Dr A. Vanelstraete Centre de recherches routières Performance des enrobés à fort taux de recyclage et recommandations en Belgique 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: BB – couche d’usure BB – sous-couche SMA enrobé drainant

Expérience belge en matière de recyclage Etude préliminaire Entrepreneur Traitement recyclats Essais sur recyclats avant traitement - Nouveau tas - Tas existant - A concasser - A vendre Maître d’ouvrage Etude préalable Fiche d’identification Maître d’ouvrage Controle 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

Ecart max. par rapport à la moyenne 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 Caractéristique Ecart 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 actuelle Pourcentage (%) 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 homogènes non homogènes Sous-couches en béton bitumineux 10 40 20 Couches d’usure en béton bitumineux 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’adhérence Essai Retained Marhall (avant et après immersion durant 48h dans de l’eau à 60°) pour un même mélange avec et sans recyclats Caractéristique BB sans recyclats BB avec recyclats Avant: Stabilité (N) Fluage (mm) Quotient (N/mm) 9780 3.2 3060 13870 2.9 4870 Après: 8880 3.4 2650 11350 3.1 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 chaud Aperçu des mélanges Type de couche Type d’enrobé % recyclage Couche d’usure SMA 0/10 10 % RA 30 % RA Sous-couche Béton bitumineux 0/20 50 % RA EME 0/20

Paramix – recyclage à chaud Etude en laboratoire Qui: UPC (Espagne) CRR CEPSA-PROAS (Espagne) Phases: Caractérisation des recyclats Sélection de nouveaux liants Formulation Essais sur les mélanges → fabrication et construction de sections expérimentales

Paramix – recyclage à chaud Caractéristiques des recyclats 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 chaud Sélection 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 chaud Sélection des liants neufs Choix des mélanges: Enrobé visé % Recyclage Bitume neuf Pen SMA 0/10 10 % PmB sans renewing agents PmB avec 10% d’agents réjuvénants 80 90 30 % 111 117 Béton bitumineux 0/20 B70/100 PmB sans d’agents réjuvénants 83 50 % B150/200 PmB sans d’agents réjuvénants PmB avec 20% d’agents réjuvénants 170 155 160 EME 0/20 PmB 10/30 23 PmB10/30

Paramix – recyclage à chaud Formulation 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 chaud Formulations SMA S20 EME % recyclage 10 % 30 % 50 % % liant (sur 100% de granulats) 5.7 5.5 4.5 5.2 vides Marshall (%) 7.7 9.3 4.7 4.3 4.0 Spécif.: > 4 Spécif.: 4 - 6 % de passant SMA avec 30% RA tamis (mm)

Paramix – recyclage à chaud Compactabilité à l’aide du compacteur giratoire p = 600 kPa Principe:

Paramix – recyclage à chaud Compactabilité vides (%) 1. S20-30%, B80-100 2. S20-30%, Pmb 3. S20-50%, B150-200 4. S20-50%, Pmb sans agents réj. 5. S20-50%, Pmb avec agents réj. CRR-OCW 22046-jdv.cdr Nombre de girations Un bon compactage (comparable à celui des mélanges sans matériaux recyclés) est possible pour les mélanges à fort taux de recyclage

Paramix – recyclage à chaud Résistance à l’orniérage Selon prEN12697-22 « large device » à 50°

Paramix – recyclage à chaud Résistance à l’orniérage Profondeur d’ornière (%) 1. S20-30%, B80-100 2. S20-30%, Pmb 3. S20-50%, B150-200 4. S20-50%, Pmb sans agents réj.. 5. S20-50%, Pmb avec agents réj.. Nombre de cycles Très bonne résistance à l’orniérage. Meilleure classe d’après prEN12697-22: moins de 5% de profondeur d’ornière après 30000 cycles

Paramix – recyclage à chaud Résistance à la fissuration par fatigue Essai de flexion 3 points

Paramix – recyclage à chaud Résistance à la fissuration par fatigue 0,00001 0,0001 0,001 0,01 1.000 10.000 100.000 1.000.000 NOMBRE DE CYCLES ALLONGEMENT INITIAL 30% B80/100 30% PmB10/30 50% PmB10/30 50% B150/200 30% PmB 50% PmB 0% B60/70 Number of cycles Bonne résistance à la fissuration par fatigue, sauf pour les EME à base de bitumes durs

Paramix – recyclage à chaud Expériences 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 chaud Expériences acquises en matière de mise en oeuvre Type d’enrobé % rec. Couche Longueur (m) SMA 0/10 10 3 cm 310 30 BB 0/20 10 cm 465 50 15 cm 2 couches 410 EME 0/20 2 X 300 2 x 280 Couche d’usure de réf. nihil 5 cm > 1 km Sous-couche de réf. 5 en 10 cm Exécution réussie de toutes les sections expérimentales, sauf les SMA avec 10% recyclats (le mélange est trop froid pour être compacté)

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