance comparable à celle d'une pâte dentifrice et susceptible d'être extrudée.
L'expérience a permis de démontrer qu'il est possible d'obtenir avantageusement une telle pâte en choisissant un rapport pondéral E/C satisfaisant à la relation - < 0,25 et, de préférence, voisin de 0,25.
L'avantage essentiel d'une telle pâte réside dans le fait qu'elle peut être directement régalée sur le sol notamment au-dessous du premier châssis, sans devoir y ajouter des agents fluidifiants de nature à augmenter, dans une large mesure, le prix de revient du traitement. Il est toutefois possible, conformément à l'invention, d'ajouter à une telle pâte une faible quantité d'agent fluidifiant afin de pouvoir mieux maîtriser sa viscosité.
Un autre avantage d'un liant se présentant sous la forme d'une pâte est lié au fait que contrairement à un coulis, il ne sédimente pas et peut donc être stocké plus longtemps, et en particulier, préparé préalablement en usine avant d'être régalé sur la chaussée à reconditionner.
Comme il a déjà été indiqué ci-dessus, il est essentiel de noter que le domaine d'utilisation du liant non polluant conforme à l'invention n'est pas limité au retraitement des chaussées mais peut être beaucoup plus large ; un tel liant pourrait, par ailleurs, être constitué non pas par une pâte ou un coulis à base de ciment, mais par une pâte ou un coulis à base de cendres volantes qui serait fabriqué directement par humidification à la centrale thermique.
L'exemple comparatif suivant a permis de mettre en évidence que l'utilisation du liant conforme à l'invention permet, lors du retraitement, d'obtenir une chaussée dont les caractéristiques sont au moins comparables à celles des chaussées obtenues par le procédé classique mis en oeuvre avec des ateliers de reconditionnement déversant et répartissant sur la chaussée des liants pulvérulents.
Lors de la mise en oeuvre de cet essai, la première opération a été de reconstituer un granulat (grave) essentiellement similaire à ceux qui sont classiquement traités par les ateliers de reconditionnement.
A cet effet, on a opté pour une grave de granulométrie d/D égale à 0/20 qui correspond largement à la granulométrie des matériaux retraités après passage de l'atelier de reconditionnement dans le cas d'une chaussée à assise traitée.
Plus précisément, on a choisi une grave 0/20 ayant une courbe granulométrique dite de "TALBOT" connue pour permettre d'obtenir la meilleure résistance possible pour les essais de compression.
Il est connu que la granulométrie de "Talbot" est définie par la relation :
X% = 100 x (d/D)0,47 dans laquelle d correspond à un tamis de diamètre d, D à la dimension du plus grand tamis et X au pourcentage de passant à D.
Cette grave a été reconstituée à partir de trois graves différentes de granulométries respectives 0/2, 0/6 et 6/20.
Pour se rapprocher au maximum de la granulométrie de "Talbot" on a mis en oeuvre les pourcentages suivants des trois graves : - Grave 0/2 27 % - Grave 0/6 35 % - Grave 6/20 38 %.
On a ensuite déterminé la densité sèche maximale et la teneur en eau optimale Proctor de cette grave reconstituée en faisant varier sa teneur en eau à 4, 5, 6 et 7 %, puis en la compactant selon la méthodologie normalisée (essai Proctor modifié).
On a ainsi pu déterminer une teneur en eau optimale égale à 6 % et une densité sèche maximale égale à 0,27.
Ces résultats ayant été obtenus, on s'est attaché à prévoir la mise en oeuvre de la pâte et du coulis afin de fixer un procédé de fabrication en laboratoire qui soit le plus proche possible du mode de mise en oeuvre sur chantier.
Pour la fabrication du coulis, on a considéré que celui-ci sera injecté directement dans le second châssis de l'atelier de reconditionnement par le premier châssis, par l'intermédiaire du flexible reliant classiquement ces deux châssis et fournissant le second châssis en eau ; un tel processus par lequel le coulis sera alimenté directement au niveau du rotor de fraisage devrait permettre d'avoir un malaxage optimal du mélange grave/coulis.
Pour la fabrication de la pâte de consistance semblable à une pâte dentifrice, on a considéré que celle-ci sera régalée directement sur le sol devant le second châssis qui retraitera donc l'ensemble grave/pâte.
A partir de ces données de base, on a effectué des essais comparatifs dans le but de caractériser le comportement, en particulier en compression, d'une grave traitée au ciment pulvérulent, au coulis et à la pâte en adoptant un mode de fabrication semblable pour que les résultats puissent être comparés.
La grave a été successivement traitée avec 3,5 %, 4,5 % et 5,5 % de ciment.
Pour effectuer ces essais, on a utilisé des éprouvettes cylindriques ( 16, hauteur 32) qui ont été compactées à 100 % du Proctor modifié et vieillies à 7, 28 et 45 jours.
Le volume des moules (16x32) étant connu, pour obtenir un compactage à 100 % du Proctor, il suffit d'obtenir une densité sèche après compactage de 2,27 (correspondant à la densité sèche maximale (Proctor modifié).
Connaissant la valeur de la densité sèche (2,27) et le volume à compacter dans le moule, on peut en déduire la masse sèche du matériau à introduire dans le moule.
En déterminant la teneur en eau de la grave à utiliser, on peut en déduire la masse humide de ce matériau. On ramène, ensuite, la teneur en eau de la grave à 6,5 %, c'est-à-dire la teneur en eau optimale Proctor +0,5 % pour des raisons de compactage.
La grave ciment est alors prête à être compactée.
Pour préparer les éprouvettes de grave traitée au ciment, au coulis et à la pâte, on a à chaque fois mis en oeuvre le processus suivant : - détermination de la quantité de grave à compacter. - introduction du ciment sous forme de poudre, coulis ou pâte. Pour la fabrication du coulis, on a mis en oeuvre un mélange de 75 % de ciment et de 25 % d'eau (E/C = 0,30) auquel on a ajouté 1 % par rapport au poids de ciment de CERIFLUID CHRYSO (marque déposée) faisant office d'agent fluidifiant. Pour la fabrication de la pâte, on a utilisé un mélange de 80 % de ciment et de 20 % d'eau ( = 0,25).Ces mélanges ont été préparés immédiatement avant chaque essai. - malaxage pendant 30 secondes. - addition du complément en eau à 6,5 %. - malaxage pendant 1 minute. - compactage complet du mélange au vibrocompacteur. - fermeture hermétique du moule à l'aide d'un ruban auto-adhésif. - vieillissement pendant 7, 28 et 45 jours.
On a ainsi fabriqué au total 81 éprouvettes, soit 3 éprouvettes pour chaque type (3,5, 4,5, 5,5 % de ciment ; fabrication au ciment pulvérulent, au coulis, à la pâte ; vieillissement de 7, 28, 45 jours).
Pour chacune de ces éprouvettes, on a mesuré : - la force de rupture à la compression simple Rc. - le module résistant MR.
On a, à la fois, pris la valeur moyenne pour chaque type d'éprouvette.
Pour effectuer ces essais, on a mis les éprouvettes sous presse, puis on a relevé la force appliquée en fonction de la déformation. A la rupture, on a relevé la force maximale.
Avant de procéder à l'écrasement, on a traité en surface les éprouvettes avec un mélange soufre-sable à 130[deg]C en phase liquide afin d'avoir une surface d'application de la charge parfaitement plane.
Les résultats obtenus qui montrent l'évolution des caractéristiques mécaniques de la grave-ciment en fonction de la quantité de ciment introduite, et cela à des âges différents sont rassemblés dans le tableau suivant :
Ces résultats montrent que la résistance de la grave traitée à la pâte ou au coulis est largement similaire à celle traitée de manière traditionnelle au ciment pulvérulent.
On peut même se rendre compte qu'une grave traitée au ciment pulvérulent est plus résistante à la compression à 7 jours que des graves traitées à la pâte ou au coulis, mais que cette tendance s'inverse dès 28 jours : ainsi, une grave traitée à la pâte ou au coulis peut être jusqu'à 20 % plus résistante qu'une grave traitée au ciment pulvérulent au bout d'un traitement de plus de 7 jours.
Les modules résistants des éprouvettes montrent que quel que soit le vieillissement, tous les traitements donnent sensiblement la même rigidité à la grave."Non-polluting binder, in particular based on cement" The present invention relates to a non-polluting binder, in particular based on cement.
The very significant development of road traffic, in particular that of heavy vehicles such as trucks, the problems of frost protection of the road network, etc., require a strengthening of the roadways.
To this end, reconditioning devices have been developed which make it possible to effectively reinforce pavements for a very long period, and this for a limited cost price, considerably lower in most cases than the costs of temporary maintenance work.
Such a reconditioning device is, by way of example described in document FR-A85 12,724: it is a device which moves on the pavement to be reconditioned and distributes therein a layer of binder, in particular cement and water, then attack it to a predetermined thickness to fragment and crush it into aggregates before homogenizing and kneading it and finally redistributing it on the pavement.
This device consists of a self-towing vehicle comprising in the direction of travel a cement metering device, a milling rotor arranged in a decohesion chamber to attack the roadway to be treated, a calibration grid and a mixing rotor.
Despite its definite advantages, this machine has not given the expected results in use, in particular because it does not offer sufficient adjustment possibilities for the quantity of cement distributed over the width of the roadway before being put in place. milling rotor work.
A precise adjustment of this quantity (therefore of the mass of cement distributed per unit of surface) is indeed essential to obtain at the end of treatment a satisfactory reconditioned pavement, that is to say homogeneous, stable, resistant and above all insensitive to gel.
It is important to note that, in the rest of this presentation, the term cement should be understood in a very general sense; in fact, it covers both standard cements used in civil engineering and slow-setting "road" cements specially developed for road engineering, or even powdery hydraulic binders such as: ground or ground slag, fly ash from combustion coals, ground or ground natural pozzolans and hydraulic lime; similarly the term cement can also include quicklime or slaked lime widely used for the treatment of soils, in earthworks and pavements.
To remedy the aforementioned drawback linked to the lack of precision in adjusting the quantity of cement distributed over the roadway, a workshop for reconditioning a roadway comprising two chassis has been proposed, in accordance with document FR-A-86 03 362. moving one after the other, namely, on the one hand, a first chassis provided with a water tank, a cement tank and a cement dispenser capable of spilling and distribute over the entire width of the roadway a layer of cement of controlled thickness, and, on the other hand, a second frame following the first and capable of attacking the pavement covered with cement over a predetermined height to fragment it and crush it into aggregates before homogenizing and kneading it and finally redistributing it on the road.
We have been able to verify, in use, that the "splitting" of the workshop into two separate frames allows better control of the quantity of cement discharged by the cement metering device.
It has been observed that the implementation of a reconditioning workshop of the aforementioned type in which the two chassis move at a distance of the order of 5 to 10 meters from each other is not without danger for the environment, in particular for crops, or when the workshop is implemented in urban areas: in fact, the fact of spreading cement on the pavement, and the fact that it (about 30kg / cm for 30 cm of treatment) or in the open air between the two machines, in particular in windy weather, the departure of fines (dust) which correspond to a significant source of pollution for the environment.
To limit this problem, the cement metering device cooperates well in a conventional manner, at its rear part in the direction of advancement of the first frame, with a protective skirt extending over the entire length of the cement metering device (which corresponds to the width of the roadway to be treated) and extending laterally on either side of it; however, it has been observed that the presence of such a protective skirt does not prevent the flight of fines which can escape through the lower part thereof, in particular laterally.
To overcome this drawback, it has been proposed, in accordance with the unpublished document FR-A93 07 486, to trap the fine cement entrained by the wind by means of sprinkling means capable of capturing and / or fixing the fine cement. to agglomerate and drop them on the ground and / or keep them there.
Such an anti-pollution device can, however, prove to be insufficient, especially in windy weather or in the presence of high heat.
Under these conditions, and in order to satisfy, in a safe manner, the regulations in terms of environmental cleanliness which is becoming more and more draconian, it has been thought, in accordance with the invention, to treat "at the source" the problems linked to the cement dust emissions produced by the pavement reconditioning workshops of the aforementioned type by purely and simply eliminating these emissions.
To this end, the invention relates to a non-polluting binder, in particular based on cement, characterized in that it consists of a mixture of water and a pulverulent hydraulic binder, in particular of cement, in which the weight ratio water / cement (W / C) satisfies the relationship <0.5.
This binder is, more particularly, intended to be used during the implementation of pavement reconditioning workshops of the aforementioned type, comprising, in particular, two chassis moving one after the other, namely, on the one hand, a first chassis capable of pouring and distributing, over the entire width of the roadway, a layer of binder of controlled thickness, and on the other hand, a second chassis following the first and capable of attacking, over a predetermined height, the pavement covered with binder to fragment and crush it into aggregates before homogenizing and kneading it, and finally redistributing it on the pavement.
It should, however, be noted that the field of implementation of the non-polluting binder in accordance with the invention is not limited to the reconditioning of pavements and that this can also be used in cooperation with all the machines which spread pulverulent , whether in the field of road engineering, or in other techniques, in particular in the field of agriculture.
The upper limit equal to 0.5 of the W / C ratio could be determined in an extremely simple manner using as a binder a conventional cement of type CPJ 45 (registered trademark): it was indeed possible to verify that, if the water is added to such a cement in an amount greater than 50% of the weight of the cement, it is impossible to obtain an apparently stable state, and water is exuded.
A priori, it may seem wise to opt for a ratio = as high as possible, so as to obtain a cement grout sufficiently rich in water to be easily pumped and thus allow the use of already existing reconditioning workshops with only small modifications (addition of pumps).
We have, in fact, checked using the MARSCH cone (which is a calibrated funnel well known to specialists and usually used in injection to determine the workability of a grout, i.e. its viscosity) that a grout of cement at 50% water could be pumped under optimal conditions:
this characteristic was verified by measuring the flow time of a liter of grout in a cone having a nozzle of 10 mm; for a 50% water cement grout, the time measured was around 10 seconds, which corresponds well to a pumpable grout in good conditions.
This result must, however, be weighted taking into account other parameters inherent in the treatment, such as for example the need not to add too much water to the grout, so as not to make the ground impassable for the compactors who follow the reconditioning workshop, and above all, so as not to obtain at the end of the treatment a reconditioned material having insufficient bearing capacity.
It is, in fact, well known, when samples of the same soil are compacted identically to different water contents, that the apparent density of dry soil (dry density) varies and passes through a maximum which is obtained for a well determined water content called optimal water content. This as well as the maximum dry density are conventionally determined, for a standardized compaction of given intensity, by the PROCTOR test, the operating mode of which has been approved, d on the one hand, on May 20, 1966 by decision 2182 of the Director of the Central Laboratory of Bridges and Roads and, on the other hand, on July 29, 1970 by circular n [deg] 70/74 of the Minister of Equipment and Housing and which is currently the subject of a standard in preparation (NFP 94 093) on soils - recognition and tests - determination of soil compaction characteristics - normal Proctor test and modified Proctor test.
However, it has been determined that, for the vast majority of aggregates or gravel used for the production of pavements, the optimum water content is around 6%. Consequently, to be able to obtain an optimal bearing capacity, the water content of the material, after reprocessing, must not greatly exceed these 6%. This value must be assessed taking into account the fact that the materials in place of the pavement to be reprocessed are not themselves dry and have a preliminary water content usually of the order of 1.5 to 4.5%.
Reprocessing machines of the above type deposit, in general, 30 kg of cement per m of pavement and treat it over an average thickness of 30 cm. Consequently, the quantity of reconditioned material is 600 kg / m.
If we assume that there is a material in place that already has an immortal water content of 4.5%, we can only add at the time of reprocessing 1.5% of water, i.e. 9 liters of water per m. This amount can also not be used in full for the manufacture of the non-polluting binder, since about 33% is used to cool the fingers of the milling rotor. It follows that, in such a case, to manufacture the non-polluting binder, one can only use a maximum of 6 1 of water for 30 kg of cement, which corresponds to a ratio - of 0.2.
The aforementioned experience of the MARSCH cone made it possible to realize that such a water / cement mixture corresponds to a very dense paste at the limit of the total hydration of the cement and not capable of passing into the cone: it is therefore excluded from being able to obtain a pumpable grout or even a manageable mixture from such proportions of water and cement.
To remedy this problem, additives should be added to the base mixture.
Consequently, and according to another characteristic of the invention, the non-polluting binder contains at least one fluidizing agent whose role is to allow the quantity of cement present in the mixture to be increased without changing its fluidity so as to allow obtain, at the end of treatment, a material having a water content as close as possible to the optimal modified Proctor water content.
The choice of fluidizing agent (s) used in accordance with the invention is dictated by both efficiency and cost imperatives: it is, in fact, essential that the price of the fluidizing agent does not strike in a too large measures the sale price of the retired m. Experience has shown that a possible compromise capable of satisfying the above-mentioned requirements corresponds to the use as a fluidizing agent of CERIFLUID CHRYSO (registered trademark).
As already indicated, the non-polluting binder according to the invention may be in the form of a grout, in which case it has the advantage of being able to be pumped with traditional equipment (slurry pump). To obtain such a grout, it was possible to determine that it was advantageous to use an amount of water corresponding to a weight ratio W / C satisfying the W / C relationship 0.3 and preferably close to 0.3 .
Under these conditions, it is necessary, to obtain a satisfactory viscosity, to add to the base mixture, a thinning agent in an amount of 0.5 and 1.5%, preferably about 1% by weight calculated on the weight of cement. implemented.
In addition to its certain advantages, a non-polluting binder in accordance with the invention in the form of a pumpable grout has a number of drawbacks, among which it is necessary to note the obligation to provide, at the time of its manufacture, mixing both long and vigorous so as to obtain the desired fluidity. This obligation means that, in order to manufacture grout, it is necessary to use a high-turbulence mixing tank, which implies that the grout can only be produced discontinuously; this can lead to a certain number of difficulties in equipping existing reconditioning machines to allow them to distribute this grout.
To overcome these drawbacks, it has been thought, in accordance with a particularly advantageous characteristic of the invention, to present the non-polluting binder, not in the form of a pumpable grout, but in the form of a paste having a consistency comparable to that of a toothpaste and capable of being extruded.
Experience has shown that it is possible to obtain such a paste advantageously by choosing a weight ratio W / C satisfying the relationship - <0.25 and preferably close to 0.25.
The essential advantage of such a paste lies in the fact that it can be directly leveled on the ground, in particular below the first frame, without having to add thinning agents to it, to increase, to a large extent, the price. cost of treatment. It is however possible, in accordance with the invention, to add to such a paste a small amount of thinning agent in order to be able to better control its viscosity.
Another advantage of a binder in the form of a paste is related to the fact that, unlike a grout, it does not sediment and can therefore be stored longer, and in particular, prepared beforehand in the factory before being feasted on the roadway to recondition.
As has already been indicated above, it is essential to note that the field of use of the non-polluting binder in accordance with the invention is not limited to the reprocessing of pavements but can be much wider; such a binder could, moreover, be constituted not by a paste or a grout based on cement, but by a paste or a grout based on fly ash which would be produced directly by humidification at the thermal power station.
The following comparative example made it possible to demonstrate that the use of the binder in accordance with the invention makes it possible, during reprocessing, to obtain a pavement whose characteristics are at least comparable to those of the pavements obtained by the conventional process implemented with reconditioning workshops pouring and distributing powdery binders on the road.
During the implementation of this test, the first operation was to reconstitute a (serious) aggregate essentially similar to those which are conventionally treated by reconditioning workshops.
To this end, we opted for a gravel with a particle size d / D equal to 0/20 which largely corresponds to the particle size of the materials reprocessed after passing the reconditioning workshop in the case of a pavement with treated seat.
More specifically, a 0/20 grave was chosen having a particle size curve called "TALBOT" known to allow obtaining the best possible resistance for compression tests.
It is known that the particle size of "Talbot" is defined by the relation:
X% = 100 x (d / D) 0.47 in which d corresponds to a sieve of diameter d, D to the dimension of the largest sieve and X to the percentage passing to D.
This gravel was reconstituted from three different gravel sizes 0/2, 0/6 and 6/20 respectively.
To get as close as possible to the particle size of "Talbot", the following percentages of the three lows were used: - Bass 0/2 27% - Bass 0/6 35% - Bass 6/20 38%.
The maximum dry density and the optimal Proctor water content of this reconstituted grave were then determined by varying its water content to 4, 5, 6 and 7%, then compacting it according to the standardized methodology (modified Proctor test).
It was thus possible to determine an optimal water content equal to 6% and a maximum dry density equal to 0.27.
These results having been obtained, efforts have been made to provide for the use of the paste and the grout in order to fix a manufacturing process in the laboratory which is as close as possible to the mode of implementation on site.
For the manufacture of the grout, it was considered that it will be injected directly into the second chassis of the reconditioning workshop by the first chassis, by means of the hose conventionally connecting these two chassis and supplying the second chassis with water; such a process by which the grout will be fed directly to the milling rotor should allow optimal mixing of the grave / grout mixture.
For the manufacture of the paste of consistency similar to a toothpaste, it was considered that it will be leveled directly on the ground in front of the second frame which will therefore reprocess the whole grave / paste.
From these basic data, comparative tests were carried out with the aim of characterizing the behavior, in particular in compression, of a grave treated with powdered cement, grout and paste by adopting a similar manufacturing method for that the results can be compared.
The gravel was successively treated with 3.5%, 4.5% and 5.5% of cement.
To carry out these tests, cylindrical specimens (16, height 32) were used which were compacted to 100% of the modified Proctor and aged at 7, 28 and 45 days.
The volume of the molds (16x32) being known, to obtain 100% compaction of Proctor, it suffices to obtain a dry density after compaction of 2.27 (corresponding to the maximum dry density (modified Proctor).
Knowing the value of the dry density (2.27) and the volume to be compacted in the mold, we can deduce the dry mass of the material to be introduced into the mold.
By determining the water content of the gravel to be used, we can deduce the wet mass of this material. The water content of the bass is then reduced to 6.5%, that is to say the optimal Proctor water content + 0.5% for reasons of compaction.
The severe cement is then ready to be compacted.
The following process was used to prepare the bass test tubes treated with cement, grout and paste: - determination of the quantity of bass to be compacted. - introduction of cement in the form of powder, grout or paste. For the manufacture of the grout, a mixture of 75% cement and 25% water (W / C = 0.30) was used, to which 1% was added relative to the weight of CERIFLUID CHRYSO cement ( registered trademark) acting as a fluidifying agent. For the manufacture of the paste, a mixture of 80% cement and 20% water (= 0.25) was used. These mixtures were prepared immediately before each test. - mixing for 30 seconds. - addition of the water supplement at 6.5%. - mixing for 1 minute. - complete compaction of the mixture using a vibrocompactor. - hermetic closure of the mold using a self-adhesive tape. - aging for 7, 28 and 45 days.
A total of 81 test pieces were thus produced, i.e. 3 test pieces for each type (3.5, 4.5, 5.5% of cement; manufacture using powdered cement, grout, paste; aging of 7, 28, 45 days).
For each of these test pieces, we measured: - the breaking force at simple compression Rc. - the MR resistant module.
We took, at the same time, the average value for each type of test-tube.
To carry out these tests, the test pieces were put under press, then the force applied was noted as a function of the deformation. At break, the maximum force was noted.
Before the crushing, the test specimens were treated on the surface with a sulfur-sand mixture at 130 [deg] C in the liquid phase in order to have a perfectly flat surface for applying the load.
The results obtained which show the evolution of the mechanical characteristics of the grave-cement as a function of the quantity of cement introduced, and this at different ages are collated in the following table:
These results show that the resistance of gravel treated with paste or grout is largely similar to that treated in the traditional way with powdered cement.
We can even realize that a grave treated with powdered cement is more resistant to compression at 7 days than serious treated with paste or grout, but that this tendency is reversed from 28 days: thus, a serious treated with paste or grout can be up to 20% more resistant than a serious treated with powdered cement after a treatment of more than 7 days.
The resistant modules of the test pieces show that whatever the aging, all the treatments give substantially the same rigidity to the grave.
REVENDICATIONS
1.)Liant non polluant notamment à base de ciment, plus particulièrement destiné à être utilisé lors de la mise en oeuvre d'un atelier de reconditionnement d'une chaussée, comportant notamment deux châssis se déplaçant l'un à la suite de l'autre à savoir, d'une part, un premier châssis susceptible de déverser et de répartir, sur la totalité de la largeur de la chaussée, une couche du liant d'épaisseur contrôlée, et d'autre part, un second châssis suivant le premier et susceptible d'attaquer, sur une hauteur prédéterminée, la chaussée recouverte de liant pour la fragmenter et la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer, et enfin de la redistribuer sur la chaussée, liant caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange d'eau et de liant hydraulique pulvérulent, notamment de ciment,dans lequel le rapport pondéral eau/ciment (E/C) satisfait à la relation - < 0,5. 1.) Non-polluting binder, in particular cement-based, more particularly intended to be used during the implementation of a pavement reconditioning workshop, comprising in particular two chassis moving one following the other namely, on the one hand, a first chassis capable of pouring and distributing, over the entire width of the roadway, a layer of the binder of controlled thickness, and on the other hand, a second chassis following the first and likely to attack, over a predetermined height, the pavement covered with binder to fragment and crush it into aggregates before homogenizing and kneading it, and finally to redistribute it on the pavement, binder characterized in that it consists of a mixture of water and powdery hydraulic binder, in particular cement, in which the water / cement weight ratio (W / C) satisfies the relationship - <0.5.