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Lhoist CE Days 11/30/2012
Améliorer la Durabilité d'Enrobés
Bitumineux par Ajout de Chaux
Hydratée : Intérêt pour les
Infrastructures Urbaines
Didier Lesueur / Materials R&D Manager
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2 Lhoist CE Days 11/30/2012
Sommaire
● Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux
par ajout de chaux hydratée
● Comment ça marche ?
● Quelle amélioration de durabilité sur le terrain ?
● Conclusions
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3 Lhoist CE Days 11/30/2012
Sommaire
● Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux
par ajout de chaux hydratée
● Comment ça marche ?
● Quelle amélioration de durabilité sur le terrain ?
● Conclusion
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4 Lhoist CE Days 11/30/2012
La Chaux Hydratée
CaO Chaux Vive
Ca(OH)2 Chaux Hydratée
CaCO3 Calcaire
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5 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Produit Pulvérulent 0-90mm
● Normalisé
■ EN 459-1 (Marqué CE)
■ ASTM C1097 / AASHTO M303
● Densité
■ vraie ~ 2.200kg/m3
■ apparente ~ 350-500kg/m3
● Dosage facile dans l’enrobé
La Chaux Hydratée
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6 Lhoist CE Days 11/30/2012
Propriétés
Mécaniques
Améliorées
Meilleure
tenue
au
vieillissement
Meilleure
tenue
à l’eau
et au gel Meilleure
Durabilité
Chaux Hydratée
et durabilité des Enrobés Bitumineux
● La chaux hydratée améliore plusieurs
propriétés qui conditionnent la durabilité des
enrobés bitumineux
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7 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Duriez
standard
NF EN
12697-12 B
■ 7j à 18 C
● Duriez
sévérisé
■ 14j à 40 C
dans 2%
NaCl
source : étude Epsilon
pour CG88, 2012
La Chaux Hydratée
améliore la tenue au sel de déverglaçage
8.5
8.89.0
7.3
8.3
8.7
86%
94%97%
4
5
6
7
8
9
10
granite granite + 1% chaux granite + 2% chaux
Re
sis
tan
ce
en
co
mp
res
sio
n (
MP
a)
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
i/C
(-)
C Air
i Eau
i/C
8.7
9.0 9.1
4.5
8.28.4
52%
91% 92%
4
5
6
7
8
9
10
granite granite + 1% chaux granite + 2% chaux
Resis
tan
ce e
n c
om
pre
ssio
n (
MP
a)
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
i/C
(-)
C Air
i Eau
i/C
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8 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Le bitume durcit moins et se
fragilise moins
pénétrabilité et
température de
ramollissement du
bitume extrait de
BBSG après
enrobage et
vieillissement
accéléré (PAV
~3-5ans sur site)
source : étude
LCPC 2001
La Chaux Hydratée
ralentit le vieillissement du bitume
45
31
27
35
30
51.5
57.5
58.5
54.5
55.5
25
35
45
55
Bitume initial Bitume après
enrobage
(0% chaux)
Bitume après
enrobage + PAV
(0% chaux)
Bitume après
enrobage
(2% chaux)
Bitume après
enrobage + PAV
(2% chaux)
pé
né
trab
ilit
é (
0.1
mm
)
45
50
55
60
Te
mp
éra
ture
Ram
oll
isse
me
nt
(TB
A -
°C
)
péné
TBA
0% chaux 2% chaux
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9 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Effet mobilisable à haute température
pour améliorer la tenue à l’orniérage
profondeur
d’ornière
de BBSG
source : étude
LCPC 1999
0
2
4
6
8
10
12
10 100 1,000 10,000 100,000
nombre de cycles
pro
fon
de
ur
d'o
rniè
re e
n %
BBSG 0/14 (35/50)
BBSG 0/14 + 1,25% chaux
La Chaux Hydratée rigidifie l’enrobé...
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10 Lhoist CE Days 11/30/2012
70/100 + filler à 40% chaux
70/100 + filler calcaire
70/100
Rig
idité
(P
a)
Effet
bénéfique
sur
orniérage
rigidité de mastics
(bitume + 50% filler)
et du bitume 70/100
correspondant en
fonction de la
température
source : Wortelboer
et al. (ESHA/LCPC),
E&E 1996
Pas d’effet
négatif sur
fissuration
... sans le fragiliser à basse température
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11 Lhoist CE Days 11/30/2012
Sommaire
● Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux
par ajout de chaux hydratée
● Comment ça marche ?
● Quelle amélioration de durabilité sur le terrain ?
● Conclusions
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12 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Calcium à la surface du granulat
■ Meilleure affinité du bitume pour calcium que silice
● Précipitation de carbonate de calcium
■ Augmentation de rugosité limitant le désenrobage
● Floculation des particules argileuses
■ Mécanisme similaire au traitement des sols
Mécanismes (1/3) :
Actions sur le Granulat
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13 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Réaction entre la chaux hydratée (basique) et
les acides du bitume
■ ~5% du bitume adsorbé en surface
■ Fraction adsorbée riche en acides
bitume
acides du bitume
particule de chaux
hydratée
Mécanismes (2/3) :
Interactions chimiques avec le Bitume
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14 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Acides = tensioactifs anioniques :
■ Les (mauvais) tensioactifs anioniques sont écartés de
la surface du granulat
Amélioration de la tenue à l’eau
● Acides = plus susceptibles à l’oxydation :
■ Ils sont ainsi neutralisés
Résistance au vieillissement
Mécanismes (2/3) :
Interactions chimiques avec le Bitume
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15 Lhoist CE Days 11/30/2012
● La chaux hydratée a une forte porosité qui
donne un indice de vides Rigden élevé
(essai NF EN 1097-4)
filler
standard
chaux
hydratée
35%
vides
65%
vides
Mécanismes (3/3) :
Interactions physiques avec le Bitume
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16 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Un fort indice Rigden génère un fort effet
rigidifiant (essai NF EN 13179-1)
y = 1.2375x - 32.385
R2 = 0.95
10
15
20
25
30
35
40
30 35 40 45 50 55 60
porosité du filler compacté (indice de vides Rigden - %)
po
uv
oir
rig
ifia
nt
(de
lta
TB
A -
°C
)
étude CRR
étude Univ. Poznan
relation entre vides
Rigden et pouvoir
rigidifiant dans le
bitume pour divers
fillers
sources :
Vansteenkiste +
Vanelstraete (CRR),
AAPT 2008
Grabowski et al.
(Poznan Univ.
Technol.), Mairepav
2009
Mécanismes (3/3) :
Interactions physiques avec le Bitume
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17 Lhoist CE Days 11/30/2012
Sommaire
● Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux
par ajout de chaux hydratée
● Comment ça marche ?
● Quelle amélioration de durabilité sur le terrain ?
● Conclusions
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18 Lhoist CE Days 11/30/2012
● ~40 Mt/an d’enrobés modifiés à la chaux
hydratée aux Etats-Unis
sources :
Aschenbrener
(CODOT), 2002
Hicks + Scholtz
(Univ. Oregon), NLA
2004
Lime in all mixes Lime in some mixes No Lime / Unknown
Quel retour d’expérience dans le Monde ?
■ 20 à 50% de
durée de service
additionnelle
avec 1 à 2%
chaux selon les
gestionnaires de
réseau
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19 Lhoist CE Days 11/30/2012
● ~0,7 Mt/an d’enrobés
modifiés à la chaux
hydratée aux Pays-Bas
■ Obligatoire (2 %) dans
enrobés drainants (70 % du
réseau autoroutier)
■ Déficit en chaux hydratée =
dégâts prématurés
● ~1% des enrobés à la
chaux hydratée en
Autriche, France,
Royaume Uni et Suisse
photo :
www.holland.com
Quel retour d’expérience en Europe ?
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20 Lhoist CE Days 11/30/2012
● SANEF demande 1,5 % de chaux hydratée pour tous ses enrobés de surface
■ Expérience 20-25% de durée de service additionnelle
● DIR Nord-Ouest réalise un chantier en ce moment
■ A84 non loin de Caen
■ 20 000 t de BBSG 0/14 sur 8 cm
■ Suivi orchestré par le SETRA
photo:
SANEF
Quel retour d’expérience en France ?
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21 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Enrobés « montagne » ■ 1-2% de chaux hydratée
■ Tenue au climat (amplitudes thermiques, humidité) et au relief (virages, pentes)
● Développement dans l’Est ■ Nombreux CG depuis 2009
(CG25 pionnier)
■ CG88 : Essai Duriez sévérisé (14j / 40 C / 2% saumure)
■ CG52 : BBSG cl. 3 au 50/70 + 1,5% chaux hydratée (moindre fissuration sans orniérage)
■ Suivi en cours
Quel retour d’expérience en France ?
photo :
RD 486 (Col de Grosse Pierre - 88)
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22 Lhoist CE Days 11/30/2012
Sommaire
● Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux
par ajout de chaux hydratée
● Comment ça marche ?
● Quelle amélioration de durabilité sur le terrain ?
● Conclusions
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23 Lhoist CE Days 11/30/2012
● La chaux hydratée améliore la durabilité des enrobés bitumineux
■ Tenue à l’eau et au gel
■ Vieillissement
■ Propriétés mécaniques
● Les mécanismes d’actions sont connus ■ Effets sur le granulat (surface, floculation des argiles)
■ Effets sur le bitume (chimique, physique)
Conclusions
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24 Lhoist CE Days 11/30/2012
● Augmentation de la durabilité des enrobés bitumineux
■ Retour d’expérience des Etats-Unis et d’Europe
■ Durée de service accrue de 20-25%
● Intérêt principal en milieu urbain ■ Limiter les opérations de maintenance
Conclusions
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Lhoist CE Days 11/30/2012
Merci
pour votre attention
plus d’infos sur www.asphacal.fr