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Par Adel Nehaoua DECEMBRE 2009
Enrobé
S.E.T.Sétif : Système de Management de la Qualité (SMQ) Certifié ISO 9001 : 2000
Tel : 036.84.74.90 / 036.84.90.27 Fax : 036.84.74.88 Site web : www.sets.dz Email : [email protected]
SOCIETE D’ETUDES TECHNIQUES DE SETIF
Enrobé Sommaire
Société des Etudes Techniques Sétif S.E.T.S 2009 2
SOMMAIRE
ENROBE .................................................................................................................................................. 3
1. Introduction .............................................................................................................................. 3
2. Description générale ................................................................................................................. 3
3. Familles d'enrobés bitumineux ................................................................................................. 4 3. 1 Produits Chauds ............................................................................................................................................. 4
3.1.1 Béton bitumineux : ............................................................................................................................. 4 3.1.2 Grave bitume : ................................................................................................................................... 4 3.1.3 Autres : .............................................................................................................................................. 4
3. 2 Produits Froids ............................................................................................................................................... 5 3.2.1 Enrobé froid : ..................................................................................................................................... 5 3.2.2 Grave émulsion : ................................................................................................................................ 5 3.2.3 Autres : .............................................................................................................................................. 5
4. Technique ................................................................................................................................. 6 4. 1 Conception .................................................................................................................................................... 6 4. 2 Fabrication..................................................................................................................................................... 6
4.2.1 Alimentation : .................................................................................................................................... 6 4.2.2 Convoyage : ....................................................................................................................................... 6 4.2.3 Séchage : ............................................................................................................................................ 6 4.2.4 Malaxage : ......................................................................................................................................... 6 4.2.5 Adjonction des fines évaporées : ........................................................................................................ 7 4.2.6 Adjonction du bitume : ....................................................................................................................... 7 4.2.7 Stockage :........................................................................................................................................... 7 4.2.8 Chargement : ..................................................................................................................................... 7
4. 3 Transport et stockage .................................................................................................................................... 7 4. 4 Application .................................................................................................................................................... 8
5. Qualité ...................................................................................................................................... 9
6. Évolution et environnement ..................................................................................................... 9
LES ENROBES A HAUT MODULE ................................................................................................... 10
1. BBME (Bétons Bitumineux à Module Élevé ............................................................................ 10
2. EME Les enrobés à module élevés .......................................................................................... 11 2. 1 EME – dimensionnement ............................................................................................................................. 12 2. 2 EME - autres caractéristiques ....................................................................................................................... 13
2.2.1 Formulation ..................................................................................................................................... 13 2.2.2 Chantier ........................................................................................................................................... 13 2.2.3 Développement durable ................................................................................................................... 13
2. 3 EME historique ............................................................................................................................................ 14 2.3.1 Evolution de la grave-bitume ............................................................................................................ 14 2.3.2 1980 : Innovation des entreprises ..................................................................................................... 14 2.3.3 Généralisation des produits d’entreprise .......................................................................................... 14 2.3.4 Normalisation en 1991 ..................................................................................................................... 14
2. 4 EME -Retour d’expérience France ................................................................................................................ 15 2.4.1 Système de notation ........................................................................................................................ 15 2.4.2 Résultats .......................................................................................................................................... 15 2.4.3 Sur le comportement des EME ......................................................................................................... 15 2.4.4 Précautions d’emploi........................................................................................................................ 15
LES ENROBES A HAUT MODULE - CONCLUSION ....................................................................... 16
Enrobé
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Enrobé
Figure 1 Couche de fondation d'une route en enrobé de type grave bitume
1. Introduction
Un enrobé (ou enrobé bitumineux) est un mélange de graviers, sable et de bitume appliqué en
une ou plusieurs couches pour constituer la chaussée des routes.
2. Description générale
Un enrobé bitumineux est constitué de différents matériaux :
des granulats : graviers de diamètre supérieur à 80 micromètres.
des « fines » ou fillers : sables et poussières de section inférieure à 80 micromètres. Ces
éléments, présents naturellement en faible quantité dans les granulats, sont essentiels pour
réaliser l'enrobage du liant (le bitume) avec les granulats, car ce sont les fines qui agrègent
le bitume.
du liant hydrocarboné, composé essentiellement de bitume de nos jours.
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3. Familles d'enrobés bitumineux
Les différentes formules d'enrobés sont caractérisés par :
Leur granulométrie ;
Le type de liant et la teneur en liant ;
Le procédé de fabrication (chaud ou froid) ;
L'adjonction éventuelle de matériaux particuliers.
3. 1 Produits Chauds
Il s'agit des enrobés fabriqués à chaud (aux alentours de 180°C) et appliqués à chaud (aux alentours
des 150°C)
3.1.1 Béton bitumineux :
Enrobé riche en bitume, utilisé principalement pour les couches de roulement, c'est-à-dire
pour les couches supérieures de la chaussée. Les bétons bitumineux se classent en fonction
de leur granulométrie :
o Béton Bitumineux Ultra Mince (BBUM) : Épaisseur de couche de 2 cm, utilisé pour
les couches d'accrochage destinées à lier deux couches.
o Béton Bitumineux Très Mince (BBTM) : Épaisseur de couche de 2,5 cm. Très utilisé
en France pour les couches de roulement, elle permet de réaliser une couche d'usure
qui, après quelques années, pourra être rabotée et refaite.
o Béton Bitumineux Mince (BBM) : Épaisseur de couche de 3 à 5 cm.
o Béton Bitumineux Semi-Grenu (BBSG) : Très utilisé en France pour les couches de
roulement. Épaisseur de couche d'environ 6 cm.
3.1.2 Grave bitume :
Enrobé à plus faible teneur en liant (bitume) destiné aux couches de fondation ou d'assise
(sous-couches).
3.1.3 Autres :
On distingue également d'autres formules plus rarement utilisées :
Enrobé à Module Elevé (EME)
Enrobé drainant
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Enrobé avec adjonction de colorant
Enrobé avec adjonction de polyéthylène
Enrobé avec adjonction de verre pilé
Enrobé avec adjonction de matériau local.
3. 2 Produits Froids
Il s'agit d'enrobés fabriqués et appliqués à froid, par adjonction d'émulsion de bitume
garantissant la malléabilité du matériau.
3.2.1 Enrobé froid :
enrobé de faible granulométrie (0/4 ou 0/6 en principe) avec une forte teneur en liant et en
fines, généralement utilisé de manière temporaire pour permettre la circulation de véhicules sur
des voies en cours de travaux, ou encore pour reboucher des petites tranchées, trous, et nids
de poules sur des chaussées déformées. Cet enrobé est très utilisé au printemps en période de
dégel, pour réparer les détériorations de la chaussée dus au gel.
3.2.2 Grave émulsion :
Mélange de grave avec une faible proportion d'émulsion de bitume.
3.2.3 Autres :
Il existe aussi des enrobés bitumineux à froid qui sont destinés à la réalisation de couches de
roulement. Ce sont des enrobés hydrocarbonés à froid (non stockables) ou tous les granulats
sont recouverts de liant.
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4. Technique
4. 1 Conception
Voir les méthodes de Dimensionnement des structures de chaussées.
4. 2 Fabrication
Les enrobés sont fabriqués par une centrale d'enrobage (ou poste d'enrobage), à froid ou à
chaud.
Il existe des centrales fixes, situés généralement à proximité d'une carrière, ou mobiles,
principalement utilisées lors des grands travaux tels que la construction d'une autoroute.
Le processus de fabrication d'enrobé suit les étapes suivantes :
4.2.1 Alimentation :
Remplissage de trémies (« pré-doseurs ») avec les différentes sections de granulats, à l'aide d'un
chargeur ; Adjonction éventuelle de fillers.
4.2.2 Convoyage :
Les pré-doseurs déversent leur contenu à des vitesses différentes correspondant à la proportion
désirée par section de matériau (en fonction de la formule d'enrobé à produire), sur un tapis
convoyeur.
4.2.3 Séchage :
les matériaux sont enfournés dans le tambour malaxeur de la centrale, qui est un cylindre
pouvant mesurer plus de 10 mètres de long et 2 m de diamètre, animé par des galets provoquant
sa rotation, et disposant à l'autre extrémité d'un brûleur (généralement alimenté au fioul lourd
- qui est un produit d'une plus grande viscosité, qui peut être plus ou moins désoufré-), dont la
flamme peut mesurer plusieurs mètres. À l'entrée du tambour, et tout au long de leur
progression à l'intérieur de celui-ci, les matériaux sont séchés par la température de la flamme.
4.2.4 Malaxage :
Tout au long de leur progression, les matériaux sont mélangés grâce à la rotation du tambour
et des lames placées à l'intérieur.
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4.2.5 Adjonction des fines évaporées :
Les fumées issues du séchage sont filtrées et les fines contenues dans ces fumées sont
réinjectées dans le tambour afin de respecter la granulométrie initiale.
4.2.6 Adjonction du bitume :
Les matériaux parvenant à l'autre extrémité du malaxeur sont « enrobés » avec le bitume injecté
à l'aide d'une pompe selon la teneur désirée, et un dernier malaxage est effectué.
4.2.7 Stockage :
L’enrobé produit est ensuite stocké en trémies, soit à l'aide d'un chariot (ou skip) dans lequel
on déverse l'enrobé en sortie du malaxeur par gâchées, soit en continu à l'aide de tapis adaptés.
4.2.8 Chargement :
L’enrobé stocké est ensuite chargé dans les camions qui se placent sous les trémies de stockage,
ou se trouve une bascule.
4. 3 Transport et stockage
Les enrobés chauds sont transportés dans des camions disposant d'une benne munie de trappes
à l'arrière. La législation dans un grand nombre de pays occidentaux impose que les bennes
doivent être bâchées lors du transport d'enrobés chauds. Un enrobé stocké dans la benne d'un
camion bâché peut rester plusieurs heures à température, mais il est indispensable de
l'appliquer rapidement avant qu'il refroidisse (au-dessous de 130°C, un enrobé est très difficile
à travailler, et la qualité de l'application peut être remise en cause).
Pour réduire en partie le problème de refroidissement, le transport dans des bennes rondes avec
un calorifugeage (ex: laine de roche) assure un meilleur maintien de la température.
Les enrobés froids ou grave émulsions peuvent être stockés plusieurs semaines à l'abri des
intempéries.
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4. 4 Application
Figure 2 Un finisseur en cours d'application, on remarque le camion vidant sa benne d'enrobé dans la trémie
L'application de l'enrobé est effectuée, en fonction de la surface à couvrir :
manuellement, à l'aide de « râteaux », par la technique dite du « tirage au râteau ».
lorsque la surface est intermédiaire grâce à un accessoire monté sur mini-pelle.
à l'aide d'un finisseur (ou finisher).
À la suite de l'application, un compactage est assuré à l'aide d'un compacteur (les petits
compacteurs sont également nommés « cylindres »).
On peut appliquer seul l'enrobé à froid : une vidéo de l'application de l'enrobé à froid Rubis
(Rouge ou Noir) Enrobé Rubis de Celtivia
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5. Qualité
Tant au niveau de la fabrication qu'au niveau de l'application, les entreprises et les clients,
notamment les collectivités, effectuent un contrôle qualité. Les principaux essais effectués sont
les suivants :
Essais de résistance et de comportement en laboratoire lors de l'élaboration de nouvelles
formules d'enrobés (coefficient d'orniérage, ...)
Contrôle d'échantillons de bitume prélevés à l'approvisionnement des centrales (viscosité).
Analyse granulométrique, Hygrométrie, coefficient d'aplatissement, taux d'argile dans les
fines (valeur au bleu de méthylène) sur des échantillons de matériau prélevés à
l'approvisionnement des centrales.
Teneur en bitume et analyse granulométrique sur échantillons d'enrobé prélevés lors de
l'application (par un processus d'extraction de bitume et de lavage des matériaux au
perchloroéthylène.
Analyse de rugosité, compacité effectués sur la chaussée une fois l'application d'une couche
d'enrobée effectuée.
6. Évolution et environnement
Si la production et l'application d'enrobés bitumineux reste une activité extrêmement polluante,
certains efforts sont réalisés en vue :
de réduire les coûts de fabrication et de mise en œuvre.
de réduire les risques pour la santé des ouvriers travaillant sur les postes d'enrobage ou sur
les chantiers d'application.
de réduire la pollution générée.
Ces principales améliorations sont :
L'utilisation (de façon encore marginale) de liants de nature végétale substitués au bitume.
L'amélioration des liants, notamment grâce à l'apparition des bio-liants, afin de diminuer la
température de fabrication et d'application, ce qui a pour effet de libérer moins de vapeurs
nocives, et de réduire la consommation en énergie des centrales d'enrobage.
Le recyclage de plus en plus répandu d'enrobé rigidifié issu de rabotages de routes et de
déchets de poste.
L'amélioration de la productivité des centrales, visant à optimiser leur consommation
énergétique et à réduire la quantité de déchets en début et en fin de cycle de fabrication.
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Les enrobés à haut module
Du module de rigidité pour les chaussées souples
En couche de surface pour limiter l’orniérage, pour le renforcement
En assise de chaussée pour l’apport structurant
1. BBME (Bétons Bitumineux à Module Élevé
NF EN 13108-1 (ex- NF P 98-141)
Enrobés pour couches de surface, roulement ou liaison
Epaisseurs de mise en œuvre :
o 5 à 7 cm pour BBME 0/10
o 6 à 9 cm pour BBME 0/14
Trois classes selon leur comportement mécanique :
o Classe 1 : % ornière à 30000 cycles < 10 %
o Classe 2 : % ornière à 30000 cycles < 7.5 %
o Classe 3 : % ornière à 30000 cycles < 5%
Module : classe 1 >9000 MPa, classe 2 et 3 > 12000 MPa
Compacités sur chantier : 4 à 8% de vides
En général bitume dur (20/30) pur ou modifié => moins maniables
PMT (macrotexture) identiques à BBSG
Très bon comportement à l’orniérage, apport structurel pour le renforcement et bonne
résistance en fatigue.
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2. EME Les enrobés à module élevés
NF EN 13108-1 (ex- NF P 98-140)
Enrobé structurant pour assise de chaussée
Produit normalisé
o 6 à 8 cm pour EME 0/10
o 7 à 13 cm pour EME 0/14
o 9 à 15 cm pour EME 0/20
Deux classes selon la teneur en bitume
Classe 1 : 4.2 ppc environ (module de richesse 2.5)
Classe 2 : 5.6 ppc environ (module de richesse 3.4)
Compacités sur chantier : classe 1 <10% de vide, classe 2 < 6%
Module E > 14 000 MPa
Déformation
o 6 > 100 def (classe 1)
o 6> 130 def (classe 2)
Tenue à l’orniérage < 7,5 % à 30 000 cycles et 60 °C
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2. 1 EME – dimensionnement
t
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2. 2 EME - autres caractéristiques
2.2.1 Formulation
possibilité d’utilisation de granulats calcaires
teneur en sable élevée
possibilité de correction du grade du bitume par des additifs hydrocarbonés solides,
asphaltes naturels, gilsonite…
forte influence du liant sur la résistance à la fatigue
possibilité d’utilisation de liant modifié pour résistance à la fatigue > 150 def (procédés
spéciaux)
2.2.2 Chantier
Vérification de la formulation et des performances
Application en épaisseur constante
Moyens de compactage adaptés
2.2.3 Développement durable
enrobé très adapté à l’introduction d’agrégats d’enrobés recyclés à fort taux
Fort apport structurel, limitation de quantités utilisées
enrobé adapté à l’utilisation de procédés tiède de fabrication
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2. 3 EME historique
2.3.1 Evolution de la grave-bitume
Forte compacité (89 à 92%) pour la rigidité de l’enrobés
Augmentation des teneurs en bitume élevée (3,5 à 4,5%) pour la résistance à la fatigue
2.3.2 1980 : Innovation des entreprises
Utilisation d’un bitume dur (10/20) augmentation de la rigidité
Permet l’augmentation de la teneur en bitume (5,2 à 6,2 %) pour une résistance à la
fatigue améliorée
2.3.3 Généralisation des produits d’entreprise
Avis techniques à partir de 1988
2.3.4 Normalisation en 1991
1991 publication de la norme NF P 98-140
2006 normalisation du bitume dur
2007 norme européenne NF EN 13108-1 Actuellement
Diffusion internationale de la technique
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2. 4 EME -Retour d’expérience France
Par le réseau scientifique et technique français
Publié dans la note d’information du SETRA n°96 (1997)
Sélection de 50 chantiers réseau public issus de 15 ans d’application
Visites des chantiers : relevés de dégradations
Notation des chantiers
2.4.1 Système de notation
niveau 0: pas de dégradations
niveau 1: fissures sans gravité et peu nombreuses
niveau 2: faïençages et fissures nombreuses
FT: fissures transversales d’origine thermique
2.4.2 Résultats
Age Niv. 0 Niv. 1 Niv. 2 FT Total
2 à 6 ans 1 5 8 3 1 2 6
6 à 1 0 ans 5 5 4 0 1 4
1 0 a n s 1 3 3 1 7
2.4.3 Sur le comportement des EME
bonnes performances mécaniques
apport structurel important
bonne résistance à l’orniérage
pas de problèmes de fissuration thermique
2.4.4 Précautions d’emploi
support peu
déformable
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strict respect des épaisseurs
vérification des performances avec les matériaux du chantier
nécessité d’une couche de roulement
Les enrobés à haut module - conclusion
En couche de surface
o Lutte contre l’orniérage
o Renforcement par rechargement
En structure
o Fort pouvoir structurant
o Changer les habitudes de teneur en liant
o Bon retour d’expérience
o Economiquement rationnel
