اقرطلل يسنوتلا يعمجلا association tunisienne des routes
TRANSCRIPT
الجمعية التونسية للطرقاتAssociation Tunisienne des Routes
Ahmed SialaAcadémie Militaire Fondouk Jedid
8012 Nabeul - Tunisie
Téléphone : +216 72 250 125 (poste 513)
Mobile : +216 55 336 139
Ahmed Siala est Docteur en Génie Civil de l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Tunis (ENIT) et ingénieur,
diplômé de l’Ecole Supérieure des Travaux Publics de Paris (ESTP). Il est également titulaire d’un MBA en
management stratégique des organisations de l’Institut des Hautes Etudes Commerciales de Carthage (IHEC).
Il est actuellement Maitre de Conférences et Directeur du département génie civil à l’Académie Militaire de
Fondouk Jedid. Il est membre du laboratoire Sciences et Techniques de la Défense, responsable de l’équipe
chargée de l’étude des protections des infrastructures et des équipements contre les effets des explosions. Il
est également membre du conseil scientifique du Centre de Recherches Militaires.
Il a une expérience professionnelle de plus de 25 ans dans le domaine de l’ingénierie routière. Après avoir
occupé le poste d’ingénieur d’études spécialisé en infrastructures routières à la STUDI, il s’est dirigé vers
l’enseignement supérieur et la recherche dans le domaine des matériaux routiers et de la protection contre les
effets des explosions. Il est également expert dans le domaine de l’infrastructure routière auprès d’un certain
nombre de bureaux d’études.
Présenté par: Ahmed SIALA
Maitre de conférences - Académie militaire Fondouk JedidEquipe de travail:
Ahmed SialaSaloua EleuchAmara Loulizi
Jamel Neji
RECYCLAGE A CHAUD DES FRAISATS D’ENROBES DANS LE BETON BITUMINEUX
Webinaire:Recyclage des matériaux de chaussées, état des lieux et expériences spécifiques
Samedi 05 juin 2021 Hammamet du 22 au 24 Octobre
CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ÉTUDE
2
Contexte et objectifs de l’étude
3
L’enrobé bitumineux
Contraintes Disponibilité et qualité des granulats
Coûts du bitume
Pathologie : désenrobage, orniérage, ressuage, etc.
Température de mise en œuvre
Types d’enrobés Enrobés à granulométrie continue
Enrobés à module élevé
Enrobés drainants
Etc.
Autoroute Msaken-Sfax
Liant hydrocarboné
Granulats + filler
Dopes
Contexte et objectifs de l’étude
4
L’enrobé drainant : Enrobé ouvert permettant la récupération des eaux de pluies
Pourcentage de vide : 20% à 30%
Granulométrie 0/10 ou 0/14
En Europe, depuis la fin des années 1970
Normalisé depuis 2006 : NF EN 13108-7
Colmatage par les poussières
Faibles performances mécaniques
Risque d’usure rapide
Contraintes
Minimisation des risques d’aquaplanages
Limitation des fissures et déformations liées à la stagnation d’eau
Minimisation des effets sonores
Contexte et objectifs de l’étude
5
Le fraisât d’enrobés: Fraisage ou démolition des enrobés bitumineux Surplus des centrales d'enrobage
Granulats : 94 à 96% Bitume : 4% à 6%
En Tunisie 250 mille tonnes de fraisât / an
Considérés comme déchets gênants et sans valeur
Contexte et objectifs de l’étude
6
Règlementation aux Etats Unis
Fin des années 70
Publication de deux documents relatifs au recyclage des agrégats d’enrobés dans les autoroutes
Fédéral Highway Administration (FHWA) – début des année 90
Guide de recyclage au profit des départements d’État et des administrations locales
Fin des années 90 - Superior Performing Asphalt Pavement (SUPERPAVE)
Prise en compte de l’incorporation des fraisâts dans la formulation des enrobés
Contexte et objectifs de l’étude
7
Règlementation en France
Circulaire du 18 juin 2001 Autorisation d’utiliser 10% des agrégats d’enrobés sans recours à une étude de
caractérisation ou de formulation des enrobés
Circulaire RRN 2009 relative au recyclage des fraisâts
Systématisation de l'incorporation de 10% de fraisât dans les formulations d'enrobé
Obligation de la réutilisation d’au moins 20% de fraisât dans les chantiers avec fraisage
Bonification des entreprises faisant du recyclage des fraisâts
Etats unis France Tunisie
100% 80%0%
Taux de recyclage
Objectifs de l’étude
8
Enrobés continu et drainant à base de matériaux valorisés
Fraisâts d’enrobé locaux
Valorisation expérimentale
Apports structurel et financier
Gain en matériaux
Pallier à des pathologies
9
Plan
Apports structurel et financier
Amélioration du comportement mécanique des enrobés drainants
Identification des matériaux 1
Valorisation de l’ajout du fraisât dans les enrobés à granulométrie continue
Conclusions et perspectives
2
3
4
5
IDENTIFICATION DES MATERIAUX
10
Les matériaux utilisés
11
GranulatsEssais 0/5 4/7 8/14 Spécifications Normatives
(NF EN 13043)
Poids spécifique (t/cm³) 2.71 2.63 2.64 2.5 à 3Los Angeles - - 24 < 25Micro-Deval - 16 16 < 20Equivalent Sable ES (%) 70 - - ≥ 60% de fines 9.5 1.1 0.8 -
Les granulats neufs Le bitume neuf Le fraisât
Les granulatsEssai Résultat obtenu (%)
Teneur en carbonate CaCO3 99.54
Teneur en matière organique 0.33
Teneur en silice SiO2 Néant
Teneur en anhydre sulfurique SO3 Néant
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Centre d’Essais et des Techniques de la Construction
Le bitume neuf
Classe : 35/50
Densité spécifique : 1.03 t/m³
12
Essai Résultat de l’essai
Référence et exigencenormative
Pénétrabilité avant RTFOT (1/10mm) 42 35 à 50 (EN 1426)
Point de ramollissement avant RTFOT (°C) 54 50 à 58 (EN 1427)
Pénétrabilité après RTFOT (1/10mm) 27 >53% de la pénétrabilité avant RTFOT (EN 12607)
Point de ramollissement après RTFOT (°C) 58 >52 (EN 1427)
Point d’éclair (°C) 272 >240 (EN 22529)
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
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Préd
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mpl
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BB
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iaux
util
isés
Le fraisât
13
Caractéristique de fraisât
Granularité (mm) 0/14
% des fines avant extraction (%) 0.84
% des fines après extraction (%) 10
Masse volumiques réelle (t/m3) 2.6
Provenance:Autoroute A1 Tunis - Hammamet
Après extraction:la fraction 0/4 ≈ 65% la fraction 4/7 ≈ 20%Teneur en bitume résiduel ≈ 4,2 % à 4,5%
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10 100
Fraisat 1 Fraisat 2
Diamètre des tamis (mm)
Pass
ant(
%)
Avant extraction
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10 100
fraisat1ech1fraisat1ech2fraisat2ech1fraisat2ech2
Diamètres des tamis (mm)Pa
ssan
t (%
)
Après extraction
BB
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isés
(Siala et al. (2017))
Norme NF EN 13108-8
Le fraisât
14
BB
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BB
gra
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mét
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isés
Usage dans la chaussée
Couche de roulement 0% 10% 30% 40%Couche de liaison
10% 20% 30% 40%Couche d’assise
Composants de l’agrégat d’enrobé
Liant bitumineux
Teneur TLNS TL2 TL1
Pénétrabilité ou TBA
BNS B2 B1
granulat Granularité GNS G2 G1
Norme NF EN 13108-8
Etendue de la Variation de la teneur en liant
Caractérisation du bitume récupéré des fraisâts
Caractérisation des granulats
Valeur min : 4,15% – Valeur max : 4,7%
Etendue : 0,55%
TBA Non mesuréePénétrabilité non mesurée
D (plus gros diamètre) : 14 mm% passant à 1,58D : 100 %, Etendue : 1%% Passant à 2 mm : 38,5% – 42,3% ; Etendue : 4%% Passant à 0,08 mm : 8,1 – 9,2 ; Etendue : 1%
TL1 BNS G1
VALORISATION DES AJOUTS DANS LES ENROBÉS À GRANULOMÉTRIE CONTINUE
15
Apport de l’ajout du Fraisât
16
46,3% - 46,0% - 45,7%
Sable de concassage 0/4
Bitume 35/50
Gravier 8/14
Gravier 4/7
33%
16%
4,7-5,0-5,3
Fraisât
Désignation ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50FModule de
richesse 2,88/3,06/3,25 2,85/3,03/3,21 2,84/3,02/3,20 2,82/3,00/3,18 2,81/2,98/3,16 2,82/3,00/3,18
MVR (t/m3) 2,5/2,49/2,48 2,46/2,44/2,43 2,43/2,42/2,41 2,42/2,40/2,39 2,40/2,39/2,38 2,38/2,37/2,36
28,4%
12,5%
4,3-4,6-4,9
43,8% - 43,5% - 43,2%
10%
24,8%
7,5%
3,9-4,2-4,5
44,8% - 44,5% - 44,2%
20%
20,3%
4%
3,4-3,7-4,0
42,3% - 42,0% - 41,7%
30%
16,2%
3,0-3,3-3,6
40,8% - 40,5% - 40,2%
40%
9,1%
2,6-2,9-3,2
38,3% - 38,0% - 37,7%
50%
15% de la fraction granulaire 0/4 du fraisât
40% de la fraction granulaire 4/7 du fraisât
45% de la fraction granulaire 8/14 du fraisât
Mat
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scon
tinue
Essais réalisés
17
Objectifs des essais
Tester la composition granulométrique
Vérifier les performances mécaniques
Nouvelle formulation d’un enrobé continu
Essais réalisés :
Analyse granulométrique (mélange à blanc)
Essai Marshal : stabilité et fluage
Essai de traction par fendage : résistance à la traction
Essai Duriez: pourcentage de vide, résistanceà la compression, tenue à l’eau
Essai PCG : compactibilité de l’enrobé
Mat
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BB
gra
nulo
mét
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cont
inue
Teneur optimale en bitume
18
(NF EN 12697-34 : Stabilité >10,5 kN, Fluage < 4mm))
* Au-delà de 5% Bitume en excès Tous les vides comblés
Compacité au-delà de 97% (NF EN 12697-34 : Compacité entre 95% et 97%).
11,611,8
1212,212,412,612,8
1313,213,4
4,7 5 5,3
Stab
ilité
Mar
shal
l (kN
)
Teneur totale en bitume (%)
ECref EC10F EC20F
EC30F EC40F EC50F2
2,22,42,62,8
33,23,43,63,8
4
4,7 5 5,3
Flua
ge M
arsh
all (
mm
)
Teneur totale en bitume (%)
ECref EC10F EC20F
EC30F EC40F EC50F
95,5 96
,1
97,4
95,6 96
,2
97,5
95,8 96
,3
97,8
95,9 96
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97,9
96 96,4
98
96,5 97
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93
94
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97
98
99
4,7 5 5,3
Com
paci
té M
arsh
all
(%)
Teneur tolale en bitume (%)
ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F
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tinue
Teneur en bitume: Stabilité Marshall 5% * 4,7% Fluage Marshall
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
(Siala et al. (2017))
Teneur optimale en bitume
19
(NF P98-251-1 : Supérieure à 7 MPa)
Teneur optimale en bitume: 5%
Tous les vides comblés par le bitume : Diminution de la vulnérabilité à l’eau Augmentation de la compacité (NF P98-251-1 entre 92% et 96%).
9
10
11
12
13
14
4,7 5 5,3
Rés
ista
nce
à l'e
au r
(MPa
)
Teneur totale en bitume (%)
ECref EC10F EC20F
EC30F EC40F EC50F
10
11
12
13
14
15
16
4,7 5 5,3
Rés
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nce
à l'a
ir R
(MPa
)
Teneur totale en bitume (%)
ECref EC10F EC20FEC30F EC40F EC50F
Résistance à l’eau Résistance à l’air
93,3
94,4
95
93,7 94
,5 95
94 94,6 95
,1
94,1 94
,7 95,2
94,2 94
,7 95,4
94,7 95
,4 96,2
91
92
93
94
95
96
97
4,7 5 5,3C
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Dur
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(%)
Teneur totale en bitume (%)
ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F
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scon
tinue
% Bitume Résistances Duriez
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
(Siala et al. (2017))
Taux optimal de fraisât
20
Présence d'un pourcentage croissant de bitume résiduel de fraisât Bitume vieilli plus dur qu’un bitume neuf
12,7
12,7
3
12,7
9
12,8
5 13,1
13,2
37
3,373,18 3,05 3,04 3,03
2,8
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
12,2
12,4
12,6
12,8
13
13,2
13,4
ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F
Flua
ge M
arsh
all (
mm
)
Stab
ilité
Mar
shal
l (kN
)
Formulations étudiées
Stabilité Marshall Fluage Marshall
Mat
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% FraisâtStabilité Marshall
Fluage Marshall
Amélioration de la résistance à l’orniérage
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
(Siala et al. (2017))
Taux optimal de fraisât
21
Excès de bitume vieilli (plus visqueux que le bitume neuf)
Ne remplit pas aussi bien les vides du mélange
83% 86
% 87%
87%
86%
90%
9,6
10,7
12 12,2 12,4 12,311,5
12,5
13,8 14,114,5
13,7
80%82%84%86%88%90%92%94%96%98%100%
8
9
10
11
12
13
14
15
16
ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F
r/R (%
)
Rés
ista
nces
Dur
iez
(MPa
)
Formulations étudiées
Rapport r/R Résistance à l'eau Résistance à l'air
Mat
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mod
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com
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eB
B g
ranu
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scon
tinue
40% de Fraisât Optimum des résistances Duriez Amélioration de la résistance à l’eau
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
(Siala et al. (2017))
Taux optimal de fraisât
22
Légère diminution de la traction par fendage
Le bitume vieilli apporté par le fraisât plus visqueux que le bitume neuf
1,74 1,72 1,7 1,7 1,69 1,65
Rt = -0,0154.%F + RtECref
0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
ECref EC10F EC20F EC30F EC40F EC50F
Rés
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à la
trac
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indi
rect
e (M
Pa)
Formulations étudiées
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BB
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Taux optimal de fraisât
23
Mat
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3,1%
-10,
1%
26,1
%
29,2
%
-2,9
%
-0,5
-0,3
-0,1
0,1
0,3
0,5
0,7
StabilitéMarshall
FluageMarshall
Résistance àl'air
Résistance àl'eau
Traction parfendage
EC40F
Taux de fraisât retenu 40%
Gain en bitume neuf 34%
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
Validation des formulations: Essai PCG
24
80
90
100
1 10 100 1000
Com
paci
te (%
)
Nombre de Girations
Ecref EC40F
Limites supérieures à 10 et 60 girations pour un BB0/14
Limite inférieure à 60 girations pour un BB0/14
Limite inférieure à 80 girations pour un EMEEME: Enrobé à Module élevéM
atér
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Préd
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n du
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BB
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disc
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Respect des exigences normatives en termes de maniabilité et de compactibilité Formulations acceptables
Pentes légèrement plus raides Comparables aux enrobés à modules élevés
BB
gra
nulo
mét
rie
cont
inue
(Siala et al. (2017))
AMELIORATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES ENROBES DRAINANTS
25
Formulations d’enrobés drainants26
Bitume 35/50
Gravier 7/14
Gravier 4/7
46%
16%
5%
33%
Désignation Ecref Edref
Module de richesse 3,06 3,2
MVR de l’enrobé 2,49 2,488
20%
23%
5%
72%
17,4%
4,2%
58,4%
Fraisât40%
13%
3,3%
43,7%
50%
8,5%
2,9%
38,6%
Sable de concassage 0/3
ED20F ED40F ED50F
3,09 3,05 3,03
2,45 2,432 2,43
Mat
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0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10 100
Pass
ant
(%)
Diamètres des tamis (mm)
Limites fuseau granulométrique
MB ED 40F
Taux optimal de fraisât
27
11,3
0
12,4
0
12,8
5
12,9
8
3,93,5 3,5 3,2
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
11,0011,4011,8012,2012,6013,0013,40
EDref ED20F ED40F ED50F
Flua
ge M
arsh
all
(mm
)
Stab
ilité
Mar
shal
l (k
N)
Formulations étudiées
Stabilité Marshall (KN) Fluage Marshall (1/10 mm)
86% 88
%
85%
83%
11,413,3
15,5 14,6
9,811,7
13,212,1
80%
85%
90%
95%
100%
0,02,04,06,08,0
10,012,014,016,018,0
EDref ED20F ED40F ED50F
Rés
ista
nces
Dur
iez
(MPa
)
Formulations étudiées
r/R R (MPa) r (MPa)
1,541,45
1,34 1,32
Rt = -0,077 .%F + RtEDref
0,50
0,70
0,90
1,10
1,30
1,50
1,70
EDref ED20F ED40F ED50F
Rés
ista
nce
à la
trac
tion
par
fend
age
(MPa
)
Formulations étudiées
Mat
éria
ux u
tilis
ésB
B g
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uePr
édic
tion
mod
ule
com
plex
e
Pour 40% de Fraisats
Stabilité Marshall
Fluage Marshall
Résistances Duriez
Traction par fendage
BB
gra
nulo
mét
rie
disc
ontin
ue
(Siala et al. (2020))
Validation des formulations des enrobés drainants
28
Respect des exigences normatives
Pourcentages de vide acceptables pour un enrobé drainant
Amélioration de la résistance au cisaillement (faible pour EDref à cause des vides)
60
70
80
90
100
1 10 100 1000
Com
paci
té (%
)
Nombre de girations
ECref EDref ED40F
Limites supérieures pour 40 et 200 girations pour un ED0/14
Limite inférieure à 40 girations pour un BB0/14
Mat
éria
ux u
tilis
ésB
B g
ranu
lom
étri
e co
ntin
uePr
édic
tion
mod
ule
com
plex
eB
B g
ranu
lom
étri
e di
scon
tinue
(Siala et al. (2020))
APPORTS STRUCTUREL ET FINANCIER
29
Prédiction du module complexe
Mat
éria
ux u
tilis
ésB
B g
ranu
lom
étri
e co
ntin
ueB
B g
ranu
lom
étri
e di
scon
tinue
30App
ort s
truc
ture
l et
fina
ncie
r
3233
3689
1956 2088
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
EC ref EC 40F ED ref ED 40F
Mod
ule
com
plex
e (M
Pa)
Formultion étudiées
Apport structurel et financier
Couche de roulement Structures proposées t BB (def) t GB (def) z (def)
EC ref6 cm ECref
26,8 109,7 287,914 cm GB30 cm G
EC 40F6 cm EC 40F
24,7 111,2 311,014 cm GB25 cm G
t adm GB = 112 defz adm = 479 def
t adm BB = 102,7 à 149,7 defTrafic : 2 .106 essieux de 13 t
Dimensionnement des structures des chaussées :
Sol support : PF3 (module compris entre 120 MPa et 200 MPa)
Mat
éria
ux u
tilis
ésB
B g
ranu
lom
étri
e co
ntin
ueB
B g
ranu
lom
étri
e di
scon
tinue
31App
ort s
truc
ture
l et
fina
ncie
r
ED ref6 cm EDref
36,6 112,0 277,814 cm GB 35 cm G
ED 40F6 cm ED 40F
35,3 111,5 275,914 cm GB 35 cm G
Apport structurel et financier
Calcul des coûts de construction :
Prise en compte du coût des composantes de chaque mélange bitumineux Prise en compte du coût de fabrication en centrale Prise en compte du coût d’exécution (transport, mise en œuvre, exécution)
1 km
6 cm
Mat
éria
ux u
tilis
ésB
B g
ranu
lom
étri
e co
ntin
ueB
B g
ranu
lom
étri
e di
scon
tinue
32App
ort s
truc
ture
l et
fina
ncie
r
17,3% 14,1%
34,9% 34,5%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
0
100000
200000
300000
400000
500000
EC ref EC 40F ED ref ED 40F
Gai
n (%
)
Coû
t (D
inar
Tun
isie
n)
Formulations étudiéesCoût total Coût couche de roulementGain par rapport à la structure de référence Gain au niveau de la couche de roulement
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
33
Conclusions
34
Valorisation du fraisât
Amélioration du comportement des enrobés drainants
Prise en compte dans le dimensionnement
Formule optimale
5% bitume, 40% Fraisat Respect des exigences normatives
Résistance à l’orniérage
Résistance à l’eau
Pathologies
Maniabilité
Rapprochement des EME
Comportement structurel
Améliorions pathologiques
Conservation du pouvoir drainant
Rapprochement des EC
Gain en bitume: 34%Gain en granulats : 40%
Conclusions
35
Prédiction du module complexe
Apport structurel et financier
-17% Coût de construction
-5cm Epaisseur grave concassée
Perspectives
36
Etudes complémentaires
Etude de l’orniérage et du comportement à la fatigue
(Confirmation de l’apport des ajouts dans le temps)
Mesure du module complexe (Validation finale du modèle analytique)
Etude de la fissurabilité(Evaluation de l’effet du bitume vieilli)
Législation pour l’utilisation des fraisats
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
37