Dr A. Vanelstraete

Centre de recherches routières

Sommaire

Expérience belge en matière de recyclage dans les enrobés et recommandations

Expérience acquise grâce au projet européen Paramix

Expérience belge en matière de recyclage

Situation actuelle Le recyclage va croissant, notamment en raison de l’augmentation des coûts des matériaux neufs des coûts élevés de mise en décharge de la tendance au développement durable

Quelques chiffres: 38% de production (certifiée) d’enrobés contenant

des recyclats % production d’enrobés avec recyclats par type de

mélange:26 %

62 %

0 %

0 %

BB – couche d’usure

BB – sous-couche

SMA

enrobé drainant

Expérience belge en matière de recyclage

Etude préliminaire

Maître Maître d’ouvraged’ouvrage

Etude préalableEtude préalable

EntrepreneurEntrepreneur

Traitement recyclatsTraitement recyclats

Essais sur recyclats Essais sur recyclats avant traitementavant traitement

- Nouveau tas- Tas existant- A concasser

- A vendre

FicheFiched’identificationd’identification

Maître d’ouvrageMaître d’ouvrageControle QControle Q

Expérience belge en matière de recyclage

Etude préalable effectuée par le maître d’ouvrage Etude de l’aspect visuel et de la structure, afin de définir des sections homogènes

Etude de la composition et de la qualité (1 carotte par 1000 m2, avec min. 3 et max. 10) Epaisseur de couche Présence de SAMI/treillis d’armature Teneur en liant Granulométrie Type de pierres Caractéristiques du liant (pen, AB, parfois IR): pen > 10 Détection de goudron: le recyclage de goudron n’est pas autorisé

→ Fiche d’identification pour l’entrepreneur

Expérience belge en matière de recyclage

Etude effectuée par l’entrepreneur avant mise en oeuvre

1 échantillon par 1000 tonnes Détermination de:

teneur en liant granulométrie et pourcentage de fines < 0.063 mm type de pierres caractéristiques du liant (pen, AB)

→ Critères d’homogénéité

CaractéristiqueEcart max. par

rapport à la moyenne

Teneur en liant 1 %

Fraction pierres 10%

Fraction fines (< 0.063) 3 %

Pen et A&B 10

Expérience belge en matière de recyclage

Réglementation actuellePourcentage (%) de bitume provenant des recyclats

Type de recyclats et méthode de recyclage

Sans réchauffage des recyclats

(introduction à froid)

Avec réchauffage des recyclats dans un tambour

parallèle

homogènesnon

homogèneshomogènes

non homogènes

Sous-couches en béton bitumineux

10 10 40 20

Couches d’usure en béton bitumineux

0 0 40 20

Couches d’usure en enrobé drainant ou SMA

DEFENDU

Expérience belge en matière de recyclage

Prescriptions et prestations Les prescriptions pour les enrobés contenant des recyclats sont identiques à celles pour les enrobés qui ne contiennent pas de recyclats: vides Marshall, stabilité, fluage et quotient (prescriptions en fonction

de la catégorie de trafic) p.ex. min. 10000 N de stabilité pour la catégorie de trafic la plus élevée

résistance à l’orniérage (wheel tracking LPC), prescriptions en fonction de la catégorie de trafic

p.ex. 5% d’orniérage à 50° après 30000 cycles pour la catégorie de trafic la plus élevée

Aucun problème pour satisfaire aux prescriptions, même pour les catégories de trafic les plus élevées: orniérage: très bon, même meilleur que pour les enrobés sans

recyclats (bitume dur)

Expérience belge en matière de recyclage

Influence sur les performances Après plus de 8 ans d’expérience en Belgique avec 40% de recyclage dans les couches inférieures: pas d’inconvénients particuliers

Récemment: avec un taux de recyclage élevé (40 %), quelques problèmes d’arrachement si les couches inférieures servent temporairement (en hiver) de couche d’usure

→ Problèmes d’adhésivité?

Expérience belge en matière de recyclage

Influence des recyclats sur l’adhérenceEssai Retained Marhall (avant et après immersion durant 48h dans de l’eau à 60°) pour un même mélange avec et sans recyclats

CaractéristiqueBB sans recyclats

BB avec recyclats

Avant:•Stabilité (N)•Fluage (mm)•Quotient (N/mm)

97803.2

3060

138702.9

4870

Après:•Stabilité (N)•Fluage (mm)•Quotient (N/mm)

88803.4

2650

113503.1

3730

Qaprès / Qavant (%) 91 % 82 %

On constate une résistance à l’eau moindre (adhérence réduite)en cas d’utilisation de recyclats

Expérience belge en matière de recyclage

Propositions pour un avenir proche Rendre obligatoire l’utilisation d’agents améliorant l’adhésivité, comme de l’hydroxyde de calcium

Introduction d’exigences pour les essais retained Marshall dans les prescriptions

Appliquer les règles de mélange pour le choix du nouveau bitume comme dans les normes EN Belgique: nouveau 50/70 + recyclats Europe: nouveau bitume + recyclats = 50/70

→ donc nouveau bitume plus mou

Expérience belge en matière de recyclage

Recommandations en matière de PmB Problèmes d’utilisation de recyclats à base de PmB par un tambour parallèle avec préchauffage: collage → mauvaise circulation ou blocage du tambour blocage du ventilateur à cause des vapeurs contenant du

PmB lorsque les recyclats sont chauffés plus fort: trop

d’émanations

Dès lors: mélanger les recyclats contenant du PmB à des recyclats

ne contenant pas de PmB (1/4) introduction à froid

Projet européen PARAMIX “Road Pavement Rehabilitation Techniques Using Enhanced Asphalt

Mixes”

11 partenaires provenant de 5 pays européens

Période: février 2001 – février 2004

Objectifs augmentation du recyclage lors de la fabrication

d’enrobés amélioration des méthodes de conception, de

fabrication et de mise en œuvre d’enrobés à base de matériaux recyclés

tant pour introduction à froid qu’à chaud

Paramix – recyclage à chaudAperçu des mélanges

Type de couche

Type d’enrobé % recyclage

Couche d’usure

SMA 0/1010 % RA

30 % RA

Sous-couche

Béton bitumineux 0/20

30 % RA

50 % RA

Sous-couche

EME 0/2030 % RA

50 % RA

Paramix – recyclage à chaudEtude en laboratoire

Qui: UPC (Espagne)CRRCEPSA-PROAS (Espagne)

Phases: Caractérisation des recyclats Sélection de nouveaux liants Formulation Essais sur les mélanges

→ fabrication et construction de sections expérimentales

Paramix – recyclage à chaudCaractéristiques des recyclats

Caractéristique Recyclage “A” Recyclage “B”

Provenant de Enrobé drainant Béton bitumineux

Recyclé dans SMA (10 et 30 %)Béton bitumineux et

EME (30 et 50%)

% de liant 4.7 4.3

Pen 8 9

A&B 77.5 72.5

PmB oui (type SBS) non

Paramix – recyclage à chaudSélection des liants neufs

Tant des liants ordinaires que des PmB

Etudier l’effet des agents réjuvénants

Choisir le liant neuf de façon à ce que le mélange

de bitume appartienne à la classe 35/50 pour le

béton bitumineux S20 et 50/70 pour les SMA

Sélection sur base d’essais rhéologiques avant

et après vieillissement: parmi 14 liants pour le S20 parmi 6 liants pour le SMA

Paramix – recyclage à chaudSélection des liants neufs

Choix des mélanges:

Enrobé visé % Recyclage Bitume neuf Pen

SMA 0/10

10 %PmB sans renewing agentsPmB avec 10% d’agents réjuvénants

8090

30 %PmB sans renewing agentsPmB avec 10% d’agents réjuvénants

111117

Béton bitumineux

0/20

30 %B70/100

PmB sans d’agents réjuvénants 9083

50 %B150/200

PmB sans d’agents réjuvénants PmB avec 20% d’agents réjuvénants

170155160

EME 0/20 30 % PmB 10/30 23

50 % PmB10/30 23

Paramix – recyclage à chaudFormulation des enrobés à l’aide du logiciel

PradoWin Formulation analytique selon la procédure CRR et le

logiciel PradoWin (formulation en volume) Introduction des caractéristiques des nouveaux matériaux et

recyclats Détermination de la granulométrie Fixation de la teneur en liant et estimation du pourcentage de

vides «Mise au point» à l’aide de quelques essais

Selon les spécifications espagnoles Afin de pouvoir comparer:

Pour différents % de recyclage: même granulométrie Par type de mélange: même teneur en liant

Paramix – recyclage à chaudFormulations

SMA S20 EME

% recyclage 10 % 30 % 30 % 50 % 30 % 50 %

% liant(sur 100% de granulats)

5.7 5.5 4.5 4.5 5.2 5.2

vides Marshall (%) 7.7 9.3 5.2 4.7 4.3 4.0

Spécif.: > 4 Spécif.: 4 - 6 Spécif.: 4 - 6

100

80

60

40

20

00 .01 0 .1 1 10

P radoW inM arsha ll

% de passant

tamis (mm)

SMA avec 30% RA

Paramix – recyclage à chaudCompactabilité à l’aide du compacteur giratoire

p = 600 kPa

Principe:

1.5

2

2.5

1 10 100 1000

Paramix – recyclage à chaudCompactabilité

Un bon compactage (comparable à celui des mélanges sans matériaux recyclés) est possible pour les mélanges à fort taux de recyclage

1

2

3

4

5

vides (%)

Nombre de girations

1. S20-30%, B80-1002. S20-30%, Pmb3. S20-50%, B150-2004. S20-50%, Pmb sans agents réj.5. S20-50%, Pmb avec agents réj.

Paramix – recyclage à chaudRésistance à l’orniérage

Selon prEN12697-22« large device »à 50°

1

23

4

5

Paramix – recyclage à chaudRésistance à l’orniérage

Très bonne résistance à l’orniérage.Meilleure classe d’après prEN12697-22: moins de 5% de profondeur d’ornière après 30000 cycles

Profondeur d’ornière (%)

Nombre de cycles

1. S20-30%, B80-1002. S20-30%, Pmb3. S20-50%, B150-2004. S20-50%, Pmb sans agents réj..5. S20-50%, Pmb avec agents réj..

Paramix – recyclage à chaudRésistance à la fissuration par fatigue

Essai de flexion 3 points

Paramix – recyclage à chaudRésistance à la fissuration par fatigue

Bonne résistance à la fissuration par fatigue, sauf pour les EME à base de bitumes durs

Number of cycles

0,00001

0,0001

0,001

0,01

1.000 10.000 100.000 1.000.000

NOMBRE DE CYCLES

AL

LO

NG

EM

EN

T IN

ITIA

L

30% B80/100

30% PmB10/30

50% PmB10/30

50% B150/200

30% PmB

50% PmB

0% B60/70

Paramix – recyclage à chaudExpériences acquises par rapport à la fabrication

Pour la fabrication avec recyclats type « A » contenant du SBS: adaptations au tambour sécheur dans la chambre de chauffe, afin d’éviter que le liant ne colle ou ne brûle

recyclats à 110°C Granulats à 200°C Mélange: 150 – 180°C (en fonction du liant)

Paramix – recyclage à chaudExpériences acquisesen matière de mise en oeuvre

Exécution réussie de toutes les sections expérimentales, sauf les SMA Exécution réussie de toutes les sections expérimentales, sauf les SMA avec 10% recyclats (le mélange est trop froid pour être compacté)avec 10% recyclats (le mélange est trop froid pour être compacté)

Type d’enrobé

% rec.

CoucheLongueur

(m)

SMA 0/1010 3 cm 310

30 3 cm 310

BB 0/20

30 10 cm 465

5015 cm

2 couches410

EME 0/20 30

15 cm2 couches

2 X 300

5015 cm

2 couches2 x 280

Couche d’usure de réf.

nihil 5 cm > 1 km

Sous-couche de réf.

nihil 5 en 10 cm > 1 km

Conclusions

Tant ces expériences que d’autres prouvent que de forts taux de recyclage sont possibles sans perte de performances, à condition d’observer les points suivants:

détermination et suivi des caractéristiques des recyclats

système/réglementation pour garantir la qualité, l’homogénéité et la constance, tant pour l’entrepreneur que le maître d’ouvrage

dispositions pour garantir l’adhésivité