« Développement d’un enrobé durable écologique pour le marché routier écossais »

Résumé de l’article présenté au Congrès mondial de l’émulsion, 12 - 14 octobre 2010.

Résumé de l’article présenté au Congrès mondial de l’émulsion, 12 - 14 octobre 2010.

L’autorité locale écossaise Tayside Contracts cherchait à développer un revêtement routier durable. Ses principales motivations provenaient des pressions environnementales et de l’accroissement des coûts, et particulièrement de la nécessité de réduire les émissions de CO2 et la taxation imposée sur les agrégats de carrière et la mise en décharge des matériaux non valorisables.

L’organisme Scottish Enterprise Trust a assuré le fi nancement d’un partenariat de transfert de connaissances, destiné à réunir l’expertise de l’industrie à celle du monde universitaire. Cette équipe du partenariat était composée de Tayside Contracts, de l’université de Dundee et de Nynas.

Le but recherché était de développer un matériau d’enrobé recyclé à froid, produit à partir d’enrobé bitumineux recyclé (CBR) et de l’émulsion bitumineuse, qui soit adapté pour être utilisé sur le réseau routier écossais. Le projet de recherche s’intitulait « Ajouter de la valeur au recyclage des agrégats de construction en développant et mettant en oeuvre une technologie de recyclage du bitume par un mélange à froid. » Il a duré 3 ans.

2. Développement expérimental

Le processus de développement est axé autour de 3 domaines : développement de la centrale, conception en laboratoire et optimisation du mélange de la centrale.

  • Une centrale d’enrobage à chaud a été retenue pour être adaptée à la production d’enrobés par un mélange à froid en utilisant des CBR. Parmi les obstacles identifi és citons : Maximisation de l’ajout de CBR froids dans le mélangeur, Traitement des entrants de CBR sur place, Apport sûr et précis d’un liant d’émulsion froid, Contrôle de l’humidité, Optimisation des processus de mélange 

    L’évaluation de la centrale et du chantier a été suivie de l’élaboration d’un plan du projet pour définir le processus de production. Celui-ci a été effectué grâce à des financements gouvernementaux.
  • La division Génie civil de l’université de Dundee s’est chargée de la conception du mélange en laboratoire en profitant des conseils et de l’aide de Nynas, qui dispose d’une très grande expérience dans le domaine des mélanges à froid, avec l’appui de son centre d’essai d’enrobés à Eastham, en Angleterre.

    Les travaux de développement cherchaient à obtenir un grade structurel qui pourrait être utilisé dans la couche de base et/ou de liaison. Les entrants consistaient principalement en du macadam à base dense et des enrobés compactés à chaud (HRA). Il s’est avéré nécessaire d’ajouter des agrégats vierges pour augmenter la densité et réduire la contribution du liant dans le mélange provenant des CBR.

    Les CBR criblés ont été mélangés aux agrégats vierges selon des proportions variées. Les matériaux ont été séchés. De l’eau est ajoutée à des taux compris entre 0 et 6 %, à chaque fois mélangée avec entre 3 % et 5 % d’une émulsion bitumineuse à 60 % produite en utilisant un liant bitumineux d’un grade compris entre 40 et 60. Une presse à cisaillement giratoire a été utilisée et les carottes ont été durcies à 28 °C pendant 6 mois. Les échantillons de carottes ont fait l’objet d’essais à des intervalles réguliers, pour en surveiller la perte d’humidité et la prise de rigidité. Les données obtenues ont indiqué deux options possibles.
  • Après ces travaux, l’accent a été mis sur la production, pour veiller à observer des mesures de contrôle précises en vue d’obtenir le grade souhaité et les niveaux d’ajout d’additif identifi és dans l’étude en laboratoire. La durée de stockage du matériau mélangé a elle aussi été étudiée et optimisée. Les matériaux ont été contrôlés et les tests en laboratoire ont révélé une durée de conservation comprise entre 21 et 28 jours.

3. Essais sur le terrain

Plusieurs essais sur routes et sentiers ont été effectués, en s’attachant à faire varier différents facteurs comme les niveaux de trafic et le pourcentage de PL pour définir les domaines d’utilisation du matériau. Des échantillons de matériaux mis en oeuvre ont été prélevés in situ pour être testés en laboratoire pendant plusieurs de ces essais. Quelques-uns des résultats de ces essais sur le terrain sont présentés ci-dessous.

  • Carrière de Collace - Juillet 2006
    Une section de la route qui conduit à la carrière de Collace en Écosse a été retenue à titre d’essai interne afin d’identifier la performance sur place du matériau de mélange à froid nouvellement développé. Au terme de 44 mois et après avoir été soumis par plus d’un million de tonnes d’agrégats, le tronçon d’essai ne présente aucun signe de détérioration.
  • Lotissement - Septembre 2007.
    Alors que la confi ance dans le matériau s’est accentuée, il a été proposé comme alternative pour refaire la chaussée d’un lotissement à Dundee.
  • Dépôt de bus « Park and Ride » - Mai 2008.
    Le conseil municipal de Stirling a donné son approbation pour utiliser l’enrobé en couche de base. Il a été mis en oeuvre sur une partie du dépôt qui comporte un virage très serré pour les bus.
  • Tronçon routier de l’A90 - Novembre 2008.
    Le mélange à froid à base de CBR de Tayside Contracts a été offi ciellement lancé et reconnu par le ministre écossais pour les Finances et la croissance durable. C’est ce qui a poussé l’organisme routier écossais, Transport Scotland, à accepter de faire un essai du mélange à froid sur un tronçon du réseau de routes principales d’Écosse. La section d’essai ainsi construite a fait économiser 43 t de CO2 par rapport à un mélange à chaud.

4. Résultats

Les données et résultats du projet suite à des essais très approfondis sur le mélange à froid ont prouvé que le matériau convient pour être utilisé sur des routes de catégories 2, 3 et 4 en Écosse, où le type 4 représente une route urbaine et rurale mineure et le type 2 est adapté pour une circulation régulière de bus et poids lourds faisant jusqu’à 10 t/essieu.

Conclusion

Le projet du partenariat a prouvé que dans certaines conditions, il est tout à fait possible d’envisager d’utiliser des matériaux d’enrobés par un mélange à froid comme alternative au mélange à chaud et qu’il peut aider l’industrie à améliorer son empreinte carbone.