CHAPITRE IV INFLUENCE DU DEGRÉ DE MÉLANGE SUR LES PERFORMANCES
III.3 Préparation des liants d’apports correspondant à chaque taux de recyclage
dénommer « formule à 45% ».
III.3 Préparation des liants d’apports correspondant à chaque taux de
recyclage
III.3.a Composition du liant d’enrobé recyclé
La formule a été choisie afin que
C
LAELER soit aussi proche que possible du taux de recyclage en granulatGER GAE
C
. La transition entre 20 % et 70 % de recyclage s’opère donc progressivement en termes de part de liant d’agrégats d’enrobé dans le liant de l’enrobé recycléC
LAELER. Aux taux de recyclage en granulatsC
GAEGER de 20%, 45% et 70%, sont respectivement associés des taux de recyclage en liantC
LAELER de 19,5%, 46,8% et 67%.III.3.b Détermination de la pénétrabilité des liants d’apport
1) Pénétrabilité résultante
Pour la formule à 20% de recyclage, la part de liant d’agrégats d’enrobé présent dans le liant de l’enrobé recyclé est de 19,5%. L’utilisation d’un bitume d’apport de type 35/50 et de pénétrabilité égale à 38,9 1/10mm permet, dans le cadre d’un mélange de 19,5 % de LAE et de 80,5 % de bitume 35/50, d’obtenir un liant possédant une pénétrabilité de 31,8 1/10mm. La pénétrabilité résultante du mélange est compatible avec l’usage
recherché et les performances attendues d’un BBME 0/10 (Delorme 2007).
Afin de permettre la comparaison des caractéristiques mécaniques en fonction du pourcentage de recyclage, les liants des enrobés recyclés des formules à 45 % et 70 % de recyclage doivent avoir une pénétrabilité de 31,8 1/10mm ; égale à la pénétrabilité du liant de l’enrobé recyclé pour la formule à 20 %.
2) Pénétrabilité des liants d’apport des enrobés recyclés aux taux de 45 % et 70 %
Les formules à 45 % et 70 % de recyclage contenant respectivement 46,8 % et 67 % de liant d’agrégats d’enrobé, les liants d’apport correspondant doivent avoir une pénétrabilité de 66,3 1/10mm et 173,2 1/10mm (Éq. I-1). Ces pénétrabilités sont fortement supérieures aux pénétrabilités des liants traditionnellement utilisés en technique routière.
III.3.c Simulation de l’évolution des caractéristiques des liants d’apport durant la fabrication de l’enrobé recyclé
L’étude mécanique qui sera présentée par la suite est un engagement important de moyens techniques et humains. Si l’on veut mettre en évidence la remobilisation du liant d’agrégats d’enrobé et étant donné que la gamme de température considérée est importante (de 110°C à 160°C), il est nécessaire de choisir un liant dont les caractéristiques sont peu influencées par la température de fabrication. Dans ce but, une étude de la susceptibilité des liants au durcissement durant la fabrication a été réalisée. Cette étude a été réalisée dans le cadre d’un questionnement plus large sur l’aptitude au vieillissement des liants d’apport et des liants d’enrobé
recyclés en fonction de leur composition. Les résultats de cette étude ainsi que la méthode utilisée sont présentés en Annexe XXIV.
Dans le cadre de cette étude, trois liants d’apport identifiés LA A, LA B et LA C sont comparés. Les liants LA A et LA B sont constitués en partie d’un additif destiné à modifier la pénétrabilité du liant d’agrégats d’enrobé et le liant LA C est un bitume pur de grade 160/220. Les caractéristiques de ces liants sont mesurées avant et après l’essai RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) (EN 12607-1 1999). Les résultats de cette étude montrent qu’un liant d’apport comportant un additif subit une forte évolution de ses caractéristiques de pénétrabilité et de température bille-anneau.
L’évolution des caractéristiques des liants sont représentées sur la figure Fig. IV-5. Sur cette figure, la gamme d’évolution des caractéristiques de pénétrabilité et la gamme d’évolution des températures bille-anneau permettent de représenter un rectangle caractéristique de chaque liant testé. La surface de ce rectangle est proportionnelle à l’importance de l’évolution des caractéristiques durant le vieillissement simulé.
L’évolution des caractéristiques du liant LA C (160/220) durant la fabrication en laboratoire des enrobés est suffisamment faible et peu dépendante de la température. Elle n’interférera donc pas dans l’interprétation des résultats des essais mécaniques qui seront réalisés par la suite. Il est préférable dans le cadre des essais présentés dans ce chapitre d’utiliser des liants d’apport composés de bitumes purs.
65,0
85,0
105,0
125,0
145,0
165,0
185,0
205,0
225,0
30,0
35,0
40,0
45,0
TBA (°C)50,0
Pen (1/10mm) LA A LA B LA CFig. IV-5 : évolution des caractéristiques des liants d’apports durant l’essai RTFOT simulant le vieillissement en centrale d’enrobage
III.3.d Fabrication des liants d’apport
Les liants d’apport devant être utilisés pour la réalisation des enrobés à 45 % et 70 % de recyclage doivent posséder des pénétrabilités de 66,3 1/10mm et 173,2 1/10mm. Ces liants ont été fabriqués par mélange d’un liant de grade 35/50 (38,9 1/10mm) avec un liant de grade 160/220 (178 1/10mm). Ces deux liants proviennent de la même raffinerie et du même pétrole brut. Le mélange de ces deux liants dans des proportions déterminées expérimentalement a permis d’obtenir trois lots de quinze kilogrammes de liant dont les pénétrabilités sont 66,2
1/10mm, 65,7 1/10mm et 65,8 1/10mm, ainsi que deux lots de quinze kilogrammes de liant dont les pénétrabilités
sont 170,2 1/10mm et 168,9 1/10mm. Les liants ainsi constitués ont été ensuite sous-échantillonnés en lots de
deux kilogrammes dans l’attente de leur utilisation.
IV Caractérisation des propriétés mécaniques des enrobés
recyclés
Au terme de la phase de préparation précédente, les matériaux sont prêts à être utilisés et des fiches de pesée précisent pour chaque taux de recyclage, la masse des constituants nécessaires à la fabrication des enrobés recyclés. Ces fiches sont présentées en Annexe XXVI.
IV.1
Fabrication des enrobés recyclés
IV.1.a Protocole de fabrication
Le protocole de fabrication des enrobés recyclés utilisés pour la fabrication des éprouvettes d’essai est celui présenté précédemment (page 75). Dans ce protocole, la température de chauffe des granulats d’apport
TGA est déterminée au moyen de l’équation Éq. I-4. Les températures de chauffe des liants d’apport utilisés pour
la fabrication d’enrobé recyclé à 20%, 45% et 70% sont respectivement de 160°C, 150°C et 140°C. Ces valeurs dépendent du grade des liants d’apport.
IV.1.b Malaxeurs utilisés
Les enrobés recyclés utilisés pour la confection des échantillons destinés aux mesures de résistances à l’orniérage (EN 12697-22 2007) et aux mesures de module en traction directes à 15°C (NF EN 12697-26 2004) sont réalisés dans un malaxeur thermorégulé de marque FREUNDL et de modèle GZM-12+. Ce malaxeur thermorégulé a une capacité nominale de 30 kg.
Les enrobés recyclés utilisés pour la confection des échantillons destinés aux mesures de résistance à la fatigue (EN 12697-24 2004) sont réalisés dans un malaxeur thermorégulé de marque FREUNDL et de modèle
GZM-30+. Ce malaxeur thermorégulé a une capacité nominale de 80 kg. Le système de malaxage est dans les
deux cas de type « malaxeurs à palettes horizontales » et la vitesse de rotation des palettes est réglée à 60 tours par minute. Ces paramètres permettent de supposer que le mélange des constituants se déroule de manière similaire dans les deux types de malaxeurs. Après une durée de malaxage égale à tm , le malaxage de