EP2084115A2 - Composition de beton roule compacte renforce de fibres comprenant des fraisats bitumineux et procede de realisation d'une chaussee a partir de ladite composition - Google Patents

Composition de beton roule compacte renforce de fibres comprenant des fraisats bitumineux et procede de realisation d'une chaussee a partir de ladite composition

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Publication number
EP2084115A2
EP2084115A2 EP07848350A EP07848350A EP2084115A2 EP 2084115 A2 EP2084115 A2 EP 2084115A2 EP 07848350 A EP07848350 A EP 07848350A EP 07848350 A EP07848350 A EP 07848350A EP 2084115 A2 EP2084115 A2 EP 2084115A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
concrete
composition
bituminous
aggregates
composition according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07848350A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benoît FICHEROULLE
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Cti Chaussees Techniques Innovation
Original Assignee
Cti Chaussees Techniques Innovation
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Filing date
Publication date
Application filed by Cti Chaussees Techniques Innovation filed Critical Cti Chaussees Techniques Innovation
Publication of EP2084115A2 publication Critical patent/EP2084115A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/065—Recycling in place or on the road, i.e. hot or cold reprocessing of paving in situ or on the traffic surface, with or without adding virgin material or lifting of salvaged material; Repairs or resurfacing involving at least partial reprocessing of the existing paving
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/10—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and cement or like binders
    • E01C7/12—Mortar-bound paving
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/012—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/60—Flooring materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a compacted rolled concrete composition reinforced with metal fibers and containing a variable proportion of recycled bituminous materials resulting from the deconstruction of roadways, as well as to a process for producing continuous pavements or industrial areas without attached from this composition.
  • BAC continuous reinforced concrete process
  • compacted rolled concrete compositions allow, for at least equal mechanical performance, a reduction in the cement content of the order of 20% because of both a reduction in the order 15% of the water content and also a higher density obtained by compaction with heavy equipment (and not by a mere pervibration with vibrating needles).
  • the lower water content makes it possible to use the material with an asphalt paver finisher, then compact it with a heavy vibratory compactor and a tire compactor usually weighing 3 tonnes per wheel.
  • the compacted rolled concrete has the advantage of an immediate lift which allows the traffic of the construction trucks: thus it is possible to implement the bituminous wearing course as soon as the compaction of the compacted concrete is finished, which makes it possible to open the pavement to the circulation as soon as the bituminous mix is cooled, that is to say after a very short delay of the order of 4 hours.
  • the consistency of the pervious cast concrete requires an implementation with the traditional techniques of slipping machine or vibrating rule and not allows re-circulation until after a sufficient setting time which is usually 7 days.
  • metal fibers used in perverted concrete in industrial slabs are most often drawn fibers, in particular hook fibers such as those marketed by Bekaert under the trademark “Dramix”, corrugated fibers such as those marketed by the company. Trefil Arbed or the total anchored fiber marketed under the trademark “Twincone” by Trefil Arbed.
  • the document EP 1 278 925 describes a compacted rolled concrete composition reinforced with metal fibers, for the realization of a continuous road without joint which offers good properties in terms of the number of cracks and control of the opening of these cracks.
  • This composition comprises metal fibers of a particular type, at a dosage of 30 kg to 40 kg per cubic meter of concrete.
  • Metal fibers are described in detail in this document and may be defined by the fact that they consist of substantially cylindrical son having a substantially straight longitudinal central portion extending on each side through a spacer portion of a portion of curved end whose shape is of the type which prevents the attachment of two neighboring fibers, said threads having a diameter of between 0.38 and 1.05 mm, a total length of between 19 and 80 mm, a length of the parts of end between 1.5 and 4 mm, a transverse offset between the central portion and each end portion of at least 0.75 mm, an obtuse angle of not more than 160 ° between each intermediate portion and the central portion , an obtuse angle between each intermediate portion and end portion, a minimum tensile strength of 900N / mm2.
  • the planed elements are therefore constituted in variable proportions, depending on the case and the type of pavement, bituminous materials from the wearing courses and basecoats of pavements, and possibly from materials treated with hydraulic binders from pavement foundation layers.
  • Bituminous blasting thus comes from the deconstruction of bituminous pavements for which the original material was manufactured in hot asphalt plants, with a bitumen dosage generally between 4.2% and 5% of the weight of aggregates.
  • Bituminous blasting is therefore composed of natural aggregates which remain coated with a film of bitumen.
  • bituminous blotches can be partially recycled for the manufacture of bituminous mixes in hot-mix asphalt plants, but generally at a maximum rate of 25% in most existing installations, with higher rates being possible. achieved with particular technologies, to date with a maximum of 35% to 50%. Indeed, the introduction of spoilage firstly poses material problems related to hot-dip tube technology and the limits of the corresponding device called ring recycling. In addition, the heating of the costs entails an aging of the bitumen whose mechanical properties are thus degraded. As a result, the quality criteria for the manufacture and implementation of hot-mix asphalt usually limit the maximum amount of recycled bituminous paste in the final mixture to a maximum of 25%.
  • the object of the invention is to provide a compacted rolled concrete composition containing bituminous blast which does not exhibit, at least, some of the aforementioned disadvantages of the prior art.
  • composition can be implemented with the asphalt mix application workshops, that is to say, finisher and compactors.
  • the reference in terms of evaluation of the control of cracking is the Technical Guide for the Maintenance of Concrete Pavements, published by the Roads and Highways Technical Service associated with the Central Bridges and Roads Laboratory (October 2002), which provides for different severity levels for slab beats measured between crack edges.
  • the beat is measured under the passage of a 13-tonne axle with roadside equipment called the Lacroix deflectograph.
  • Level 1 corresponding to the lowest severity for which no maintenance intervention is required, is set at a beat threshold of less than 20 hundredths of a millimeter.
  • the invention provides a fiber-reinforced compacted rolled concrete composition
  • a fiber-reinforced compacted rolled concrete composition comprising aggregates, a hydraulic binder and metal fibers, the hydraulic binder content being between 150 and 400 kg per cubic meter of concrete and the water content being between 90 and 160 liters per cubic meter of concrete, characterized in that said aggregates comprise bituminous blotches, the dosage of metal fibers being at most 25 kg per cubic meter of concrete.
  • the metal fibers are those described in EP 1 278 925, that is to say that they consist of substantially cylindrical son having a substantially rectilinear longitudinal central portion extending on each side via a intermediate portion of a curved end portion whose shape is of the type which prevents the attachment of two adjacent fibers, said wires having a diameter of between 0.38 and 1.05 mm, a total length of between 19 and 80 mm, a length of the end portions between 1.5 and 4 mm, a transverse offset between the central portion and each end portion of at least 0.75 mm, an obtuse angle of not more than 160 ° between each intermediate portion and the portion central, an obtuse angle between each intermediate portion and end portion, a minimum tensile strength of 900 N / mm 2 .
  • This composition makes it possible to recycle, in the cold, a high proportion of bituminous mix and thus requires only a limited consumption of new aggregates coming from the quarries.
  • bituminous materials manufactured in the HMA positions at a temperature generally on the order of 150 0 C without heating the aggregates in the present composition avoids the corresponding consumption of fuel or of natural gas.
  • a fiber dosage of less than or equal to 25 kg per cubic meter of concrete is sufficient to achieve the objective of satisfactory charge transfer and controlled cracking with a crack opening of less than 1 millimeter, without which it is necessary to implement the technique of continuous reinforced concrete.
  • the dosage of metal fibers is between 20 and 25 kg per cubic meter of concrete.
  • the aggregates comprise between 10% and 90% of bituminous straws.
  • the granular mixture comprises at least 40% of bituminous drums.
  • said aggregates comprise between 0% and 50% corrector sand.
  • said aggregates comprise between 0% and 50% of crushed cement concrete resulting from the demolition of pavements, buildings or various works.
  • the composition has a content of plasticizer adjuvant and / or retarder at most equal to 1, 8% by weight of hydraulic binder.
  • the concrete composition according to the invention offers a particularly advantageous behavior in terms of control of cracking. Specifically, the spacing between cracks is generally greater than 20 meters and the opening of these cracks varies between 0.2 mm and 1 mm maximum. Such cracking behavior allows good load transfer between cracks edges and thus avoids damage related to the so-called slabbing phenomenon frequently found on perverted concrete pavements.
  • the invention also provides a method for producing continuous pavements or industrial areas without joints, characterized in that it comprises the step of producing a compacted rolled reinforced concrete layer of fibers from the composition according to the invention above.
  • the method can be realized:
  • the on-site recycling comprises the steps of: - spreading metal fibers and a hydraulic binder on a road to be reconstructed comprising a bituminous material;
  • the method comprises the step of adding new aggregates, mills or recycled aggregates in the materials spread on the road to be rebuilt, in a proportion of between 10% and 90%.
  • the new aggregates comprise a correction sand.
  • the aggregates added comprise a proportion of crushed cement concrete from the demolition of pavements, buildings or various works.
  • FIGS. 1 and 2 are graphs showing the evolution of the mechanical properties of compositions according to embodiments of the invention, as a function of the rate of bituminous blasting.
  • Table I The study illustrated in Table I only deals with concrete matrices before the introduction of metal fibers, in order to isolate the phenomena related to the action of the bituminous mix in the aggregate mixture.
  • the compositions 2, 3 and 4 are formulated for the use of the metal fibers described in the document EP 1 278 925 and sold in particular by the company Bekaert under the trademark "Dramix 80/60".
  • the new aggregates are chippings with a granularity of 6/10 mm and 10/14 mm, with the addition of a 2/6 mm sand and a corrective sand 0 / 4 mm.
  • Corrective sand is a rolled river sand that serves both to optimize the grain size curve according to the French standard NF P 98-128 and to facilitate the compaction of the final material on site, the aim being to obtain the highest density possible for an increase in resistance.
  • the new granulate is the same 0/4 mm corrector sand as for compositions 2 and 3; bituminous drums come from a stock on a coating station, the granularity being 0/10 mm.
  • compositions 1 and 2 do not include bituminous blotches and are given for reference.
  • the composition 1 is a pervious cast concrete and the composition 2 is a compacted rolled concrete comprising a lower water dosage of 45 liters relative to the composition 1, a reduction of the water content of 28%.
  • the study illustrated in Table I thus confirms that, despite a lower cement dosage of 50 kg, a reduction of 15%, the resistance of the compacted rolled concrete, that is to say 4.5 MPa, is greater 25% to that of perverted cast concrete which is 3.4 MPa.
  • Composition 3 comprises 40% of bituminous blot in a formulation of new aggregates of compacted rolled concrete, resulting in a bitumen content of 2.05% in the mixture thus obtained.
  • Table I shows that the strength of the composition 3 is 2.54 MPa, a decrease of 44% compared to the composition 2 whose resistance is 4.5 MPa .
  • the modulus of elasticity also decreases by about 50% by comparing the two compositions 2 and 3.
  • the introduction of bituminous blot in proportion of 40% in a mixture of new aggregates therefore leads to reduce both the resistance and the modulus of elasticity by a factor of the order of 2.
  • Composition 4 comprises 90% bituminous blotches, ie 4.6% bitumen, in compacted rolled concrete. At the same dosage cement that the composition 1 which contains 100% new aggregates, Table I shows this time a decrease in strengths and modulus of elasticity in a factor of 3.
  • bituminous pavements in wearing course manufactured with 5% of grade 60/70 bitumen, have a modulus of elasticity in the range of 5,000 to 6,000 MPa at a temperature of 15 ° C and a dynamic test frequency of 10 Hz.
  • the low-bitumen manufactured at 4.2% or 4.5% of bitumen and used as a basecoat pavement have a module of the order of 9 000 MPa under the same test conditions.
  • high modulus bituminous mixes which are manufactured with 35/50 grade hard bitumens or with modified bitumens, for example by polymers. With modules of the order of 14,000 MPa under the above test conditions, high-modulus asphalt pavements reduce pavement base layer thicknesses because of their higher stiffness than conventional low-density asphalt pavements. .
  • FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings show the respective evolutions of the splitting resistances and the modulus of elasticity (in static compression at a temperature of 20 ° C.) of the various compositions 2 to 4 of the aforementioned Table I, as a function of the bituminous paste content.
  • a compacted rolled concrete dosed at 280 kg of cement and containing from 60% to 70% of bituminous drums, a bitumen content of the order of 3% to 3.5% has a modulus of elasticity, so a stiffness, close to that of a high-modulus bituminous mix generally dosed at 5% of bitumen.
  • This result is unexpected because according to the invention there is obtained a hybrid material, formulated with a relatively strong cement dosage and containing relatively little bitumen, which nevertheless shows a viscoelastic mechanical behavior close to that of a high modulus bituminous mix.
  • the material according to the invention is interesting because it has the same structural power, at the same time:
  • composition described in document EP 1 278 925 gives good results in terms of controlling cracking of pavements for a fiber dosage of the order of 30 to 40 kg per cubic meter of concrete.
  • a correlation has been observed between the stiffness of a material treated with a hydraulic binder (cement or blast furnace slag in particular) and its cracking behavior in pavements in service, with a decrease in cracking which is parallel to the decrease in the modulus of elasticity of the material.
  • compositions 3 and 4 make it possible to produce a compacted rolled concrete layer for continuous pavements or industrial areas without joints.
  • the thickness of the compacted rolled concrete layer is very close, within half a centimeter, to the thickness required for composition 2 described in document EP 1 278 925.
  • the thickness may be from 7 to 20 cm.
  • the compacted rolled concrete layer may be covered, for example, with a bituminous asphalt surface course selected, for example, for its ability to drain rain water and / or to limit the emission of noise.
  • hydraulic binder and new or recycled aggregates could be used, for example crushed cement concrete from the deconstruction of rigid pavements or other concrete structures.
  • levels of hydraulic binders, water and adjuvant can be modified, within limits allowing an implementation of the composition with the techniques generally used with compacted rolled concrete.
  • the fiber dosing means described in EP 1 324 865 can be installed on a self-propelled semi-trailer unit which allows it a high mobility. This is why the manufacture of the composition can be carried out using a recycling workshop in cold place of the roadway, by the use of the aforementioned dosing means for the fibers, associated with materials specifically adapted as for example the ARC 700 or the EMF 200 developed by the company Eiffage Travaux Publics or the MARINI CoId Recycler MCR 250 developed by the company FAYAT. These materials have the advantage of mobility while being equipped with a continuous mixer as that of the continuous plants described in the document EP 1 324 865. The judicious combination of these materials thus allows to obtain a good quality of mixing and drying.
  • the proportion of corrective sand is generally of the order of 10 to 20% in the granular mixture, which corresponds to a use of 80 to 90% of the materials of the site;
  • the spreading of the binder is carried out above the fiber-covered corrective sand layer, for example with ARC dosing equipment developed by the company Eiffage
  • Milling is performed on a variable thickness according to the sizing calculation of the roadway to be reinforced, for example using a machine marketed by Wirtgen.
  • the milling operation can also be carried out for example with a material of the ARC 700 type of the company Eiffage Travaux
  • this machine also ensures the mixing of the composition; e. mixing and implementation of the composition with, for example, EMF 200 material from Eiffage Travaux Publics or equivalent material such as MARINI CoId
  • Steps a. have. above ground recycling can be carried out successively without waiting time between them, this due to the immediate lift of the material according to the composition of the present invention, a material that allows the circulation of trucks and construction equipment for the implementation of the bituminous wearing course.
  • the pavement thus recycled can therefore be opened to traffic as soon as the wearing course is cooled, that is to say about half a day after the application of the latter.
  • the recycling in place also has the advantage of limiting transportation costs and fuel consumption by avoiding the displacement, by trucks, of the materials to be recycled to the plant and then their return to the site.

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Abstract

Composition de béton roulé compacté renforcé de fibres métalliques, comprenant des granulats et un liant hydraulique, la teneur en liant hydraulique étant comprise entre 150 et 400 kg par mètre cube de béton, la teneur en eau étant comprise entre 90 et 160 litres par mètre cube de béton, caractérisé par le fait que lesdits granulats comprennent des fraisâts bitumineux, le dosage en fibres métalliques étant d'au plus 25 kg par mètre cube de béton.

Description

COMPOSITION DE BÉTON ROULÉ COMPACTÉ RENFORCÉ DE FIBRES COMPRENANT DES FRAISATS BITUMINEUX ET PROCÉDÉ DE RÉALISATION D'UNE CHAUSSÉE
La présente invention se rapporte à une composition de béton roulé compacté renforcé par des fibres métalliques et contenant une proportion variable de matériaux bitumineux recyclés issus de la déconstruction de chaussées, ainsi qu'à un procédé de réalisation de chaussées continues ou d'aires industrielles sans joint à partir de cette composition. Pour réaliser une chaussée durable en béton coulé pervibré sans joints, il est connu un procédé, dit procédé de béton armé continu (BAC), dans lequel des barres d'acier, généralement de 16 mm de diamètre, sont raccordées les unes aux autres en continu sur toute la longueur de la chaussée. Une fois les barres d'acier posées, le béton est appliqué, généralement en utilisant une machine à coffrage glissant. Le béton armé continu reste cependant une technique lourde à mettre en œuvre et coûteuse.
Par comparaison avec les bétons coulés ou pervibrés, les compositions de béton roulé compacté permettent, pour des performances mécaniques au moins égales, une réduction du dosage en ciment de l'ordre 20% en raison à la fois d'une réduction de l'ordre de 15% de la teneur en eau et aussi d'une densité plus élevée obtenue par un compactage avec des engins lourds (et non pas par une simple pervibration avec des aiguilles vibrantes). La teneur en eau plus faible permet de mettre en œuvre le matériau avec un finisseur pour enrobés bitumineux, puis de le compacter à l'aide d'un compacteur vibrant lourd et d'un compacteur à pneus lesté généralement à 3 tonnes par roue. Le béton roulé compacté a pour avantage une portance immédiate qui autorise le trafic des camions de chantiers : ainsi il est possible de mettre en œuvre la couche de roulement bitumineuse dès la fin du compactage du béton compacté, ce qui permet d'ouvrir la chaussée à la circulation dès le refroidissement de l'enrobé bitumineux, c'est-à-dire après un délai très court de l'ordre de 4 heures. Par comparaison, la consistance du béton coulé pervibré nécessite une mise en œuvre avec les techniques traditionnelles de machine à coffrage glissant ou de règle vibrante et ne permet une remise sous circulation qu'après un temps de prise suffisant qui est généralement de 7 jours.
Dans les deux types de béton classique précités, il est connu d'insérer des fibres métalliques. Les fibres métalliques utilisées en béton coulé pervibré dans les dallages industriels sont le plus souvent des fibres tréfilées, notamment les fibres à crochets telles que celles commercialisées par la société Bekaert sous la marque "Dramix", les fibres ondulées telles que celles commercialisées par la société Trefil Arbed ou la fibre à ancrage dit total commercialisée sous la marque "Twincone" par la société Trefil Arbed.
Après renforcement par des fibres d'acier, les bétons traditionnels pervibrés ou coulés permettent de réaliser des dallages industriels (souvent couverts et donc moins soumis aux intempéries et aux variations de température que les chaussées) de grande dimension atteignant jusqu'à 2.000 m sans joints, les propriétés mécaniques des fibres permettant d'espacer les joints. Par contre, ces bétons n'ont pu jusqu'ici être utilisés efficacement pour la fabrication de chaussées continues sans joints, malgré l'intérêt présenté par une telle application. En effet, les dosages relativement élevés en ciment et en eau génèrent dans ces bétons un retrait hydraulique auquel vient s'ajouter le retrait thermique. Les contraintes mécaniques sont telles que les fibres ne parviennent pas à les contrôler. Il en résulte que les phénomènes de retrait du béton entraînent une fissuration nettement plus importante qu'en dallages, présentant un degré d'ouverture inacceptable dépassant le plus souvent 1 mm d'ouverture. Ainsi il est nécessaire de pratiquer des joints dans ces chaussées en béton de fibres pervibré afin de localiser les effets du retrait et de réduire les ouvertures de fissures, ce qui fait perdre les avantages économiques d'une chaussée continue et freine considérablement le développement des chaussées en béton coulé pervibré renforcé de fibres.
Le document EP 1 278 925 décrit une composition de béton roulé compacté renforcé de fibres métalliques, pour la réalisation d'une chaussée continue sans joint qui offre de bonnes propriétés en termes de nombre de fissures et de contrôle de l'ouverture de ces fissures. Cette composition comprend des fibres métalliques d'un type particulier, à un dosage de 30 kg à 40 kg par mètre cube de béton. Les fibres métalliques sont décrites en détail dans ce document et peuvent être définies par le fait qu'elles sont constituées par des fils sensiblement cylindriques comportant une partie centrale longitudinale sensiblement rectiligne se prolongeant de chaque côté par l'intermédiaire d'une portion intercalaire d'une partie d'extrémité recourbée dont la forme est du type qui interdit l'accrochage de deux fibres voisines, lesdits fils ayant un diamètre compris entre 0,38 et 1,05 mm, une longueur totale comprise entre 19 et 80 mm, une longueur des parties d'extrémité comprise entre 1,5 et 4 mm, un décalage transverse entre la partie centrale et chaque partie d'extrémité d'au moins 0,75 mm, un angle obtus inférieur ou égal à 160° entre chaque portion intercalaire et la partie centrale, un angle obtus entre chaque portion intercalaire et partie d'extrémité, une résistance à la traction minimale de 900N/mm2.
Ces fibres métalliques ont un coût relativement élevé de l'ordre de 1 000 € par tonne. Le dosage en fibres a donc une incidence significative sur le coût final de la composition de béton.
Par ailleurs, on sait qu'à partir du moment où une chaussée commence à présenter des dégradations significatives par fatigue mécanique des matériaux liés, il est nécessaire d'effectuer une opération lourde d'entretien qui peut être, soit un renforcement par ajout de matériaux supplémentaires, si du moins les contraintes du site l'autorisent, soit une reconstruction partielle ou totale à même niveau altimétrique, dans le cas notamment de présence de ponts qui ne permettent pas de surélever la route ou en site urbain. La reconstruction partielle ou totale de la chaussée nécessite, au préalable, une opération de déconstruction appelée fraisage (ou encore rabotage) des matériaux existants avec des machines très puissantes capables de travailler jusqu'à une profondeur dépassant 30 cm. Les éléments rabotés, appelés fraisâts, sont donc constitués en proportions variables, suivant les cas et le type de chaussée, de matériaux bitumineux issus des couches de roulement et des couches de base de chaussées, ainsi qu'éventuellement de matériaux traités aux liants hydrauliques issus des couches de fondation de chaussées. Les fraisâts bitumineux proviennent ainsi de la déconstruction des chaussées bitumineuses pour lesquelles le matériau initial a été fabriqué dans des postes d'enrobage à chaud, avec un dosage en bitume généralement compris entre 4,2 % et 5 % du poids des granulats. Les fraisâts bitumineux sont donc constitués de granulats naturels qui restent enrobés par un film de bitume.
Il est connu que les fraisâts bitumineux peuvent être partiellement recyclés pour la fabrication des enrobés bitumineux dans les postes d'enrobage à chaud, toutefois généralement à un taux maximum de 25 % dans la plupart des installations existantes, sachant que des taux plus élevés peuvent être atteints avec des technologies particulières, à ce jour avec un maximum de 35 % à 50 %. En effet, l'introduction de fraisâts pose tout d'abord des problèmes matériels liés à la technologie des tubes d'enrobage à chaud et aux limites du dispositif correspondant appelé anneau de recyclage. De plus, le chauffage des fraisâts entraîne un vieillissement du bitume dont les propriétés mécaniques se trouvent ainsi dégradées. En conséquence, les critères de qualité de fabrication et de mise en œuvre des enrobés à chaud imposent de limiter le plus souvent à 25 %, au maximum, le taux de fraisâts bitumineux recyclés dans le mélange final. Ceci signifie que la fabrication des enrobés bitumineux à chaud requiert au minimum 50 % de granulats neufs, issus de carrières, et le plus souvent au moins 75 %. En France, la production de fraisâts bitumineux provenant de la déconstruction des chaussées est estimée à au moins 2 millions de tonnes par an, dont environ 50 % sont recyclés. Dans de nombreux autres pays, la pratique du recyclage est moins répandue qu'en France en raison de la difficulté de gestion des contraintes diverses liées à la collecte et au transport des fraisâts jusqu'aux postes d'enrobage. Le résultat à l'international, par exemple en Chine où les structures de chaussées construites dans les dix dernières années ont été sous- dimensionnées et nécessitent des déconstructions/reconstructions généralisées notamment sur le réseau autoroutier existant, est une accumulation de dizaines de millions de tonnes de fraisâts. Ces matériaux, pourtant fabriqués avec des granulats neufs de haute qualité, ne sont donc pas valorisés mais sont simplement déposés, au mieux sur des aires de stockage mises en place à proximité des chantiers de reconstruction de chaussées, et au pire en décharge. Avec une composition de fraisâts bitumineux et de granulats neufs, la présence de bitume qui enrobe les granulats naturels, dans la partie fraisâts du mélange, provoque des modifications sensibles des liaisons liées à la prise hydraulique du liant. En effet, la prise se développe alors, non pas seulement entre granulats comme dans le cas des bétons traditionnels, mais aussi pour partie entre les films de bitume enrobant les fraisâts ou entre un film de bitume et un granulat neuf. Les caractéristiques mécaniques du film de bitume provoquent ainsi un effet viscoélastique comparable à celui qu'on trouve dans les matériaux bitumineux traditionnels et confèrent à la composition une relative souplesse, par opposition avec les liaisons hydrauliques beaucoup plus rigides observées dans les bétons de ciment. C'est pourquoi le module d'élasticité caractérisant la rigidité du matériau obtenu est nettement plus faible dans le cas des compositions contenant des fraisâts bitumineux, par comparaison avec les bétons coulés pervibrés ou les bétons roulés compactés contenant uniquement des granulats neufs. Par le brevet EP 1 634 858, on connaît l'introduction de fraisâts bitumineux dans des bétons traditionnels. De même, des essais de réalisation d'une chaussée continue sans joint avec une composition de béton coulé pervibré comprenant entre 10 % et 90 % de fraisâts bitumineux ont été réalisés. Toutefois ces essais n'ont pas donné de résultats satisfaisants en raison de l'apparition de fissures en nombre et en ouverture incompatibles avec une bonne tenue de la chaussée dans le temps sous trafic lourd. Ces essais ont été menés avec la contrainte d'utilisation d'un béton coulé pervibré et une formulation adaptée à la mise en œuvre avec une machine à coffrage glissant, c'est-à-dire avec des dosages élevés en eau et en liant hydraulique qui génèrent une forte fissuration comme vu précédemment. En conséquence, afin de pouvoir réaliser des chaussées continues sans joint avec ce type de composition, il est nécessaire d'ajouter des armatures métalliques permettant de contrôler la fissuration, ce qui ramène à l'utilisation de la technique coûteuse et lourde à mettre en œuvre du béton armé continu.
L'invention vise à fournir une composition de béton roulé compacté contenant des fraisâts bitumineux qui ne présente pas, au moins, certains des inconvénients précités de l'art antérieur.
Un autre objectif de la présente invention est que la composition puisse être mise en œuvre avec les ateliers d'applications des enrobés bitumineux, c'est-à-dire finisseur et compacteurs. La référence en termes d'évaluation du contrôle de la fissuration est le Guide Technique pour l'Entretien des chaussées en béton, édité par le Service Technique des Routes et Autoroutes associé au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (octobre 2002), qui prévoit différents niveaux de gravité pour les battements de dalles mesurés entre bords de fissures. Le battement est mesuré sous le passage d'un essieu de 13 tonnes avec un équipement d'auscultation de chaussées appelé déflectographe Lacroix. Le niveau 1, correspondant à la gravité la plus faible pour lequel aucune intervention d'entretien n'est requise, est fixé à un seuil de battement inférieur à 20 centièmes de millimètre. L'expérience des chaussées en service sous trafic lourd montre que ce niveau de battement de dalles ne peut être obtenu que pour des fissures dont l'ouverture est inférieure à 1 millimètre : dans ce cas, le transfert de charge entre bords de fissures est assuré par les granulats engrenés dans la fissure, et non pas par les aciers dans le cas où on est en présence d'un béton armé continu ou d'un béton roulé compacté renforcé par des fibres d'acier suivant le document EP 1 278 925.
Pour cela, l'invention fournit une composition de béton roulé compacté renforcé de fibres comprenant des granulats, un liant hydraulique et des fibres métalliques, la teneur en liant hydraulique étant comprise entre 150 et 400 kg par mètre cube de béton et la teneur en eau étant comprise entre 90 et 160 litres par mètre cube de béton, caractérisée par le fait que lesdits granulats comprennent des fraisâts bitumineux, le dosage en fibres métalliques étant d'au plus 25 kg par mètre cube de béton. Les fibres métalliques sont celles décrites dans le document EP 1 278 925, c'est-à-dire qu'elles sont constituées par des fils sensiblement cylindriques comportant une partie centrale longitudinale sensiblement rectiligne se prolongeant de chaque côté par l'intermédiaire d'une portion intercalaire d'une partie d'extrémité recourbée dont la forme est du type qui interdit l'accrochage de deux fibres voisines, lesdits fils ayant un diamètre compris entre 0,38 et 1,05 mm, une longueur totale comprise entre 19 et 80 mm, une longueur des parties d'extrémité comprise entre 1,5 et 4 mm, un décalage transverse entre la partie centrale et chaque partie d'extrémité d'au moins 0,75 mm, un angle obtus inférieur ou égal à 160° entre chaque portion intercalaire et la partie centrale, un angle obtus entre chaque portion intercalaire et partie d'extrémité, une résistance à la traction minimale de 900 N/mm2.
Cette composition permet de recycler, à froid, une proportion élevée de fraisâts bitumineux et ne nécessite donc qu'une consommation limitée de granulats neufs issus des carrières. De plus et comparativement aux matériaux bitumineux fabriqués dans les postes d'enrobage à chaud à une température généralement de l'ordre de 1500C, l'absence de chauffage des granulats dans la présente composition permet d'éviter la consommation correspondante de fuel ou de gaz naturel. Enfin, avec cette composition, un dosage en fibres inférieur ou égal à 25 kg par mètre cube de béton suffit pour parvenir à l'objectif de transfert de charge satisfaisant et de fissuration contrôlée avec une ouverture de fissures inférieure à 1 millimètre, sans qu'il soit nécessaire de mettre en œuvre la technique du béton armé continu. Avantageusement, le dosage en fibres métalliques est compris entre 20 et 25 kg par mètre cube de béton.
De préférence, les granulats comprennent entre 10 % et 90 % de fraisâts bitumineux. Selon un mode de réalisation particulier, le mélange granulaire comprend au moins 40 % de fraisâts bitumineux. Dans un mode de réalisation, lesdits granulats comprennent entre 0 % et 50 % de sable correcteur.
Dans un mode de réalisation, lesdits granulats comprennent entre 0 % et 50 % de béton de ciment concassé issu de la démolition de chaussées, bâtiments ou ouvrages divers. De préférence, la composition présente une teneur en adjuvant plastifiant et/ou retardateur au plus égale à 1 ,8 % en poids de liant hydraulique.
La composition de béton suivant l'invention offre un comportement particulièrement avantageux en termes de contrôle de la fissuration. Plus précisément, l'espacement entre fissures est généralement supérieur à 20 mètres et l'ouverture de ces fissures varie entre 0,2 mm et 1 mm au maximum. Un tel comportement à la fissuration autorise un bon transfert de charges entre bords de fissures et permet ainsi d'éviter les dégradations liées au phénomène dit de battement de dalles fréquemment constaté sur les chaussées en béton coulé pervibré. L'invention fournit également un procédé de réalisation de chaussées continues ou d'aires industrielles sans joint, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape de réalisation d'une couche de béton roulé compacté renforcé de fibres à partir de la composition selon l'invention ci-dessus.
Par exemple, le procédé peut être réalisé :
- soit par une fabrication en centrale à béton continue et le moyen de dosage des fibres métalliques décrits tous deux dans le document EP 1 324 865. Dans ce cas, la mise en œuvre du matériau ainsi fabriqué est effectuée avec un atelier pour enrobés bitumineux comportant un finisseur et des compacteurs ;
- soit par un recyclage en place de la chaussée sur site.
De préférence, le recyclage en place sur site comprend les étapes consistant à : - épandre des fibres métalliques et un liant hydraulique sur une chaussée à reconstruire comprenant un matériau bitumineux ;
- fraiser ladite chaussée à reconstruire, de manière à obtenir une composition comprenant des fraisâts bitumineux, un liant hydraulique et des fibres métalliques ; - malaxer puis compacter ladite composition de manière à obtenir ladite couche de béton roulé compacté.
Selon ces caractéristiques, on réalise un recyclage sur site des fraisâts bitumineux, ce qui présente l'avantage de limiter à la fois la consommation d'agrégats neufs, la quantité de matériau à transporter et le stockage ou la mise en décharge des matériaux constitutifs de la chaussée existante.
Dans un mode de réalisation, le procédé comprend l'étape consistant à ajouter des granulats neufs, des fraisâts ou des granulats recyclés dans les matériaux épandus sur la chaussée à reconstruire, dans une proportion comprise entre 10 % et 90 %.
Dans un mode de réalisation, les granulats neufs comprennent un sable correcteur.
Dans un mode de réalisation, les granulats ajoutés comprennent une proportion de béton de ciment concassé issu de la démolition de chaussées, bâtiments ou ouvrages divers. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en références aux dessins annexés.
Sur ces dessins, les figures 1 et 2 sont des graphes représentant l'évolution des propriétés mécaniques de compositions selon des modes de réalisation de l'invention, en fonction du taux de fraisâts bitumineux.
Dans le cadre de la présente invention, différentes compositions de béton coulé pervibré et de béton roulé compacté ont été étudiées selon le Tableau I, avec pour chaque composition une courbe granulométrique ajustée à la courbe moyenne donnée par le fuseau de spécifications de la norme française NF P 98-128.
Tableau I L'étude illustrée par le tableau I porte uniquement sur des matrices de béton avant l'introduction de fibres métalliques, ceci afin d'isoler les phénomènes liés à l'action des fraisâts bitumineux dans le mélange de granulats. Néanmoins les compositions 2, 3 et 4 sont formulées pour l'utilisation des fibres métalliques décrites dans le document EP 1 278 925 et commercialisées notamment par la société Bekaert sous la marque « Dramix 80/60 ».
Dans le cas des compositions 1, 2 et 3, les granulats neufs sont des gravillons avec une granularité 6/10 mm et 10/14 mm, avec l'ajout d'un sable 2/6 mm et d'un sable correcteur 0/4 mm. Le sable correcteur est un sable roulé de rivière qui sert à la fois à optimiser la courbe granulométrique suivant la norme française NF P 98-128 et à faciliter le compactage du matériau final sur chantier, le but étant d'obtenir une densité la plus élevée possible pour une augmentation de la résistance. Dans le cas de la composition 4, le granulat neuf est le même sable correcteur 0/4 mm que pour les compositions 2 et 3 ; les fraisâts bitumineux proviennent d'un stock sur un poste d'enrobage, la granularité étant 0/10 mm.
Dans chaque composition ci-dessus, on a utilisé comme liant hydraulique un ciment CEM II/B 32.5. Le dosage en adjuvant plastifiant/retardateur est de 0,4 % du poids du ciment.
Les compositions 1 et 2 ne comprennent pas de fraisâts bitumineux et sont données à titre de référence. La composition 1 est un béton coulé pervibré et la composition 2 est un béton roulé compacté comprenant un dosage en eau inférieur de 45 litres par rapport à la composition 1, soit une réduction de la teneur en eau de 28 %. L'étude illustrée par le tableau I confirme ainsi que, malgré un dosage en ciment inférieur de 50 kg, soit une réduction de 15 %, la résistance du béton roulé compacté, c'est-à-dire 4,5 MPa, est supérieure de 25 % à celle du béton coulé pervibré qui est de 3,4 MPa.
La composition 3 comprend 40 % de fraisâts bitumineux dans une formulation de granulats neufs en béton roulé compacté, d'où un taux de bitume de 2,05 % dans le mélange ainsi obtenu. Avec le même dosage en ciment que la composition 2, le tableau I montre que la résistance de la composition 3 est de 2,54 MPa, soit une diminution de 44 % par rapport à la composition 2 dont la résistance est de 4,5 MPa. De même, le module d'élasticité diminue lui aussi d'environ 50 % en comparant les deux compositions 2 et 3. A même dosage en ciment, l'introduction de fraisâts bitumineux en proportion de 40 % dans un mélange de granulats neufs aboutit donc à réduire à la fois la résistance et le module d'élasticité par un facteur de l'ordre de 2.
La composition 4 comprend 90 % de fraisâts bitumineux, soit 4,6 % de bitume, dans un béton roulé compacté. A même dosage en ciment que la composition 1 qui contient 100 % de granulats neufs, le tableau I montre cette fois une diminution des résistances et des modules d'élasticité dans un facteur 3.
Les calculs de dimensionnement démontrent que la diminution de la rigidité des matériaux des compositions 3 et 4, parallèlement à la diminution de leur résistance, permet de diminuer la contrainte de traction par flexion sous charges lourdes et ainsi de conserver la même épaisseur de matériau que dans le cas de la composition 2 qui comprend 100 % de granulats neufs.
Il est connu, dans la méthode française de dimensionnement des chaussées et à travers de nombreuses études croisées à l'international, que les enrobés bitumineux en couche de roulement, fabriqués avec 5% de bitume de grade 60/70, ont un module d'élasticité de l'ordre de 5 000 à 6 000 MPa à une température de 15°C et à une fréquence d'essai dynamique de 10 Hz. De même, les graves-bitume fabriquées à 4,2 % ou 4,5 % de bitume et utilisées en couche de base des chaussées ont un module de l'ordre de 9 000 MPa dans les mêmes conditions d'essais. Sont connus également les enrobés bitumineux à module élevé qui sont fabriqués avec des bitumes durs de grade 35/50 ou avec des bitumes modifiés, par exemple par des polymères. Avec des modules de l'ordre de 14 000 MPa dans les conditions d'essais précitées, les enrobés à module élevé permettent ainsi de réduire les épaisseurs de couches de base de chaussées en raison de leur rigidité plus grande que celle des graves-bitume traditionnelles.
Les figures 1 et 2 des dessins annexés montrent les évolutions respectives des résistances en fendage et des modules d'élasticité (en compression statique à une température de 200C) des différentes compositions 2 à 4 du tableau I précité, ceci en fonction de la teneur en fraisâts bitumineux. A la réserve près des conditions d'essais qui ne sont pas exactement les mêmes dans les deux cas mais restent toutefois comparables, on constate qu'un béton roulé compacté dosé à 280 kg de ciment et contenant de 60 % à 70 % de fraisâts bitumineux, soit une teneur en bitume de l'ordre de 3 % à 3,5 %, présente un module d'élasticité, donc une rigidité, voisine de celle d'un enrobé bitumineux à module élevé généralement dosé à 5 % de bitume. Ce résultat est inattendu car on obtient suivant l'invention un matériau hybride, formulé avec un dosage en ciment relativement fort et contenant relativement peu de bitume, qui montre pourtant un comportement mécanique viscoélastique proche de celui d'un enrobé bitumineux à module élevé.
Mécaniquement parlant, le matériau suivant l'invention est intéressant car il a le même pouvoir structurel, à la fois :
- qu'un béton roulé compacté fabriqué avec des granulats neufs,
- et aussi qu'un enrobé à module élevé qui constitue, à ce jour, le produit structurellement le plus performant parmi l'ensemble des matériaux bitumineux existants.
La composition décrite dans le document EP 1 278 925 donne de bons résultats en termes de contrôle de la fissuration des chaussées pour un dosage en fibres de l'ordre de 30 à 40 kg par mètre cube de béton. Or une corrélation a été constatée entre la rigidité d'un matériau traité avec un liant hydraulique (ciment ou laitier de haut fourneau notamment) et son comportement à la fissuration dans les chaussées en service, avec une diminution de la fissuration qui est parallèle à la diminution du module d'élasticité du matériau. Dans le cas de la présente invention et par comparaison avec les bétons roulés compactés fabriqués avec des granulats neufs décrits dans le document EP 1 278 925, l'introduction de fraisâts bitumineux, le caractère viscoélastique du matériau final et la réduction correspondante du module d'élasticité dans la composition ainsi obtenue aboutissent à une réduction sensible du nombre et des ouvertures de fissures.
Ceci est démontré in situ dans le comportement des chaussées à la fissuration. En effet, pour un dosage en fibres de 30 kg par mètre cube de béton, les auscultations effectuées sur les chantiers en service depuis l'année 2000 montrent que les compositions dosées à 280 kg de ciment par mètre cube de béton fabriqué avec granulats neufs décrites dans le document précité EP 1 278 925 donnent des résultats satisfaisants en termes de contrôle de la fissuration des chaussées, c'est- à-dire des ouvertures de fissures inférieures à 1 mm et des battements inférieurs à 20 centièmes de millimètre entre bords de fissures sous l'essieu de 13 tonnes. Toutefois, avec une couche de roulement en béton bitumineux mince de 4 cm d'épaisseur (grade de bitume 35/50) recouvrant ces compositions de EP 1 278 925, la plus grande partie des fissures a traversé la couche de roulement bitumineuse et est apparue de façon visible à la surface de la chaussée dès la fin du premier hiver ayant suivi la mise en œuvre de la dite composition. Par comparaison, dans le cas de la présente invention, avec le même dosage en ciment de 280 kg et la même qualité de ciment que dans l'exemple précité suivant le document EP 1 278 925 mais avec un dosage en fibres limité à seulement 20 kg par mètre cube de béton, les chantiers réalisés suivant la composition 3 ci-dessus de la présente invention, c'est-à-dire avec 40 % de fraisâts bitumineux dans le mélange granulaire, ne laissent apparaître aucune fissure visible qui, dès le premier hiver, aurait traversé la couche de roulement de seulement 2,5 cm de béton bitumineux très mince fabriqué avec le même grade de bitume 35/50. Ces premiers résultats sur le terrain viennent confirmer la corrélation expérimentale entre, d'une part le caractère visco-élastique d'un matériau contenant au moins 25 % d'agrégats bitumineux traité au ciment et, d'autre part, son comportement à la fissuration dans les chaussées. D'autres chantiers seront réalisés et auscultés, cette fois avec des compositions comprenant des taux de fraisâts plus élevés jusqu'à la composition 4 ci-dessus à 90 % de fraisâts. Un programme de recherche ambitieux, d'une durée de quatre ans, va démarrer en France à l'automne 2007 et comprend des essais de laboratoire en fatigue et en module dynamique, une section expérimentale au Manège de fatigue du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées et un ensemble complet d'auscultations sur chantiers. Ce programme a pour objet de quantifier précisément l'incidence du dosage à la fois en fraisâts bitumineux et en fibres d'acier sur les performances mécaniques du matériau suivant la présente invention, ainsi que le contrôle de la fissuration dans les chaussées correspondantes.
Dès à présent, les auscultations sur chantiers mettant en œuvre la présente invention, avec l'introduction de fraisâts bitumineux dans le mélange granulaire, montrent la possibilité de diminuer le dosage en fibres et de le ramener à 25 kg ou même 20 kg par mètre cube de béton. Malgré la réduction du dosage en fibres, le résultat obtenu sur chantiers est au moins aussi satisfaisant, en termes de nombre de fissures, d'ouvertures de fissures et de battement des bords de fissures, que celui obtenu avec les compositions avec granulats neufs décrites dans le document EP 1 278 925.
On considère donc que l'introduction de 25 % à 90 % de fraisâts bitumineux dans une composition de béton roulé compacté suivant le document EP 1 278 925 permet de réduire respectivement d'au moins 15 % à 30 % le dosage en fibres nécessaire pour assurer un contrôle satisfaisant de la fissuration du matériau de chaussée. Par comparaison avec les techniques concurrentes, une réduction du dosage en fibres a des effets économiques significatifs qui sont favorables à la compétitivité du matériau final ainsi obtenu. On rappelle également que la présente invention s'inscrit dans une démarche de développement durable en limitant à la fois les prélèvements de granulats neufs dans les carrières, ainsi que les consommations de combustible fossile liées au transport et au chauffage des fraisâts bitumineux dans les techniques traditionnelles d'enrobage à chaud.
Les compositions 3 et 4 permettent de réaliser une couche de béton roulé compacté pour chaussées continues ou aires industrielles sans joint. Avec ces compositions, l'épaisseur de la couche de béton roulé compacté est très proche, à un demi-centimètre près, de l'épaisseur requise pour la composition 2 décrite dans le document EP 1 278 925. Par exemple l'épaisseur peut être de 7 à 20 cm.
La couche de béton roulé compacté peut être recouverte par exemple d'une couche de roulement en enrobé bitumineux, sélectionné par exemple pour ses capacités à drainer l'eau de pluie et/ou à limiter l'émission de bruit.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux compositions 3 et 4 ci-dessus.
En particulier, d'autres types de liant hydraulique et de granulats neufs ou recyclés pourraient être utilisés, par exemple du béton de ciment concassé issu de la déconstruction de chaussées rigides ou d'autres ouvrages en béton. Les teneurs en liant hydraulique, en eau et en adjuvant peuvent être modifiées, dans des limites permettant une mise en œuvre de la composition avec les techniques généralement utilisées avec du béton roulé compacté.
On décrit maintenant un exemple de procédé de réalisation d'une chaussée continue sans joint, utilisant une composition selon un mode de réalisation de l'invention. Plus précisément, il s'agit d'un procédé de reconstruction d'une chaussée, avec un recyclage en place sur site des fraisâts bitumineux.
Le moyen de dosage de fibres décrit dans le document EP 1 324 865 peut être installé sur un ensemble semi-remorque autonome qui lui autorise une grande mobilité. C'est pourquoi la fabrication de la composition peut être effectuée à l'aide d'un atelier de recyclage en place à froid de la chaussée, par l'utilisation du moyen de dosage précité pour les fibres, associé à des matériels spécifiquement adaptés comme par exemple l'ARC 700 ou l'EMF 200 développés par la société Eiffage Travaux Publics ou le MARINI CoId Recycler MCR 250 développé par la société FAYAT. Ces matériels ont pour avantage la mobilité tout en étant équipés d'un malaxeur en continu comme celui des centrales continues décrites dans le document EP 1 324 865. L'association judicieuse de ces matériels permet donc d'obtenir une bonne qualité de malaxage et d'intégration des fibres pour la fabrication et la mise en œuvre de la composition précitée sur le site du chantier, avec les étapes de réalisation suivantes : a. épandage d'un sable correcteur sur la chaussée à recycler, à l'aide d'un camion gravillonneur, le but étant d'apporter une fraction sableuse supplémentaire de façon à obtenir une courbe granulométrique permettant d'optimiser les performances du mélange granulaire traité avec un liant hydraulique. La proportion de sable correcteur est généralement de l'ordre de 10 à 20 % dans le mélange granulaire, ce qui correspond à une utilisation de 80 à 90 % des matériaux du site ; b. épandage des fibres sur le sable correcteur avec l'ensemble semi-remorque portant le matériel décrit dans le document EP 1 324 865 ; c. épandage du liant hydraulique et de l'adjuvant plastifiant- retardateur décrits dans le document EP 1 278 925. L 'épandage du liant est réalisé au-dessus de la couche de sable correcteur recouvert de fibres, par exemple avec le matériel ARC Dosage développé par la société Eiffage
Travaux Publics ou par un épandeur de liant pour traitement de sols en place ; d. fraisage/rabotage de la chaussée existante précédemment recouverte de sable correcteur, de fibres et de liant hydraulique. Le fraisage est réalisé sur une épaisseur variable suivant le calcul de dimensionnement de la chaussée à renforcer, par exemple à l'aide d'une machine commercialisée par la société Wirtgen. L'opération de fraisage peut aussi être effectuée par exemple avec un matériel du type ARC 700 de la société Eiffage Travaux
Publics, auquel cas cette machine assure également le malaxage de la composition ; e. malaxage et mise en œuvre de la composition avec par exemple le matériel EMF 200 de la société Eiffage Travaux Publics ou un matériel équivalent comme le MARINI CoId
Recycler MCR 250 de la société FAYAT; f. compactage de la composition à l'aide d'un compacteur vibrant lourd et d'un compacteur à pneus ; g. épandage d'une émulsion de bitume gravillonnée qui sert de produit de cure, afin de conserver l'eau nécessaire à la prise du liant hydraulique dans la composition. Dès cette étape de réalisation, la chaussée recyclée peut déjà supporter le trafic des camions et engins de chantier ; h. épandage d'une couche d'accrochage composée d'émulsion de bitume, afin d'assurer le collage de la couche de roulement sur la couche réalisée avec la composition suivant l'invention ; i. mise en œuvre et compactage de la couche de roulement bitumineuse qui peut être par exemple un enrobé très mince ou mince de respectivement 2,5 cm ou 4 cm d'épaisseur, avec d'éventuelles qualités phoniques permettant de réduire l'émission de bruits de roulement, ou encore un enrobé drainant permettant d'éviter les projections d'eau de pluie par le trafic.
Les étapes a. à i. ci-dessus de recyclage de chaussée peuvent être réalisées successivement sans délai d'attente entre elles, ceci en raison de la portance immédiate du matériau suivant la composition de la présente invention, matériau qui autorise la circulation des camions et des engins de chantier pour la mise en œuvre de la couche de roulement bitumineuse. La chaussée ainsi recyclée peut donc être ouverte à la circulation dès le refroidissement de la couche de roulement, c'est-à-dire environ une demi-journée après l'application de celle-ci. Le recyclage en place a également pour avantage une limitation des coûts de transport et des consommations de carburants en évitant le déplacement, par camions, des matériaux à recycler jusqu'à la centrale puis leur retour sur le chantier.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition de béton roulé compacté renforcé de fibres, comprenant des granulats, un liant hydraulique et des fibres métalliques, la teneur en liant hydraulique étant comprise entre 150 et 400 kg par mètre cube de béton, la teneur en eau étant comprise entre 90 et 160 litres par mètre cube de béton, dans laquelle les fibres métalliques sont constituées par des fils sensiblement cylindriques comportant une partie centrale longitudinale sensiblement rectiligne se prolongeant de chaque côté par l'intermédiaire d'une portion intercalaire d'une partie d'extrémité recourbée dont la forme est du type qui interdit l'accrochage de deux fibres voisines, lesdits fils ayant un diamètre compris entre 0,38 et 1,05 mm, une longueur totale comprise entre 19 et 80 mm, une longueur des parties d'extrémité comprise entre 1,5 et 4 mm, un décalage transverse entre la partie centrale et chaque partie d'extrémité d'au moins 0,75 mm, un angle obtus inférieur ou égal à 160° entre chaque portion intercalaire et la partie centrale, un angle obtus entre chaque portion intercalaire et partie d'extrémité, une résistance à la traction minimale de 900 N/mm2, caractérisée par le fait que lesdits granulats comprennent des fraisâts bitumineux, le dosage en fibres métalliques étant d'au plus 25 kg par mètre cube de béton.
2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle le dosage en fibres métalliques est compris entre 20 et 25 kg par mètre cube de béton.
3. Composition selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle lesdits granulats comprennent entre 10 % et 90 % de fraisâts bitumineux.
4. Composition selon la revendication 3, dans laquelle lesdits granulats comprennent au moins 25 % de fraisâts bitumineux.
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle lesdits granulats comprennent entre 0 % et 50 % de sable correcteur.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5 dans laquelle lesdits granulats comprennent entre 0 % et 50 % de béton de ciment concassé issu de la démolition de chaussées, bâtiments ou ouvrages divers.
7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6 présentant une teneur en adjuvant plastifiant et/ou retardateur au plus égale à 1 ,8 % en poids de liant hydraulique.
8. Procédé de réalisation de chaussées continues ou d'aires industrielles sans joint, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape de réalisation d'une couche de béton roulé compacté renforcé de fibres à partir de la composition selon l'une des revendications 1 à 7.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite composition est fabriquée en centrale de malaxage.
10. Procédé selon la revendication 8, comprenant les étapes de recyclage en place consistant à :
- épandre des fibres métalliques et un liant hydraulique sur une chaussée à reconstruire comprenant un matériau bitumineux,
- fraiser ladite chaussée à reconstruire, de manière à obtenir une composition comprenant des fraisâts bitumineux, un liant hydraulique et des fibres métalliques,
- malaxer puis compacter ladite composition de manière à obtenir une couche de chaussée continue sans joint.
1 1. Procédé selon la revendication 10, comprenant l'étape consistant à ajouter des granulats neufs, des fraisâts ou des granulats recyclés dans les matériaux épandus sur la chaussée à reconstruire, dans une proportion comprise entre 10 % et 90 %.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel lesdits granulats neufs ou recyclés comprennent un sable correcteur.
13. Procédé suivant les revendication 11 et 12, dans lequel lesdits granulats recyclés comprennent du béton de ciment concassé issu de la démolition de chaussées, bâtiments ou ouvrages divers.
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