FR2714682A1 - Method of improvement of road-surfacing materials by addition of fibres - Google Patents

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Abstract

The procedure consists of mixing a granular material to be applied to the road surface with a hydrocarbon binding agent and then adding a flow of cut fibres (11) from a series of guns (5) immediately before the surfacing material is spread by an auger (6) and compacted. The fibres are of glass and are applied by the guns (5), all powered by a single shaft (17). The fibre length is between 20 and 80 mm, and they can be directed into the mixture at various points.

Description

La présente invention concerne un matériau pour les chaussées routières résultant d'un mélange de granulat et de liant hydrocarboné dans lequel on incorpore à chaud ou à froid un flux de fibres au moment de l'épandage. The present invention relates to a material for road pavements resulting from a mixture of aggregate and hydrocarbon binder in which a flow of fibers is incorporated hot or cold at the time of spreading.

La présente invention concerne également le procédé d'incorporation desdites fibres, ainsi qu'un dispositif installé sur le finisseur ou sur des machines utilisant le même principe. Ce dispositif assure la distribution et le dosage des fibres au sein de l'enrobé. The present invention also relates to the process for incorporating said fibers, as well as to a device installed on the finisher or on machines using the same principle. This device ensures the distribution and dosage of the fibers within the asphalt.

On sait que les matériaux obtenus en utilisant un mélange de granulats et de liant hydrocarboné offrent de nombreux inconvénients, notamment:
- une résistance à la traction relativement faible;
- un module complexe fortement influencé par la température;
- une tendance à se fissurer;
- une tendance à s'orniérer en présence d'un trafic important.It is known that the materials obtained using a mixture of aggregates and hydrocarbon binder offer numerous drawbacks, in particular:
- a relatively low tensile strength;
- a complex module strongly influenced by temperature;
- a tendency to crack;
- a tendency to rut in the presence of heavy traffic.

Devant de tels inconvénients, on a cherché à améliorer les performances des matériaux routiers. Les recherces ont été poursuivies dans deux directions différentes. Faced with such drawbacks, attempts have been made to improve the performance of road materials. The research was continued in two different directions.

Suivant la première orientation, on a incorporé dans le liant hydrocarboné différents composés chimiques tels que, par exemple, des élastomères. Cette orientation a permis de réaliser des matériaux performants, mais en général d'un prix de revient relativement élevé. According to the first orientation, various chemical compounds such as, for example, elastomers, have been incorporated into the hydrocarbon binder. This orientation made it possible to produce high-performance materials, but in general of a relatively high cost price.

Suivant une deuxième orientation, on a cherché à donner aux matériaux classiques une certaine structure par l'incorporation de fibres de cellulose, de fibres acryliques et finalement de fibres de verre. In a second orientation, attempts have been made to give conventional materials a certain structure by incorporating cellulose fibers, acrylic fibers and finally glass fibers.

L'analyse a montré que parmi toutes ces fibres, les fibres de verre offraient une surface spécifique au gramme, supérieure de 50% à celle des fibres acryliques et une surface spécifique double de celle des fibres cellulosiques. De sorte, les fibres de verre permettent d'établir avec l'enrobé la liaison la plus solide. Analysis has shown that among all these fibers, glass fibers offer a specific surface area per gram, 50% greater than that of acrylic fibers and a specific surface area twice that of cellulosic fibers. Thus, the glass fibers make it possible to establish the most solid bond with the mix.

De plus, on a constaté que la fibre de verre constitue une armature tridimensionnelle au sein du matériau et confère ainsi des propriétés mécaniques très importantes caractérisées notamment par un module complexe plus élevé, une résistance améliorée à la traction et une réduction très marquée de l'ornièrage.  In addition, it has been found that the glass fiber constitutes a three-dimensional reinforcement within the material and thus confers very significant mechanical properties characterized in particular by a higher complex modulus, an improved tensile strength and a very marked reduction in the rutting.

Jusqu'à présent, l'incorporation des fibres dans la chaîne de fabrication se fait au niveau de la centrale d'enrobage, avant ou après le mélange du granulat avec le liant hydrocarboné. Mais dans tous les cas, il existe un certain décalage dans l'espace et dans le temps entre le moment de la fabrication et celui de l'utilisation de ce produit.  Up to now, the incorporation of fibers in the production line has taken place at the coating plant, before or after mixing the aggregate with the hydrocarbon binder. But in all cases, there is a certain gap in space and time between the time of manufacture and that of the use of this product.

Or, on a observé une forte diminution de l'ouvrabilité du produit, s'il n'est pas utilisé immédiatement après sa fabrication. Sa consistance augmente et conduit à une agglomération du produit, ce qui entraîne des difficultés de manipulation et de mise en oeuvre.  However, a marked decrease in the workability of the product has been observed, if it is not used immediately after its manufacture. Its consistency increases and leads to agglomeration of the product, which leads to difficulties in handling and processing.

Si l'on veut maintenir une manipulation plus aisée de ce produit, il est préférable d'utiliser des brins de fibres de petite longueur, ce qui réduit l'avantage procuré par les fibres. If it is desired to maintain easier handling of this product, it is preferable to use strands of fibers of short length, which reduces the advantage provided by the fibers.

La présente invention a précisément pour but de supprimer ces contradictions. The present invention specifically aims to remove these contradictions.

En effet, et selon l'invention, les fibres ne sont incorporées qu'au dernier moment, juste avant l'épandage - c'est-à-dire au moment où l'augmentation de la consistance du produit n'entraîne au contraire que des avantages. De sorte que l'on peut utiliser sans aucune gêne des fibres longues allant jusqu'à 80 mm par exemple. Indeed, and according to the invention, the fibers are only incorporated at the last moment, just before spreading - that is to say when the increase in the consistency of the product only results in advantages. So that long fibers up to 80 mm can be used without any discomfort for example.

Dans ces conditions, il est possible de réaliser des couches de chaussée plus minces offrant une résistance plus élevée à la traction. Under these conditions, it is possible to make thinner pavement layers offering higher tensile strength.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention vise également un enrobé pour matériau de couches de chaussée comprenant un mélange de granulats et de liants hydrocarboné, caractérisé en ce qu'un flux de fibres de verre de longueur comprise entre 20 mm et au moins 80 mm est incorporé au moment de l'épandage. The invention also relates to a device for implementing this method. The invention also relates to a mix for pavement material comprising a mixture of aggregates and hydrocarbon binders, characterized in that a flow of glass fibers of length between 20 mm and at least 80 mm is incorporated at the time of spreading.

L'invention sera mieux comprise en se reportant aux figures représentant l'installation et le fonctionnement d'un finisseur, dans lesquelles:
- la figure 1 situe l'emplacement préféré du dispositif de pulvérisation des fibres
sur le finisseur,
- la figure 2 décrit le fonctionnement d'un des pistolets de pulvérisateur de
fibres, et
- la figure 3 fait apparaître de face l'installation de ces pulvérisateurs.The invention will be better understood by referring to the figures representing the installation and the operation of a finisher, in which:
- Figure 1 locates the preferred location of the fiber spraying device
on the finisher,
- Figure 2 describes the operation of one of the spray guns
fibers, and
- Figure 3 shows the installation of these sprayers from the front.

La figure 1 présente une vue de profil d'un finisseur. Ce véhicule comporte une trémie d'alimentation 1 située à l'arrière du finisseur et fermée au moyen de deux volets rabattables latéralement 10 et 10' masquant ainsi une chaîne d'entraînement du matériau (non représenté) conduisant à un puits 20 par lequel le produit 9 se déverse sur la vis sans fin 6. On note la présence d'un bras de nivellement 2 susceptible d'abaisser ou de relever la table de répandage par pivotement autour de son point d'attache 3. Le dispositif de pulvérisation de fibres 5 permet de projeter ces fibres sur le matériau 9 provenant par exemple de la centrale d'enrobage. Le produit fini résultant de l'incorporation des fibres dans le matériau 9 est entraîné par la vis sans fin de répartition 6 vers la table 8 mise en mouvement par le vibrateur 4 et le dameur 7. De sorte que le produit fini est réparti latéralement par la vis sans fin et il est mis en contact étroit avec le sol et nivelé grâce à la table 8. Figure 1 shows a side view of a paver. This vehicle includes a feed hopper 1 located at the rear of the finisher and closed by means of two laterally folding flaps 10 and 10 ′ thus masking a material drive chain (not shown) leading to a well 20 through which the product 9 pours onto the worm screw 6. Note the presence of a leveling arm 2 capable of lowering or raising the spreading table by pivoting around its attachment point 3. The fiber spraying device 5 allows these fibers to be projected onto the material 9 originating, for example, from the coating plant. The finished product resulting from the incorporation of the fibers into the material 9 is driven by the distribution worm 6 towards the table 8 set in motion by the vibrator 4 and the tamper 7. So that the finished product is distributed laterally by the worm and it is placed in close contact with the ground and leveled using table 8.

La figure 2 expose schématiquement l'opération d'incorporation d'un flux de fibres coupées 11 dans l'enrobé 9. Ce flux de portions de fibres est obtenu au moyen d'un pistolet 5 en soi connu, à partir d'une bobine 15 de fibres de verre disposée au-dessus du pistolet. Les fibres sont tronçonnées à la longueur voulue entre les cylindres 13 et elles sont projetées vers l'avant. Ultérieurement, ce produit reste entraîné par la vis sans fin de répartition 6. Le pistolet 5 se règle de façon à donner à la portion de fibre la longueur souhaitée pour obtenir les propriétés mécaniques recherchées. On utilise fréquemment des morceaux de fibre offrant une longueur comprise entre 20 mm et 80 mm. FIG. 2 schematically shows the operation of incorporating a stream of cut fibers 11 into the mix 9. This stream of portions of fibers is obtained by means of a gun 5 known per se, from a spool 15 of glass fibers arranged above the gun. The fibers are cut to the desired length between the cylinders 13 and they are projected forward. Subsequently, this product remains entrained by the distribution endless screw 6. The gun 5 is adjusted so as to give the portion of fiber the desired length to obtain the desired mechanical properties. Fiber pieces with a length between 20 mm and 80 mm are frequently used.

De plus, la vitesse du débit permet d'ajuster le pourcentage de fibres à incorporer dans l'enrobé. Ce pourcentage est généralement compris entre 0,3% et 0,5% du poids du matériau. In addition, the speed of the flow makes it possible to adjust the percentage of fibers to be incorporated into the mix. This percentage is generally between 0.3% and 0.5% of the weight of the material.

La figure 3 est une vue de face du dispositif de pulvérisation de flux 11 de fibres. Figure 3 is a front view of the fiber flow device 11.

On note que tous les pistolets tels que 5, 5', 5", etc. sont montés sur un arbre commun 17. L'arbre d'entraînement peut être mû hydrauliquement, mécaniquement ou électriquement.Note that all the pistols such as 5, 5 ', 5 ", etc. are mounted on a common shaft 17. The drive shaft can be moved hydraulically, mechanically or electrically.

Chaque pistolet peut être déclenché électromécaniquement de façon indépendante. Each gun can be triggered electromechanically independently.

On peut donc introduire des fibres de façon différenciée dans le profil en travers.It is therefore possible to introduce fibers in a differentiated manner into the cross section.

En résumé, le dispositif décrit en référence aux figures 1 à 3 permet désormais d'introduire les fibres dans des conditions très satisfaisantes au niveau du finisseur et non plus au niveau de la centrale d'enrobage. I1 permet également de restaurer les chaussées anciennes en leur donnant des performances mécaniques accrues. In summary, the device described with reference to Figures 1 to 3 now makes it possible to introduce the fibers under very satisfactory conditions at the level of the finisher and no longer at the level of the coating plant. It also makes it possible to restore old pavements by giving them increased mechanical performance.

En augmentant la quantité de fibres injectées et/ou la longueur de celles-ci, on peut obtenir des couches de matériau offrant des propriétés mécaniques améliorées. By increasing the quantity of fibers injected and / or the length thereof, it is possible to obtain layers of material offering improved mechanical properties.

En effet, jusqu a présent, la longueur des fibres incorporées et leur pourcentage étaient limitées par la diminution d'ouvrabilité du produit fini qui rendait incertain le transport du produit fini depuis la centrale d'enrobage jusqu'au lieu d'épandage. Le procédé ci-dessus permet d'augmenter la longueur des fibres incorporées et leur pourcentage puisque le produit fini est obtenu sur place, sur le lieu d'épandage, et n'est plus soumis aux aléas du transport. Indeed, until now, the length of the incorporated fibers and their percentage were limited by the decrease in workability of the finished product which made it uncertain the transport of the finished product from the coating plant to the place of spreading. The above process makes it possible to increase the length of the incorporated fibers and their percentage since the finished product is obtained on site, at the place of spreading, and is no longer subject to the vagaries of transport.

Ce nouveau procédé permet donc de fabriquer un nouveau produit fini incorporant des fibres plus longues de 20 mm à 80 mm ou de traiter des matériaux sur place. Ces produits offrent des propriétés mécaniques améliorées et des liaisons plus solides avec le liant hydrocarboné. On peut ainsi augmenter de façon très importante les performances de fatigue de résistance à la traction, et de résistance à l'orniérage tout en diminuant la susceptibilité thermique du matériau. This new process therefore makes it possible to manufacture a new finished product incorporating longer fibers from 20 mm to 80 mm or to treat materials on site. These products offer improved mechanical properties and stronger bonds with the hydrocarbon binder. It is thus possible to very significantly increase the fatigue performance of tensile strength and rutting resistance while reducing the thermal susceptibility of the material.

De plus, le dispositif décrit est extrêment simple et peut être facilement monté sur tous les finisseurs, tant au niveau du puits qu'au niveau de la vis sans fin. In addition, the device described is extremely simple and can be easily mounted on all the finishers, both at the level of the well and at the level of the worm.

Ce même dispositif peut être utilisé sur des machines de recyclage, de thermoreprofilage et de retraitement utilisé pour la régénération de couches de chaussée. This same device can be used on recycling machines, thermoreprofiling and reprocessing used for the regeneration of road layers.

Pour obtenir les résultats les plus performants, il y a lieu cependant d'adapter le pourcentage de liant bitumeux et la granulométrie à ce nouveau type de produits.  To obtain the most efficient results, it is however necessary to adapt the percentage of bituminous binder and the grain size to this new type of product.

Claims (9)

RevendicationsClaims 1.- Procédé permettant d'améliorer à chaud et à froid les qualités spécifiques des matériaux routiers à fibres incorporées, caractérisé en ce que l'on effectue dans un premier temps le mélange de granulats et de liant hydrocarboné dans une centrale d'enrobage et en ce que l'on incorpore le flux de fibres coupées dans l'enrobé ultérieurement au moment de l'épandage. 1.- A process making it possible to improve hot and cold the specific qualities of road materials with incorporated fibers, characterized in that the mixture of aggregates and hydrocarbon binder is first carried out in a coating plant and in that the flow of cut fibers is incorporated into the mix later on during spreading. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux des fibres coupées est produit directement dans le finisseur utilisé pour l'épandage du produit final. 2.- Method according to claim 1, characterized in that the flow of cut fibers is produced directly in the finisher used for spreading the final product. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le flux de fibres coupées est produit directement dans la chaîne de retraitement de la chaussée. 3.- Method according to claim 2, characterized in that the flow of cut fibers is produced directly in the reprocessing chain of the roadway. 4.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le flux de fibres (11) est produit par plusieurs pistolets (5) fixés dans la machine d'épandage. 4.- Device for implementing the method of claims 1, 2 and 3, characterized in that the fiber flow (11) is produced by several guns (5) fixed in the spreading machine. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que tous les pistolets sont montés sur une seul arbre d'entraînement (17) supporté par le finisseur. 5.- Device according to claim 4, characterized in that all the guns are mounted on a single drive shaft (17) supported by the finisher. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau (9) ayant absorbé le flux de fibres (11) est directement entraîné par la vis sans fin (6) vers le dameur (7) et la table vibrante. 6.- Device according to claim 4, characterized in that the material (9) having absorbed the flow of fibers (11) is directly driven by the worm (6) towards the tamper (7) and the vibrating table. 7.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le flux de fibres (11) est dirigé vers la base de l'enrobé (9). 7.- Device according to claim 4, characterized in that the fiber flow (11) is directed towards the base of the mix (9). 8.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le flux de fibres (11) est dirigé vers le puits (20) du finisseur. 8.- Device according to claim 4, characterized in that the fiber flow (11) is directed towards the well (20) of the finisher. 9.- Enrobé pour matériau de couches de chaussée comprenant un mélange de granulats et de liants hydrocarboné, caractérisé en ce qu'un flux de fibres de verre de longueur comprise entre 20 mm et au moins 80 mm est incorporé au moment de l'épandage.  9.- Asphalt for pavement material comprising a mixture of aggregates and hydrocarbon binders, characterized in that a flow of glass fibers of length between 20 mm and at least 80 mm is incorporated at the time of spreading .
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