Adhésivité Riedel et Weber

Dans le Tableau 4.5, sont récapitulés les résultats de l’ensemble des tests réalisés concernant les cotes d’adhésivité des liants étudiés. On peut y constater que les concentrations correspondant aux débuts de dégradation (désenrobage) exigent des solutions de plus en plus fortes, à mesure que le taux de poudre du fondu de déchets de sachets plastiques augmente dans le liant bitumineux.

Tableau 4.5. Récapitulation des valeurs des cotes d’adhésivité mesurées en fonction de la teneur en poudre de déchets de sachets plastiques ajoutée

Mélanges bitumineux M0 M2 M4 M6 M8 M10

Teneur en dope (%) 0 2 4 6 8 10

Cotes d’adhésivité 2-10 5-10 5-10 6-10 9-10 >10 L’analyse de ces résultats amène à conclure que l’incorporation de la poudre de fondu de déchets de sachets plastiques au bitume classique 50-70 influe, de manière positive et significative, sur son aptitude à adhérer aux granulats. En effet, entre 0% et 10% de dopage à la poudre de sachets plastiques fondus, nous avons assisté à une aptitude progressivement renforcée du liant bitumineux résultant à adhérer à l’agrégat comparée à celle du bitume seul.

Cette conclusion est attestée par le fait que l’on ait enregistré une augmentation des valeurs des cotes d’adhésivité, à mesure que s’accroit la teneur en poudre de sachets plastiques fondus dans le liant bitumineux. La solution de concentration S2 a engendré le démarrage du désenrobage du bitume témoin et, avec la solution S9, le désenrobage obtenu n’a été que partiel. Tous les autres mélanges bitumineux (dopés) ont opposé la résistance à l’arrachement avec les solutions allant des concentrées à très concentrées, au point où l’on n’a observé le début de désenrobage qu’au-delà de la solution S4. Le désenrobage total n’a donc pas été enregistré, même avec la solution la plus concentrée. Cependant, la boulette de liant bitumineux réalisée et soumise à essais, au terme desquels la cote 10 est atteinte pour le liant

144 M0, a été sérieusement dégradée, alors que celles issues des mélanges M8 et M10 (cotes >10) n’ont subi aucune dégradation décelable suite à l’application de cette même solution S9. En définitive, pour ces trois volets de notre étude, nous pouvons retenir que :

1- Par le mélange effectué entre bitume 50-70 et poudre de déchets de sachets plastiques, nous avons enregistré un déclassement du bitume vers les catégories les plus durs au fur et à mesure que le taux de dopage augmente.

2- Au fur et à mesure que le taux de dopage augmente, le point de ramollissement du bitume dopé s’accroît ;

3- À 20% de dopage à la poudre de sachets plastiques, le comportement du matériau sort des dispositions de la norme NF EN 1426 relative à la classification des bitumes routiers par la pénétrabilité.

4- Les bitumes les plus durs étant destinés aux travaux routiers sous les climats les plus chauds, le bitume dopé à la poudre de sachet plastique devrait convenir aux besoins des pays de l’Afrique subsaharienne ;

5- De 0% à 10% de dopage à la poudre de sachet plastique, nous enregistrons une aptitude progressivement plus forte du liant bitumineux à adhérer à l’agrégat. La poudre de sachet plastique est donc un excellent dope d’adhésivité de liants bitumineux.

Au vu des promesses que tiennent ainsi les paramètres de consistance et de qualité les plus utilisés pour qualifier un bitume, il apparait important d’examiner l’influence du dope ainsi élaboré sur le comportement du béton bitumineux qui est la finalité de ce volet de l’étude.

4.3.2. RESULTATS D’EFFETS DU DOPE SUR LES PROPRIETES DU BETON BITUMINEUX

4.3.2.1. Résultats concernant les paramètres de Marshall 4.3.2.1.1. Effets du dope sur la densité apparente

Les résultats enregistrés, pour l’évolution de la densité apparente du matériau composite obtenu, suite à l’utilisation de la poudre de sachets plastiques fondus en mélange avec le bitume et les granulats, pour constituer le béton bitumineux, sont présentés sur la Figure 4.18.

On peut y observer que, la densité apparente du béton bitumineux décroit lorsque la teneur en poudre de sachets plastiques fondus dans le bitume augmente. En effet, sans aucune addition de la poudre de sachets plastiques, la densité du béton bitumineux valait déjà 2,420 alors qu’à 20% d’incorporation de fondu de sachets plastiques, la valeur de la densité est réduite à 2,395.

145 Figure 4.18 : Evolution de la densité du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre

de sachets plastiques fondus

Le modèle qui permet de fixer, de manière adéquate, les données ainsi recueillies sur le comportement de la densité apparente (Y) en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance exprimée par :

42 . 2 3763 . 0

² 2135 . 5 844 . 39 91

.

100 ⁴ ³  

 X X X X

Y (19)

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 1.

4.3.2.1.2. Effets du dope sur la stabilité Marshall

Les résultats relatifs à l’évolution de la stabilité Marshall, suite à l’utilisation de la poudre de sachets plastiques fondus en mélange avec le bitume et les granulats, pour constituer le béton bitumineux, sont présentés à la Figure 4.19. Ces résultats permettent d’affirmer que, la stabilité Marshall du béton bitumineux s’accroît avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus. En effet, la stabilité Marshall du béton bitumineux à 0% (sans poudre de sachets plastiques) est de 20,934 kN alors qu’à 20% d’addition de poudre, elle monte à 22,08 kN.

146 Figure 4.19 : Evolution de la stabilité Marshall du béton bitumineux en fonction de la teneur

en poudre de sachets plastiques fondus

Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données relatives au comportement de la stabilité (Y) en fonction de la teneur en poudre de déchets de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté l’équation de la tendance:

934 . 20 143 . 14

² 98 . 120 63

.

390 ³  

 X X X

Y (20)

avec une valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,997.

4.3.2.1.3. Effets du dope sur le fluage du béton bitumineux

Les résultats enregistrés suite aux essais de fluage en utilisant de la poudre de sachets plastiques fondus en mélange avec le bitume et les granulats, pour constituer le béton, sont présentés sur la Figure 4.20.

Les résultats ainsi portés sur la Figure 4.20 montrent clairement que le fluage du béton bitumineux diminue à mesure qu’augmente la teneur en poudre de sachets plastiques fondus.

147 Figure 4.20 : Evolution du fluage du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre de

sachets plastiques fondus

Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur le comportement du fluage (Y) en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance exprimée par:

4

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,999.

4.3.2.1.4. Effets du dope au sachet plastique sur le volume de vides du béton bitumineux L’incorporation du fondu de sachets plastiques dans le béton bitumineux fournit un matériau composite (granulats-bitume-sachet) dont la compacité diminuant traduit une augmentation du volume de vides. A la Figure 4.21 sont présentés les résultats expérimentaux de l’étude du l’équation de la courbe de tendance d’expression:

13

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² =1.

148 Figure 4.21 : Evolution du volume de vides dans le béton bitumineux en fonction de la teneur

en poudre de sachets plastiques fondus

Le volume de vides croît avec le taux de dope. Toutefois, de 0% à 20% de taux de dopage à la poudre de sachets plastiques fondus, le volume de vides est encore situé dans la plage des taux indiqués comme étant ceux offrant de bonnes performances de la part des liants bitumineux:

de 2 à 4%.

Les investigations menées dans cette partie du travail et visant à identifier une solution pertinente de recyclage des déchets de sachets plastiques dans les procédés de construction ont consisté à déterminer les caractéristiques essentielles des liants bitumineux élaborés en substituant partiellement, au bitume 50-70 utilisé, la poudre des déchets de sachets plastiques fondus et finement broyés. Les différents essais effectués ont permis de noter que, la stabilité Marshall du béton bitumineux et le volume de vides concédé ont affiché des évolutions croissantes avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques. Une tendance décroissance a plutôt été enregistrée concernant la densité apparente du béton bitumineux. Il en est de même pour le fluage déterminé à partir des mesures de déformations.

D’autres séries de paramètres, importants et caractéristiques, pour le béton bitumineux, ont été déterminées à partir des essais Duriez.

149 4.3.2.2. Résultats relatifs aux mesures des paramètres de Duriez

4.3.2.2.1. Effets sur la stabilité au sens de Duriez du béton bitumineux

Les résultats relatifs à l’évolution des trois versions testées de la stabilité Duriez sont présentés à la Figure 4.22.

Figure 4.22 : Evolution de la stabilité Duriez du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus

(Légende : R _24a = air à 24 heures d’âge ; R _{(1+7) a} = air à 8 jours d’âge ; R (1 a + 7 e) = 1 jour air +7 jours immergé dans l’eau)

 Stabilité à 24 heures en air ambiant contrôlé

De ces résultats, on peut affirmer que, la stabilité du béton bitumineux à 24 heures en air ambiant contrôlé s’accroît avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques. Il est à remarquer que le taux de variation de la stabilité Duriez est d’environ 14,28 % pour une plage de teneurs en poudre de fondu de sachets plastiques incorporée de 0 à 20 %. Ainsi, le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur le comportement de la stabilité Duriez à 24 heures en ambiance d’air contrôlée (Y) en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance:

150

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,998.

 Stabilité à 8 jours en ambiance d’air contrôlée

A 8 jours d’âge et suite au maintien à l’air à la température de 18 °C, la stabilité du béton bitumineux s’accroît avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus.

Le taux de variation de la stabilité Duriez à 8 jours, dans ces conditions, est d’environ 24,64%, pour une plage de teneurs en poudre de sachets plastiques incorporée de 0 à 20 %.

Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur le comportement de la stabilité à 8 jours, en ambiance d’air contrôlée (Y) en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance :

214

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,990.

 Stabilité à 1jour en air contrôlé + 7 jours d’immersion en eau

A 8 jours d’âge, avec une conservation à l’air à la température de 18 °C pendant 24 heures et 7 jours d’immersion dans l’eau à la même température, le béton bitumineux déploie une stabilité qui s’accroît avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus.

Le taux de variation de la stabilité Duriez, dans ces conditions, est d’environ 29,04 %, pour une plage de teneurs en poudre de sachets plastiques incorporée de 0 à 20.

Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur le comportement de la stabilité à 8 jours d’âge, avec une conservation à l’air à la température de 18 °C pendant 24 heures et 7 jours d’immersion dans l’eau à la même température (Y), en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance :

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,991

De façon générale donc, nous pouvons affirmer que toutes les formes de la stabilité Duriez du béton bitumineux mesurées ont montré une croissance en fonction de l’augmentation de la teneur en poudre de fondu de déchets de sachets plastiques.

4.3.2.2.2. Effets du dope sur l’absorption d’eau du béton bitumineux

Sur la Figure 4.23, sont présentés les résultats de l’étude relative à l’évaluation de l’absorption d’eau du béton bitumineux dopé à la poudre de fondu de sachets plastiques. Pour 7 jours

151 d’immersion, comptés dès l’âge de 24 heures tel que recommandé par la norme, l’absorption d’eau du béton bitumineux diminue en fonction de l’augmentation de la teneur en poudre de fondu de déchets de sachets plastiques.

Figure 4.23 : Evolution du taux d’absorption d’eau Duriez à 1 jour en air contrôlé et 7 jours immergé à 18°C du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre de sachets

plastiques fondus

Les résultats présentés plus haut ont montré que toutes les formes de stabilité Duriez augmentent avec l’ajout au bitume de la poudre de sachets plastiques dans la plage de 0 à 20%. La diminution parallèle du taux d’absorption d’eau induite par le procédé ainsi mis en œuvre constitue alors un atout précieux. En technique routière, les liants hydrocarbonés ne sont utilisés que pour agglomérer des granulats, le but principal d’un béton bitumineux étant celui d’obtenir une cohésion efficace et d’assurer une rigidité élevée à la chaussée. Ce n’est donc qu’incidemment que leur imperméabilité apporte à la chaussée des qualités complémentaires. Par ailleurs, l’agent de déplacement le plus dangereux qui tente de se substituer au liant à la surface du granulat, c’est l’eau. Les prescriptions de Duriez, pour les pistes d’avions et les autoroutes, recommandent des valeurs de taux d’absorption inférieures à 4% lorsque le liant est du bitume. Ainsi, le bitume 50-70 retenu comme témoin dans le procédé développé ici, utilisé seul en qualité de liant bitumineux, a déjà satisfait à cette

152 exigence, avec un taux d’absorption d’eau de 1,68%. L’incorporation de la poudre de sachets plastiques a contribué à améliorer sa performance en réduisant de manière significative ce taux d’absorption d’eau: à 1,16% à teneur en poudre de sachets plastiques de 12% et à 1,02%

à teneur en poudre de sachets plastiques incorporée de 20%. Ainsi, le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur l’évolution de l’absorption d’eau (Y), en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus (X), peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance :

6798

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 1

4.3.2.2.3. Effets de l’incorporation du dope sur le coefficient de réduction

Le quotient rapporté à 100, entre la résistance (R’) à la compression après conservation à 18°C, 1 jour dans l’air contrôlé et 7 jours immergé dans l’eau et la résistance (R) à la compression à 8 jours d’âge conservé à 18°C à l’air libre, est un paramètre qui rend compte de l’influence de l’imbibition sur la résistance mécanique du béton bitumineux. Généralement, il se prescrit dans les cahiers de charges sous la forme R’/R > 0,7. Plus spécifiquement, il est recommandé des valeurs de R’/R > 0,8 pour les pistes d’avions et autoroutes, et de R’/R >

0,65 pour les routes secondaires. Le bitume témoin de grade 50/70 utilisé seul dans les expériences réalisées a permis d’atteindre un coefficient de réduction de 0,89. Ce qui témoigne de la relative bonne qualité des matériaux testés. Mais, l’introduction de la poudre de fondu de déchets de sachets plastiques a contribué encore à l’obtention de meilleurs résultats (Figure 4.24). Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur l’évolution du coefficient de réduction du béton bitumineux en fonction du taux

avec la valeur du coefficient de régression égale à : R² = 0,9888.

153 Figure 4.24 : Evolution du coefficient de réduction du béton bitumineux en fonction de la

teneur en fondu de sachets plastiques.

La dérivée première de la fonction ainsi exprimée est : 5568

. 0 0394 . 0

/dX  X

dY (28)

Elle s’annule et change de signe autour de la valeur de la teneur en poudre de fondu de sachets plastiques X=14. En effet, la valeur de dY/dX pour X=14,13197969 est 2.10^-10 et sa valeur pour X=14,13197970 est - 2.10^-10.

Dans une démarche consacrée à la quête de performance où la hausse du coefficient de réduction est a priori recherchée, le fléchissement de la courbe de tendance amène à se poser des questions. Cependant, il suffit d’examiner de près les valeurs de la stabilité qui ont conduit au calcul dudit coefficient pour en comprendre le comportement. On obtient, en effet, qu’à partir de 12% d’incorporation de poudre de sachets plastiques, la valeur de la résistance R’ après l’immersion des éprouvettes commence déjà à dépasser celle de la résistance R des éprouvettes non immergées confectionnées avec du bitume pur de référence 50-70, soit 72,65 contre 68,67 bar.

Cela montre bien qu’il ne s’agit donc pas d’une contre-performance. Nous devons plutôt y comprendre que le nouveau liant ainsi élaboré échappe à l’encadrement offert par les lois établies pour le bitume pur, non dopé. Il en découle alors que des investigations plus affinées

154 restent à réaliser afin de mieux baliser les résultats obtenus, si l’usage du dope fait en poudre de fondu de déchets de sachets plastiques était finalement déclaré concluant par nos travaux.

4.3.2.2.4. Effets du dope sur l’affaissement Duriez du béton bitumineux

Ce paramètre, encore appelé fluage par Duriez, mesure la déformation à la rupture de la hauteur de l’échantillon. Parmi les performances désirables pour les bétons bitumineux, il situe à 5%, la limite des bonnes performances relativement à ce paramètre. Il avertit que l’excès de fluage se manifeste par un manque de stabilité et entraîne un risque de déformation sous le trafic.

Le béton bitumineux élaboré à base du liant au bitume 50-70 pur a affiché un taux d’affaissement de 5,95%. Nous estimons qu’il y a là donc un risque évident de déformation de la chaussée sous le trafic. Par contre, le dopage du bitume 50-70 à la poudre de fondu de sachets plastiques a permis d’éliminer ce risque ainsi que le montrent les résultats présentés à la Figure 4.25.

Figure 4.25 : Evolution de l’affaissement du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus

En effet, d’après la Figure 4.25, déjà à partir d’une teneur de 8% en dope constitué de poudre de fondu de déchets de sachets plastiques, le taux d’affaissement du béton bitumineux découlant est retombé à 4,47%. Pour la teneur en poudre de 20%, le taux d’affaissement atteint la valeur de 3,35%.

155 Le modèle qui fixe, de manière adéquate, les données recueillies sur le taux d’affaissement du béton bitumineux en fonction de la teneur en poudre de sachets plastiques fondus, peut être représenté par l’équation de la courbe de tendance dont l’expression est :

9202

avec la valeur du coefficient de régression égale à R² = 0,9982.

Vu l’allure de cette courbe, nous pouvons dire que le risque de déformation du béton bitumineux sous contrainte (trafic) décroit avec l’augmentation de la teneur en poudre de sachets plastiques incorporée.

En conclusion, le dopage du bitume 50-70 à la poudre de fondu de déchets de sachets plastiques permet de réduire le risque de déformation du béton bitumineux sous le trafic. Il fait diminuer l’absorption d’eau et réduit la sensibilité à l’eau de la stabilité de ce matériau.

Comme nous avons pu nous en apercevoir, le procédé de dopage du bitume 50-70 à la poudre de sachets plastiques a été favorable pratiquement sur tous les tableaux de contrôle de la mise en œuvre du béton bitumineux.

Par ailleurs, d’autres informations sont souvent livrées par une chaussée revêtue déjà en service. Une des plus précieuses de ces informations est celle rapportée par l’essai d’extraction de Kumagawa qui atteste la bonne alliance technique ou le risque de ressuage entre granulat et liant au sein du corps de la chaussée.

4.3.2.2.3. Résultats et discussion des essais d’extraction Kumagawa

Pour le matériau à base du bitume 50-70 pur, les résultats des essais d’extraction sont ceux consignés dans le Tableau 4.6.

Tableau 4.6 : Teneur en liant obtenue par extraction réalisée sur un échantillon Marshall dosé à 5,8% de bitume 50-70 pur (témoin)

On peut y observer que le taux de liant extrait est de 6,22% et dépasse la limite acceptable qui est de 6%. Un risque de ressuage est alors à craindre pour une telle chaussée revêtue.

156 Il importe de rappeler que le taux de liant dans les agrégats du béton bitumineux était au départ de 5,8%. En retrouvant 6,22% à l’extraction, cela ne traduit nullement un excès de concentration en liant dans le matériau composite mis au point. En effet, dans la procédure et avant le deuxième passage à l’étuve, les opérations de lavage à l’eau et au savon puis le passage des eaux de lavage au tamis 0,08 mm, se soldent par le départ du filler des granulats.

Les 7,5% de filler, dans les granulats, n’ont donc pas participé à la masse des agrégats relevée à l’étape de l’évaluation de la masse des granulats secs numérotée 5 dans le Tableau 32.

Autrement dit, le taux de 6,22% se rapporte à 92,5% des granulats. Pour alors tenir compte

Autrement dit, le taux de 6,22% se rapporte à 92,5% des granulats. Pour alors tenir compte

Dans le document Utilisation des déchets plastiques dans la construction: (Page 160-0)