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Guide pour la fabrication d`enrobés bitumineux

1. ajouter au r servoir davantage de produit fabriqu avec une concentration en caoutchouc et ou polym res sup rieure la concentration d origine jusqu r cup ration des propri t s perdues En respectant ces r gles la qualit du liant ainsi que l absence d anomalies dans la centrale d enrob s bitumineux peuvent tre assur es MA s agit de trouver un compromis entre ces deux r alit s la n cessit de consommer le produit imm diatement apr s sa fabrication et celle de disposer d une certaine capacit de stockage et de r gularit dans l approvisionnement de la centrale Comme il a t expliqu auparavant l un des objectifs principaux de ce Guide est de donner des orientations pr cises sur la composition qui permet d obtenir les bitumes caoutchouc les plus utilis s en Espagne tout en restant en conformit avec les sp cifications espagnoles que ce soient celles de l article 212 du PG 3 ou celles de la Directive 21 2007 On sait que les caract ristiques d un bitume caoutchouc d pendent de l origine et de la granulom trie du caoutchouc du bitume de base et ventuellement du polym re non seulement en ce qui concerne sa p n tration mais aussi sa caract risation chimique De plus le type de m langeur utilis peut affecter certaines propri t s du liant final Pour cette raison il est impossible de donner une composition id ale pour tous les bitumes et caoutchoucs et pour
2. e La composition pond rale du produit fabriquer taux en poids de bitume de caoutchouc et ventuellement de polym re e Les prescriptions du bitume de base notamment sa p n tration ainsi que l origine de ce dernier e Les prescriptions du caoutchouc notamment sa granulom trie et le type de pneumatique d origine pourcentages e Identification du polym re s il y en a On fera figurer Sa d nomination commerciale mais galement la forme sous laquelle il se pr sente en poudrette granulats etc e La temp rature de m lange ainsi que la temp rature de digestion si elles sont diff rentes e Le temps de digestion minimum entendu comme la somme du temps dans le m langeur et du temps dans le digesteur si ce dernier existe et est diff rent du premier e Caract ristiques du produit fini p n tration temp rature de ramollissement Dans le cas des bitumes haute viscosit on fournira galement la valeur de r f rence du param tre viscosit Ce document servira la formulation l chelle industrielle 5 8 V rification des caract ristiques du liant l chelle industrielle ll existe g n ralement des diff rences entre les caract ristiques des bitumes fabriqu s en laboratoire et celles des bitumes fabriqu s l chelle industrielle ce qui est d diff rentes raisons comme le type et l nergie du m langeur une exposition diff rente l oxyg ne et par cons q
3. On v rifiera galement les temp ratures dans la tuyauterie les coudes les pompes et autres l ments en contact avec le bitume surtout s ils ne sont pas chauff s Pour cela l utilisation d une cam ra thermique peut s av rer tr s utile Il s agit d viter les bouchons froids dans les circuits que doit parcourir le bitume et surtout le bitume caoutchouc On continuera de v rifier la temp rature du bitume durant toutes les phases de sa production en prenant les mesures n cessaires pour corriger les carts constat s par rapport la formulation de laboratoire Une fois la fabrication commenc e on fera particuli rement attention ce que la proportion des composants soit bien celle d crite dans la formulation de laboratoire De la m me mani re et dans le but de respecter les temps minimaux de digestion on vitera de d passer la production horaire de l quipement conform ment sa conception 6 4 Contr le de la production La viscosit du liant s accroit avec la pr sence de caoutchouc dans le bitume ll s agit d une propri t qui peut tre mesur e en continu par exemple dans un tuyau de recirculation Pour cette raison ce param tre est utilis pour contr ler la qualit en temps r el sans avoir besoin de recourir l extraction d chantillons ce qui permet de d tecter imm diatement des anomalies importantes dans le processus de fabrication Toutefois l extraction d chantillons
4. pas pas la proc dure suivre pour concevoir un bitume caoutchouc 5 1 Choix du bitume de base D abord il faut partir d un bitume de base plus mou que celui qu on pr tend obtenir Le caoutchouc comme les polym res ainsi que les additifs les plus utilis s tendent rendre le bitume plus consistant des temp ratures de service moyennes et lev es Selon la r glementation espagnole sur les liants l addition de caoutchouc un bitume de base suppose une diminution de sa p n tration et un accroissement de la temp rature de ramollissement La nature chimique du bitume a galement une certaine influence En g n ral les bitumes contenant un taux lev de compos s napht no aromatiques et aromatiques polaires conform ment la norme NLT 373 sont pr f rables Cependant l influence que peut avoir la composition du bitume dans la fourchette habituelle utilis e en Espagne est moins importante que celle de la p n tration du liant d origine 5 2 Choix de la poudrette de caoutchouc Le param tre ayant le plus d influence sur la modification du bitume est la granulom trie de la poudrette de caoutchouc En g n ral des granulom tries plus paisses ralentissent l interaction bitume caoutchouc et accentuent les probl mes de s dimentation dans le produit final Des granulom tries continues des tailes maximales de 0 8 mm sont conseill es Lacomposition chimique du caoutchouc a aussi une influ
5. B50 70 22 195 Moyen BMAVC 3 B110 120 4 5 35 45 185 lev 1 Par rapport au poids du bitume de base 2 Par rapport au poids du bitume de base Temps de digestion min 60 60 60 60 60 60 60 3 L agitateur palettes ou tourbillon est consid r comme Moyen Pour obtenir un niveau ev il est recommand d utiliser un dispositif cisaillement Tableau 8 Formulations recommand es pour le bitume caoutchouc l existe divers appareils et quipements pour la fabrication de bitumes modifi s en laboratoire depuis les m langeurs tr s simples jusqu aux unit s pilotes plus complexes int grant un contr le informatis des principaux param tres de fabrication Cette annexe donne quelques r gles g n rales et d crit plusieurs appareils fr quemment utilis s dans la fabrication de bitumes caoutchouc Pour la modification de bitumes caoutchouc on peut utiliser deux types de m langeurs e ceux qui soumettent les composants un processus d agitation plus ou moins nergique et e ceux qui disposent d un m canisme cisaillement qui en plus de m langer les composants coupent les particules de caoutchouc r duisant ainsi leur taille l existe de nombreux fabricants et appareils La fronti re entre un type et un autre n est donc pas toujours vidente D un c t il y a les agitateurs d clin s sur des mod les diff rents qui pr sentent une h lice qui introd
6. Le caoutchouc se pr sente g n ralement sous la forme de big bags d une capacit approximative d tonne 2 m qui sont d vers s sur la tr mie de l unit de m lange et partir de laquelle le caoutchouc est dos figure 18 Dans des installations fixes il peut aussi tre fourni en vrac et stock dans des silos verticaux pourvus d un doseur de la centrale L E Tz v Bitume Poudrette de caoutchouc v Unit de Poudrette de fabrication pneumatiques Uses Bitume caoutchouc CS p w Je Tambour Tr mies Ami s choir chaud M langeur Nds bv de l unit M lange asphaltique Figure 17 Installation de l unit dans une usine de m langes asphaltiques 62 capacit du r servoir de digestion Si l on dispose d un r servoir de digestion de 15 tonnes la production horaire de bitume caoutchouc de l appareil sera la m me Configuration 2 R servoirs jumeaux m langeurs et digesteurs Dans ce cas le m lange et la digestion sont compl t s dans le r servoir lui m me Pour une plus grande efficacit et une production horaire plus lev e la disposition est double puisqu il existe deux r servoirs jumeaux tandis que l un d eux fournit le bitume qui a Figure 18 Chargement du caoutchouc atteint la fin de son cycle de digestion de 60 dans les tr mies de l unit minutes l autre r servoir fabrique un nouveau m lange et ainsi de
7. caoutchouc de sorte que les formulations qui sont propos es dans les paragraphes suivants sont valables tant avec du caoutchouc 100 0 10096 camion qu avec du caoutchouc 50 50 parts gales camion v hicule l ger Toutefois tout autre chantillon de poudrette provenant de m langes de pneumatiques qui sont compris dans ces fourchettes ou qui sont similaires devrait avoir un comportement semblable celui qui r sulte de ce travail 46 7 1 3 Caract ristiques ou choix des polym res Pendant les premiers essais en laboratoire on a observ que la modification obtenue tait plus efficace dans le cas d un copolym re thermoplastique butadi ne styr ne 70 30 polym ris en solution et Structure radiale Son nom commercial est Calprene 411 Il se pr sente sous la forme de miettes poreuses de pellets et de poudrette avec silice En laboratoire c est la poudrette qui a t utilis e puisque le m langeur tait de type h licoidal haute vitesse mais sans t te cisaillement raison pour laquelle il est recommand d employer la poudrette afin de faciliter son int gration dans le bitume 7 2 Protocole de fabrication Les bitumes ont t fabriqu s au moyen de l quipement des figures 9 et 10 de l Annexe I s agit dun m langeur h licoidal haute vitesse pourvu d un r cipient d 1 litre dans un bain thermique d huile dans lequel on met un chantillon d un poids de 650 g Apr s un premier m lange m
8. constitue avec le contr le des temp ratures et du temps de fabrication y compris la digestion le principal l ment de contr le de la qualit du liant cet effet l unit de fabrication doit tre quip e des valves de prise d chantillons correspondantes Pour que l chantillon soit repr sentatif du mat riau livr la centrale de fabrication d enrob s bitumineux notamment en ce qui concerne sa composition son degr de digestion et sa temp rature il devra tre extrait dun point proche de la sortie du r servoir Pour un bon contr le des sp cifications du bitume il est n cessaire d liminer la quantit de liant n cessaire afin de garantir que l chantillon provient bien du r servoir et non de la tuyauterie ou de la valve de prise d chantillons minimum 3 4 Kg L chantillon doit tre constitu de 3 4 autres kg de bitume caoutchouc recueilli dans un contenant m tallique d une capacit de 5 kg environ pourvu d une fermeture garantissant sa conservation Ce volume d chantilon permet avec un bon contr le de la temp rature du bitume 40 d effectuer l essai de viscosit avec un viscosim tre manuel puisque gr ce aux dimensions de l chantillon la partie du milieu conserve la temp rature de fabrication plus longtemps que ne le ferait un chantillon plus petit typique d autres types de bitume La prise des sous chantillons partir de l chantillon ma tre doit tre effe
9. daction de ce Guide afin d en faire un outil de travail dont l application serait pratique et directe pour leurs destinataires administrations publiques entreprises de construction ou fabricants de m langes bitumineux ing nieurs etc Ce Guide a pour vocation d entrainer un changement d finitif dans la perception actuelle des m langes bitumineux int grant de la poudrette de caoutchouc issue de pneumatiques usag s SIGNUS remercie aussi le professeur Juan Gallego pour ses efforts dans la diffusion des r sultats de ce travail en particulier et des technologies en g n ral notamment travers sa participation inestimable aux journ es et v nements visant diffuser l utilisation des m langes bitumineux avec de la poudrette de caoutchouc Nous tenons enfin remercier les entreprises BONDERALIA MONTOIL IKA SILVERSON et TECNIDOS SISTEMAS Y PROCESOS pour la cession des droits photographiques des appareils figurant dans ce guide TR 2 HN i i de id v A TaM LT A v m ow a Les MOL L DET a pn m ZEE uH A a LT pur mn 1 E J Le Cahier de Prescriptions Techniques G n rales pour la construction de chauss es et de ponts PG 3 du Minist re du D veloppement pr voit la possibilit d utiliser les bitumes ou m langes modifi s avec des polym res condition de respecter les sp cifications fix es En ce sens la modification des bitumes peut tre r alis e soit avec des po
10. de fragilit Fraass UNE EN 12593 ja lt 5 lt 8 IREM E sos R cup ration lastique 25 C UNE EN 13398 gt 10 Diff rence bille et oC 10 ee el UNE EN 13399 Wr Dim 8 10 Solubilit UNE EN 12592 gt 92 Point d clair v a UNE EN ISO 2592 pu gt 235 Essai en film mince de bitume ou de liant bitumineux en renouvellement UNE EN 12607 1 Variation de masse UNE EN 12607 1 06 lt 1 0 P n tration retenue UNE EN 1426 p o 265 gt 60 Variation du Point de Ramollissement UNEEN 1427 C min 4 max 8 min 5 max 10 Uniquement exigible des liants qui ne sont pas fabriqu s in situ 2 2 Bitumes modifi s avec du a d autres additifs Ces liants doivent respecter 2 3 Bitumes modifi s haute viscosit avec du caoutchouc caoutchouc et des polym res les sp cifications des bitumes modifi s article 212 du PG 3 Ils sont d sign s par l ajout d un Les sp cifications de ces liants comprennent une valeur importante celle que doit atteindre la Selon la Directive 21 2007 il s agit de liants C la fin de la d nomination du bitume viscosit Ces liants sont d sign s par les sigles BMAVC et leurs sp cifications sont les suivantes modifi s avec du caoutchouc le contenu en modifi correspondant Les sp cifications de caoutchouc n est pas sp cifi il n est pas non ces bitumes modifi s sont r sum es dans le plus pr cis sila modification est obtenue gr ce tableau suivant EENES N
11. essai de film mince et en renouvellement permanent UNE EN 12607 1 Durabilit R sistance au vieillissement EN 12607 1 UNE EN Variation de masse 12607 1 26 068 lt 0 8 10 Ch td 12607 1 08 lt 08 10 10 10 lt 1 0 a E P n tration retenue UNE EN 1426 06 p o 260 5n trati 0 gt gt gt gt gt gt iati in 5 m P n tration retenue 1426 gt 60 260 260 gt 60 260 260 Variation du Point de UNE EN 1427 oC bm A ai min 5 max Ramollissement 12 e c unge 1427 8 8 10 10 10 10 Uniquement exigible des liants qui ne sont pas fabriqu s in situ Diminution du point de 1427 oc 5 de zB zE 5 ar Tableau 3 Sp cifications des bitumes modifi s haute viscosit avec du caoutchouc ramollissement BMAVC Cette d nomination est incluse uniquement titre d information afin de faciliter l adaptation aux nouvelles nomenclatures europ ennes Uniquement exigible des liants qui ne sont pas fabriqu s in situ TBR On informera de la valeur Tableau 2 Conditions requises pour les bitumes modifi s avec du caoutchouc 18 2 4 Conditions de stockage des bitumes caoutchouc Plus tard la Directive 21 bis 2009 du Minist re du D veloppement a ajout de nouveaux crit res pour l utilisation de ces bitumes concernant surtout le stockage et la manipulation de ces liants dans le cadre de travaux Elle stipule que tous les types de liants Ccaoutchouc ind pendamment de le
12. figure 5 de ce Guide on peut observer comment le m langeur est ins r dans la ligne de recirculation Cette configuration est propre aux unit s fixes Sa production horaire est peu pr s quivalente au tonnage du r servoir puisqu une g ch e sera fabriqu e toutes les 60 minutes pour garantir la digestion Toutefois la production horaire peut tre augment e si le produit est transport jusqu a la centrale de m langes asphaltiques o il sera consomm Dans ce cas le temps de transport permet de compl ter la digestion Afin que tous les types d unit s de fabrication de bitume caoutchouc expos es pr c demment puissent garantir la qualit et lhomog n it du produit il s av re indispensable de pouvoir doser ce dernier le m langer et permettre des contr les de qualit r guliers On consid re qu il doit tre quip au minimum des l ments suivants e Dispositifs de dosage pond ral pour le caoutchouc et le polym re e Dispositifs de dosage pond ral volum trique pour le bitume e hermome tres Au point d entr e du bitume de base l int rieur du m langeur l int rieur du r servoir de digestion s il est diff rent du m langeur AU point de sortie du bitume caoutchouc vers la centrale de m langes e Viscosim tres Dans le r servoir digesteur AU point de sortie du bitume caoutchouc il existe des viscosim tres en ligne e Becs pour la pris
13. puissance d agitation etc et des recommandations de stockage de sorte que l utilisateur du Guide soit en mesure de fabriquer lui m me les liants dont il est question 17 On estime qu actuellement plus de 1 100 km de voies ont t r alis s avec ce mat riau Les bons r sultats obtenus au cours des derni res ann es viennent renforcer la confiance en cette technologie SR E E TTT E A E L L L i L L L EL L D i i Normes de r f rence des bitumes caoutchouc En Espagne d importants progr s ont t r alis s en ce qui concerne les sp cifications de liants bitumineux int grant du caoutchouc de pneumatiques usag s Bien que non contraignante l tape la plus importante avant l apparition d une r glementation a s rement t constitu e par le Manual de Empleo de Caucho de NFU en Mezclas Bituminosas 2007 r dig par le CEDEX sur commande du Minist re de l Environnement et du Minist re du D veloppement Ce document pr sentait d ja trois types de liants avec du caoutchouc consid r s comme int ressants dans le panorama espagnol des m langes bitumineux Y taient d finis par ordre croissant de modification les bitumes am lior s les bitumes modifi s et les bitumes modifi s haute viscosit tous constitu s de poudrette de caoutchouc issue de pneumatiques usag s Quelques mois plus tard tait publi e la Directive 21 2007 du Minist re du D
14. sent e dans les Fiches 1 et 2 BC 35 50 Bitume de base 850 70 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 10 Temp rature C 185 Type d agitateur h licoidal 4 000 rpm Temps de digestion 60 min Manipulation et stockage Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire FICHE 2 BC 50 70 Temp rature C 185 Type d agitateur h licoidal 4 000 rpm Temps de digestion 60 min Composants Bitume de base B 0 100 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 10 Manipulation et stockage Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire Ces liants sont en partie seulement modifi s avec du caoutchouc puisquils incorporent g n ralement aussi des polym res Leurs caract ristiques technologiques sont reprises dans lartide 212 du PG 3 consacr aux bitumes modifi s avec des polym res Cet article pr voit que si la plus grande partie de la modification est obtenue avec du caoutchouc de pneumatiques la nomenclature de ce liant doit tre signal e par un C la fin qui indique quils contiennent du caoutchouc Ainsi un liant PMB 45 80 60 ayant une p n tration entre 45 et 80 dixi mes de millim tre et une temp rature de ramollissement gale ou sup rieure 60 s il a t obtenu en utilisant majoritairement du caoutchouc est alors appel PMB 45 80 60 C Ce Guide pr sente
15. sp cifique ce qui favorise l interaction de ces derni res avec le bitume Les m langeurs traditionnels sans cisaillement consistent en un syst me agitateur plus ou moins puissant qui maintient le fluide en agitation et am liore l interaction du bitume avec le caoutchouc qui sinon serait plus lente Outre ces deux types de m langeurs pr c dents il existe des dispositifs haute vitesse gt 3 O00 rpm pourvus d une t te concue non seulement pour cr er un tourbillon dans le fluide mais galement pour couper ou rompre les particules au moins partiellement Le choix d utiliser l une ou l autre configuration et lun ou lautre type de m langeur appartiendra au final au fabricant de l unit de bitumes modifi s Dans l Annexe Il figurent des informations plus d taill es sur les quipements les plus fr quents sur le march leurs avantages et leurs inconv nients les machines auxiliaires n cessaires le raccordement la centrale d enrob s bitumineux etc l est g n ralement recommand d utiliser des m langeurs cisaillement quand on utilise des polym res et du caoutchouc simultan ment pour obtenir certains degr s de modification du liant 6 2 Composants de la formulation du liant Une fois les v rifications n cessaires effectu es l chelle industrielle comme indiqu aux points 5 7 et 58 on prendra comme formulation de d part celle obtenue en laboratoire est recommand de pr ter une a
16. veloppement Sur l utilisation et les sp cifications que doivent respecter les liants et m langes bitumineux compos s de caoutchouc issu de pneumatiques usag s qui devenait alors le principal document de r f rence concernant la fabrication et l utilisation de bitumes caoutchouc en Espagne Le pr ambule de la Directive d finit la poudrette de caoutchouc comme le produit provenant de la granulation de pneumatiques des tailles inf rieures 1 mm et dont le contenu en particules fines de moins de 0 063 mm ne d passe pas 15 est en outre sp cifi que la poudrette doit tre compos e fondamentalement de caoutchouc naturel et synth tique et doit contenir des taux de pollution ferromagn tique textile ou autre inf rieurs O 0196 0 596 et 0 2596 en poids respectivement La Directive distingue galement deux processus de fabrication Le premier est appel fabrication en centrale et se r f re aux centrales traditionnelles de modification de bitumes pourvues d un m langeur cisaillement et qui dotent le liant Caoutchouc d une stabilit suffisante pour son transport vers une unit de fabrication de m langes bitumineux Le second appel fabrication in situ se d roule dans une unit sp ciale de fabrication de bitumes caoutchouc situ e l int rieur m me de la centrale de fabrication de m langes bitumineux qui ne dispose pas n cessairement d un m langeur cisaillement Qua
17. z uide pour la fabrication SIGNUS SISTEMA INTEGRADO DE GESTI N DE NEUM TICOS USADOS d enrob s bitumineux avec de la poudrette de caoutchouc issue de pne mada USag 3E XE Jos M Bermejo Mufioz Directeur de D veloppement des March s de Valorisation chez SIGNUS Ecovalor Juan Gallego Medina Professeur Titulaire de l Universit Polytechnique de Madrid Leticia Saiz Rodr guez Technicienne en D veloppement de March s de Valorisation chez SIGNUS Ecovalor Le contenu de ce Guide est d une part le r sultat de l analyse des diff rentes exp riences men es par les auteurs pr alablement ce travail et d autre part la synth se des r sultats des exp riences r alis es sur diff rents bitumes et poudrettes de caoutchouc en laboratoire Les auteurs ont crit ce Guide avec tout le discernement et toute la rigueur technique possibles Toutefois il appartient l utilisateur de ce Guide de faire preuve du discernement n cessaire pour obtenir des r sultats satisfaisants Les auteurs et SIGNUS Ecovalor sont donc exempt s de toute responsabilit d rivant de l application pratique de ce Guide ISBN 13 978 84 616 9263 7 OCopyright SIGNUS ECOVALOR Dep sito legal C 377 2014 SIGNUS Ecovalor est un organisme non lucratif destin encourager les fabricants et importateurs producteurs qui le souhaitent respecter leurs obligations l gales concernant les dechets issus des pneumatiques usag s Les m
18. Type d agitateur h licoidal 8 800 rpm Temps de digestion 60 min Suivant la teneur en aromatiques du bitume de base des essais pr alables en laboratoire sont n cessaires afin de d terminer pr cis ment le dosage optimal Pour sa fabrication il est recommand d utiliser un m langeur cisaillement Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire Les bitumes haute viscosit sont repris dans la Directive 21 2007 du Minist re du D veloppement et constituent des liants tr s modifi s Ce Guide donne des orientations pour la fabrication de deux des bitumes les plus utilis s les BMAVC et BMAVC 3 Le premier estobtenuavecdes taux lev s de caoutchouc et sa viscosit est galement tr s lev e Le deuxi me est fabriqu avec du caoutchouc et des polym res et ventuellement d autres additifs I s agit dun liant moins visqueux que le premier mais beaucoup plus que les bitumes conventionnels 50 Un troisi me type de liant haute viscosit est galement pr sent dans ce Guide et est appel BMAVC 1b b indiquant qu il s agit dune vari t plus molle que le BMAVC 1 La raison pour laquelle il a t inclus dans ce Guide est que suite l approbation de la Directive 21 2007 il a t observ que le BMAVC n offre pas la souplesse requise dans des r gions o les hivers sont tr s froids Un liant similaire mais fabriqu partir d un
19. acune de ces quatre combinaisons plusieurs teneurs en caoutchouc et dans le cas des liants PMB plusieurs teneurs en polym re ont t test es Enfin et au vu des r sultats des essais les compositions les plus conservatrices ont t s lectionn es de sorte que leur conformit soit garantie dans les 4 cas d tude Ce qui n emp che pas d int grer dans les formulations des pourcentages plus lev s de caoutchouc quand dautres types de poudrette de caoutchouc ont des granulom tries ou des contenus en caoutchouc naturel plus favorables ou quand les bitumes sont plus compatibles Gr ce ce protocole de fabrication on a d termin la composition appropri e pour fabriquer des liants BC 35 50 BC 50 70 PMB 45 80 60 PMB 45 80 65 BMAVC 1 BMAVC 3 et un dernier liant qui n est pas repris dans la r glementation le BMAVC 1b plus mou que le BMAVC 1 et dont l utilisation est recommand e pour les r gions froides 47 Les compositions les plus conservatrices ont t s lectionn es afin de garantir leur conformit dans les 4 cas tudi s Les formulations type pour chacun de ces liants sont pr sent es dans les paragraphes suivants 7 3 Formulations recommand es de bitumes caoutchouc Une s rie de formulations recommand es pour diff rents types de bitumes caoutchouc est pr sent e dans ce paragraphe Par simplicit ces formulations sont pr sent es sous forme de fiche d utilisation facile Toutefo
20. anuel avec spatule on introduit la t te du m langeur Le r cipient tait ferm par un couvercle perfor qui permettait la sortie de l axe de la t te et un ruban adh sif en aluminium qui scellait l ensemble pour emp cher l entr e d air Apr s 10 minutes de pause pour permettre l chantillon d atteindre nouveau la temp rature de travail le processus de m lange pouvait commencer et s lectionnait la vitesse de rotation la plus ad quate chaque type de bitume Les informations concernant les temp ratures les vitesses du m langeur les temps d op ration etc sont d taill es sur les fiches correspondantes pr sent es dans ce Guide Une fois la fabrication du bitume caoutchouc effectu e des chantillons ont t pr lev s pour les essais de p n tration de temp rature de ramollissement et de retour lastique ainsi que pour l essai de viscosit dans le cas des bitumes a haute viscosit 4 liants ont t fabriqu s pour la conception de chaque type de bitume caoutchouc e Bitume de la raffinerie 2 Caoutchouc 50 50 polym re dans la fabrication des liants de type PMB e Bitume de la raffinerie 2 Caoutchouc 100 0 polym re dans la fabrication des liants de type PMB e Bitume de la raffinerie 4 Caoutchouc 50 50 polym re dans la fabrication des liants de type PMB e Bitume de la raffinerie 4 Caoutchouc 100 0 polym re dans la fabrication des liants de type PMB Pour ch
21. aoutchouc des pneus de camion contient plus de caoutchouc naturel que celui des pneus de v hicules l gers voiture de tourisme fourgonnette moto Pour mesurer le contenu en caoutchouc naturel la seule m thode pr cise est celle bas e sur les techniques de C qui d termine le contenu en biomasse d un chantillon qui quivaut son contenu en caoutchouc naturel Elle peut l g rement varier en fonction du processus de production Cependant on peut prendre comme valeur de r f rence une densit apparente de l ordre de 0 5 Kg dm avec de l g res oscillations en fonction de la courbe granulom trique et du type de pneu utilis l faut v rifier non seulement que les particules de poudrette de caoutchouc sont inf rieures une taille d termin e mais il est galement important de connaitre leur r partition suivant leur taille tout au long de leur courbe granulom trique La m thode d essai servant tablir la granulom trie est reprise dans la norme europ enne UNE CEN TS 14243 2012 caract re exp rimental intitul e Mat riaux produits partir de pneumatiques en fin de vie Sp cification de cat gories bas es sur leur s dimension s et impuret s et m thodes pour d terminer leur s dimension s et impuret s La m thode d essai destin e d terminer la taille des particules consiste introduire un chantillon d au moins 150 g dans un quipement de tamisage ayant un mouv
22. bitumes utilis s commun ment dans notre pays Bitume de la Raffinerie 1 La m thode habituelle pour la caract risation des bitumes est celle du fractionnement d crit dans la norme NLT 373 94 On distingue quatre fractions diff rentes les malt nes solubles dans le n heptane les satur s non adsorb s dans l alumine calcin e les napht noaromatiques ou simplement aromatiques qui sont adsorb s dans l alumine Calcin e en pr sence de n heptane et qui se d sorbent dans le tolu ne et les aromatiques polaires aussi appel s r sines qui se d sorbent de l alumine calcin e apr s que les fractions satur es et napht noaromatiques alent t s par es en employant pour cela le tolu ne et le trichlor thyl ne comme luants Les r sultats de fractionnement NLT 373 94 des quatre bitumes sont les suivants A Asphalt nes 96 182 B Satur s 96 147 C Napht noaromatiques 434 D Aromatiques Polaires 96 20 2 C D Aromatiques 63 6 Raffinerie 2 Raffinerie 3 Raffinerie 4 13 8 18 8 14 1 9 7 12 0 22 4 48 3 45 4 45 8 28 0 EE 147 76 3 68 7 63 5 Tableau 4 Composition des bitumes test s Au vu de ces r sultats les raffineries 2 et 4 ont t choisies car leurs bitumes pr sentent les valeurs maximale et minimale pour la teneur totale en aromatiques C est avec les bitumes de ces deux raffineries qu ont t effectu s les autres travaux en laboratoire 7 1 2 Caract ristiques
23. cipalement deux proc d s de fabrication le m lange en ligne aussi appel m lange en continu et le m lange par g ch es Dans le m lange en ligne les composants m langer passent dans l quipement de mani re continue et en sortent d j m lang s Voir le sch ma de la figure 3 Dans ce type de m langeur la fabrication peut tre r alis e sans recirculation figure 4 ou au moyen d un circuit de recirculation figure 5 en r p tant les passages n cessaires par le m langeur jusqu atteindre un degr d int gration suffisant garantissant le respect des sp cifications du produit v Caoutchouc Q E R servoir Bitume Caoutchouc M langeur Figure 4 M langeur en ligne sans recirculation Caoutchouc Figure 5 M langeur en ligne raccord un circuit de recirculation Bitume Caoutchouc 4 Bitume M langeur en ligne 36 e M lange par g ch es D autre part le proc d de m lange par g ch es consiste introduire un dispositif d agitation dans un r servoir de sorte que pendant un temps pr tabli le m lange du bitume et du caoutchouc et des additifs ventuels soit continuellement en mouvement afin de permettre une bonne interaction entre eux Approvisionnement du Q m langeur de l usine la demande ou des r servoirs de stockage Poudrette de o pneumatiques usag s R servoir 1 ed LE AJ Figure 6 Unit de pro
24. ctu e en prenant les pr cautions mentionn es au paragraphe 5 6 de ce Guide concernant la prise d chantillons en laboratoire Lors des premiers essais l chelle industrielle partir d une formulation de laboratoire on prendra des chantilons pour v rifier que le produit fabriqu est conforme aux sp cifications de r f rence pr sent es au chapitre 2 de ce Guide avec les limitations qui y sont d crites En ce qui concerne la fr quence des contr les il est conseill de pr lever au moins deux fois par jour un chantillon de 3 4 kg pour 50 tonnes de produit fabriqu dont on mesurera la viscosit in situ au moyen d un viscosim tre manuel partir de cet chantillon des sous chantillons de bitume devront galement tre pr lev s pour d terminer en laboratoire la valeur de p n tration de temp rature de ramollissement et de retour lastique Le r cipient contenant l chantillon restant sera scell et tiquet en sp cifiant l origine la date et l heure de l chantillonnage ainsi que les possibles anomalies constat es temps de stockage prolong nombre de r chauffements etc L chantillon correctement identifi sera conserv pour des v rifications ult rieures le cas ch ant De plus pendant la fabrication de bitume haute viscosit un chantillon sera pr lev toutes les heures et soumis l essai de viscosit avec viscosim tre rotatif manuel l est recommand de l
25. deux liants modifi s avec du caoutchouc PMB 45 80 60 C qui correspond l ancien BMC 3b et le PMB 45 80 65 C qui correspond l ancien BMC 3 C L ajout de la lettre C est destin informer du fait qu ils contiennent une plus grande proportion de caoutchouc de pneumatiques Ces liants peuvent tre utilis s pour les enrob s bitumineux les couches et cat gories Bitume de base B110 120 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 4 5 Polym re C411 s bitume 2 5 3 de trafic pour lesquels on utilise les bitumes modifi s avec des polym res On doit tenir compte du fait que ces liants peuvent galement d canter est alors n cessaire de prendre les mesures ad quates pendant leur fabrication et leur manipulation afin que cela ne se produise pas Les formulations de ces bitumes figurent dans les Fiches 3 et 4 Temp rature C 185 Type d agitateur h licoidal 8 800 rpm Temps de digestion 60 min Suivant la teneur en aromatiques du bitume de base des essais pr alables en laboratoire sont n cessaires afin de d terminer pr cis ment le dosage optimal Pour sa fabrication il est recommand d utiliser un m langeur cisaillement Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire Bitume de base B110 120 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 4 5 Polym re C411 s bitume 3 4 Temp rature C 185
26. duction de bitumes modifi s par g ch es avec deux r servoirs jumeaux CO 41 Le m langeur Dans tous les cas pour obtenir une bonne cisaillement est interaction entre le bitume et la poudrette capable de couper les de caoutchouc la configuration de l unit particules de poudrette de bitume modifi devra permettre au bitume caoutchouc avant hs utilisation ge pneumatiques pour de disposer du temps de digestion prescrit favoriser l interaction dans la formulation de laboratoire calcul en avec le bitume ajoutant le temps de m lange et le temps de permanence dans le r servoir de digestion si E i S il l est l l ment m canique qui produit le ce dernier existe et est diff rent du m langeur m lange est capable de couper ou de rompre les particules Leur taille est donc r duite ce qui provoque l apparition de nouvelles surfaces Ind pendamment de la configuration de n interaction Ce type de m langeurs l unit de production de bitumes caoutchouc Cisaillement dispose g n ralement d une partie le m langeur proprement dit peut tre dot de fixe le stator et d une partie mobile le rotor cisaillement ou pas avec un petit espace entre elles Gr ce un 6 1 2 Types de m langeurs 38 effet d aspiration le m lange passe entre les deux pi ces ce qui produit un effet de coupe tr s intense qui contribue r duire la taille des particules de caoutchouc et augmenter leur surface
27. e Incorporation de Fin des probl mes de caoutchouc sensibilit l eau du m lange bitumineux Figure 2 volution des propri t s modifi es parametre donc l am lioration des propri t s de ce dernier Quand cette temp rature est trop prolong e l am lioration obtenue est r duite cause de la dilution du caoutchouc dans le bitume Perte de propri t s temps du liant Il existe plusieurs techniques qui permettent d tudier le processus de digestion du caoutchouc par le bitume Parmi ces techniques se trouvent celles de filtration du caoutchouc en suspension de microscopie lectronique balayage MEB de fractionnement du bitume SARA de spectrom trie infrarouge de chromatographie de filtration sur gel et de micrographie par fluorescence Toutes ont contribu une meilleure connaissance de l interaction bitume caoutchouc Pour synth tiser le processus de digestion est favoris e mesure que la temp rature augmente e Quand le temps de contact est prolong e Par diminution de la taille maximale des particules de caoutchouc e Plus le contenu en fractions l g res de bitume est important e Quand l nergie de m lange augmente 47 La bonne temp rature de digestion garantit l int gration du caoutchouc dans le bitume et donc l am lioration des propri t s de ce dernier Un aspect important prendre en compte au moment de formuler correctement les bitumes ca
28. e valu e par d autres essais comme celui de l impact avec le pendule Vialit UNE EN 13588 qui semble plus ad quat aux bitumes modifi s avec du caoutchouc I semblerait que la m me chose se produise avec l essai de r cup ration lastique UNE EN 13398 qui exige une longation minimale de 20 cm qu il n est pas non plus fr quent d atteindre Toutefois la norme d essai permet dans ce cas d obtenir le pourcentage de retour lastique en prenant comme longation de r f rence celle atteinte au moment de la rupture et non les 20 cm fix s par la proc dure standard Dans tous les cas les meilleures propri t s des bitumes caoutchouc ne font aucun doute tant en termes de coh sion que de r cup ration lastique s agit uniquement d une inad quation des proc dures d essai prises comme r f rence au moment de la r daction des sp cifications de ces liants caoutchouc Les caract ristiques de ces bitumes am lior s ne figuraient dans aucune r glementation La Directive 21 2007 cr e donc des sp cifications qui lui sont particuli res Pour indiquer qu ils contiennent du caoutchouc ils sont nomm s par les sigles BC suivies de la valeur de p n tration du liant Leurs sp cifications techniques sont indiqu es dans le tableau suivant Bitume d origine P n tration 25 C UNE EN 1426 0 1 mm 35 50 50 70 Point de ramollissement bille et anneau UNE EN 1427 C gt 58 gt 53 Point
29. e base plus molle a donc t test avec succ s Il a t appel BMAVC 1b FICHE 5 Les liants haute viscosit avec du caoutchouc sont sp cialement recommand s quand une r sistance lev e la fissuration est n cessaire notamment pour les renforcements de rev tements semi rigides et de dalles en b ton ll s agit de liants ayant une tendance la s dimentation raison pour laquelle il convient de prendre les mesures ad quates pendant leur fabrication et leur manipulation Les formulations de ces liants sont pr sent es dans les Fiches 5 6 et 7 BMAVC 1 Composants Bitume de base 835 50 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 22 Formulation Fabrication Temp rature C 195 Type d agitateur h licoidal 4 000 rpm Temps de digestion 60 min Avec certains bitumes de base plus riches en fractions aromatiques la teneur en caoutchouc tournerait autour de 2096 Manipulation et stockage Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire FICHE 6 BMAVC 1b Composants Bitume de base 850 70 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 22 Formulation Temp rature C 195 Type d agitateur h lico dal 4 000 rpm Temps de digestion 60 min Avec certains bitumes de base plus riches en fractions aromatiques la teneur en caoutchouc tournerait autour de 2096 Manipulation et stockage Le produit peut d ca
30. e autres cons quences que des entreprises de taille moyenne tant peu sp cialis es dans les bitumes n osent pas se lancer dans la fabrication de leurs propres liants bien que l quipement n cessaire cette fabrication soit relativement simple et les possibilit s d conomie parfaitement videntes Les principaux destinataires de ce Guide sont les entreprises de construction et les producteurs de bitumes modifi s ayant une sp cialisation ou un niveau technique limit s pour la fabrication de bitumes caoutchouc Ce Guide a pour objet de les doter d un outil simple et pratique qui leur permette de disposer d une pr formulation pour chacun des bitumes caoutchouc les plus utilis s en Espagne de sorte qu ils soient en mesure de les fabriquer apr s quelques essais de v rification Pour atteindre cet objectif une s rie d essais en laboratoire destin s d terminer des fourchettes approximatives de composition du bitume caoutchouc ont t propos s pendant le projet de mani re ce que ce bitume soit conforme aux crit res techniques exig s par la Directive 21 2007 du Minist re du D veloppement et par l article 212 du PG 3 concernant les bitumes modifi s avec du caoutchouc de pneumatiques Outre ces pr formulations ce document pr sente des informations sur le processus de o 3 ru mrt nic unc Ta x m m mim Es LA E Ea I n od v m a ES fabrication temp ratures temps
31. e d chantillons la sortie du digesteur Bien que toutes les unit s de fabrication de bitume caoutchouc doivent garantir que le produit a atteint un degr de digestion suffisant ce qui est le cas une fois les 60 minutes coul es en incluant dans ce temps le m lange et la digestion il peut s av rer n cessaire pour des raisons logistiques de disposer de r servoirs suppl mentaires pour stocker le bitume caoutchouc d ja fabriqu Ces r servoirs ne doivent pas tre confondus avec le r servoir de digestion de l unit de bitume caoutchouc Quand de tels r servoirs existent l unit de fabrication de bitume caoutchouc fournit le produit au r servoir de stockage au lieu de le faire directement dans la balance de la centrale de m langes asphaltiques pour qu il soit d charg dans le m langeur Les avantages de ces r servoirs auxiliaires sont une plus grande capacit de r gulation de l approvisionnement en bitume caoutchouc de la centrale de fabrication de m langes et ils peuvent constituer une solution simple n importe quel probl me surgissant dans l appareil de fabrication de bitume caoutchouc Pour la conformit aux crit res de stockage ces r servoirs auxiliaires doivent disposer d un syst me de chauffage permettant de maintenir la temp rature du produit pendant des heures ou des jours et d un l ment qui fasse office d agitateur et vite ainsi la s dimentation Pour choisir l quipement
32. e faire aussi pour les autres types de liants caoutchouc Toutes les informations obtenues sur les viscosit s devront figurer dans un rapport qui sera remis l organisme de contr le 6 5 Stockage des bitumes caoutchouc G n ralement les bitumes incorporant de la poudrette de caoutchouc sont des produits qu il convient de consommer d s qu il est possible Les raisons de cette recommandation sont au nombre de trois la premi re est la tendance la d cantation des particules la seconde la formation d une couche la surface quand sont int gr s les polym res et enfin l volution de leurs propri t s mesure que s coule le temps de stockage Toutefois la dynamique des travaux en cours obligera dans de nombreux cas un stockage pendant de nombreuses heures la production de bitume caoutchouc et sa consommation en chantier n tant pas toujours synchronis es tant donn les nombreux impr vus qui ont coutume daffecter les travaux de rev tements routiers Par cons quent il s agit de chercher une solution de compromis entre ces deuxr alit s a n cessit de consommer le produit imm diatement apr s sa fabrication et celle de disposer d une certaine Capacit de stockage et de r gularit dans l approvisionnement de la centrale Voici quelques indications pour r ussir le stockage e Les r servoirs de stockage devront comme il est d usage disposer de syst mes de chauffage et d isolement therm
33. ement de vibration comprenant au moins deux dimensions pour classer le mat riau par tailles au moyen de diff rents tamis Le temps de tamisage est de 10 minutes Le rapport de r sultats fournit la courbe granulom trique qui indique outre les limites sup rieures et inf rieures les pourcentages de mat riau passant travers les tamis interm diaires plac s dans l quipement Gr ce une analyse on d termine la quantit d acier libre que contient la poudrette de caoutchouc en utilisant pour cela une m thode consistant extraire l acier au moyen d un aimant La proc dure d essai tablie dans la norme UNE CEN TS 14243 2012 pr c demment mentionn e fixe la prise d un chantillon de poudrette de caoutchouc de 500 g dispers e sur un plateau qui permet dobtenir une paisseur inf rieure de 2 Cm sur laquelle on passe un aimant d une surface plus grande de 2 cm et de T Tesla d intensit minimale auquel adh rent les particules d acier Pour la quantification de ce param tre la norme UNE CEN TS 14243 2012 tablit une proc dure selon laquelle on prend une quantit d chantillon semblable celle de l essai granulom trique galement soumise ce m me essai pendant une dur e de 10 min Les fibres textiles si elles existent tendent former de petites agglom rations qui sont s par es et pes es pour leur quantification La norme exp rimentale mentionn e pr c demment d crit une m
34. ence sur les caract ristiques finales du bitume Le param tre de contr le doit tre le pourcentage de fraction lastom rique ainsi que le contenu en caoutchouc naturel de celle ci Dans les deux cas des valeurs les plus lev es possibles sont pr f rables Enfin on doit envisager la m thode de broyage du caoutchouc temp rature ambiante ou cryog nique En g n ral il est conseill d utiliser le broyage temp rature ambiante car il offre davantage de surface sp cifique et c est d autre part le plus courant sur le march Dans le cas des bitumes modifi s il est fr quent d ajouter un polym re pour compl ter le degr de modification obtenu avec le caoutchouc Le paragraphe 7 1 3 de ce Guide donne quelques indications sur le choix du polym re utiliser Les plus efficaces pour compl ter l effet du caoutchouc sont ceux bas s sur des lastom res de type SBS styr ne butadi ne styr ne IIS se pr sentent g n ralement sous la forme de poudrette ou de granulats pellets etc La d cision d utiliser l une ou l autre forme doit se faire en fonction du type de m langeur utilis comme l explique le paragraphe suivant l existe sur le march diff rents polym res de type SBS qui se diff rencient de mani re importante suivant leur structure leurs propri t s et surtout leur influence sur le bitume apr s leur incorporation dans ce dernier Apr s analyse des propri t s des polym
35. es la vulcanisation et qui est r v l e par une diminution de soufre la surface des particules de caoutchouc Toutefois l interaction constitue avant tout un ph nom ne physique dont le m canisme principal est le gonflage du caoutchouc quand il capte les fractions les plus l g res du bitume Asphaltenes Fractions 3 1 Le processus de digestion du caoutchouc par les bitumes Pendant l interaction bitume caoutchouc les particules de caoutchouc commencent gonfler ou augmenter de volume tant donn l absorption des fractions aromatiques Figure 1 Autour de la particule de caoutchouc se forme un gel ou une couche molle qui se d tache sous l effet de l agitation en m me temps qu elle est int gr e au bitume En portant le ph nom ne l extr me si la temp rature ou l nergie d agitation taient prolong es la particule de caoutchouc dispara trait au sein du bitume L interaction du caoutchouc avec le bitume est appel e digestion umm XI AND l g res Bitume Temp rature Bitume Caoutchouc Digestion Dilution avec pertes de propri t s Figure 1 volution de l interaction bitume caoutchouc EE La Figure 2 pr sente un sch ma de l volution du processus de digestion dans le temps La bonne temp rature de digestion garantit l int gration du caoutchouc dans le bitume et NI D but de la dilution Caoutchouc en suspension digestion progressiv
36. es m langeurs s par s du digesteur ou un regroupement des deux fonctions dans le m me r servoir et m me l utilisation de r servoirs auxiliaires de stockage afin de disposer in situ d une plus grande capacit de r gulation de l approvisionnement en bitume caoutchouc ce dernier pouvant tre stock jusqu ce que la centrale de fabrication d enrob s asphaltiques redemande un approvisionnement Les types de m langeurs les plus courants sur le march sont d crits ci dessous Une tude de cas pr sente plusieurs configurations dune unit de fabrication de bitume caoutchouc ainsi que leurs diff rentes possibilit s d installation dans la centrale d enrob s bitumineux CR i M langeurs palettes Pourles bitumes faible teneur en caoutchouc en dessous de 10 les m langeurs palettes ou de type h licoidal qui maintiennent le bitume agit lt 1 000 rpm avec le caoutchouc en suspension pendant le temps n cessaire pour r aliser la digestion peuvent suffire Le r servoir dans lequel ils sont install s fait simultan ment office de m langeur et de digesteur Dans des configurations aussi simples le caoutchouc doit tre fin d une taille maximale de 0 5 mm En outre pour garantir la digestion il sera souvent n cessaire de prolonger le temps de fabrication au del des 60 minutes habituellement suffisantes avec un syst me de m lange plus nergique Ce syst me ne poss de pas de dispos
37. es bitumes caoutchouc 1 Syst me de m langeur h lice haute vitesse l s agit d un dispositif simple qui provoque uniquement une agitation continue du m lange de bitume et de caoutchouc Toutefois en augmentant la vitesse de rotation de certains de ces appareils on obtient une forte nergie de m lange qui va au dela de la simple agitation C est le cas des appareils pourvus d un propeller qui atteignent des vitesses de rotation allant jusqu 10 000 rpm C est le cas de l appareil repr sent en Figure 9 Figure 9 M langeur de laboratoire fonctionnant des vitesses comprises entre 500 et 10 000 rpm La fabrication du bitume caoutchouc suivant ce proc d est effectu e par g ch es successives en introduisant l accessoire dans un r cipient m tallique plac dans un bain thermostatique dhuile L ensemble serait dispos de la mani re suivante figure 10 Figure 10 Disposition d un appareil de laboratoire de base pour la fabrication de bitumes caoutchouc l est tr s important de s assurer que le contact de l chantillon du bitume avec l air soit le moins lev possible afin de minimiser l oxydation du bitume durant sa fabrication Cela peut tre fait en utilisant un couvercle perfor permettant d y introduire la t te du m langeur de sorte que pendant les 60 minutes que dure l op ration le contact avec l air soit tr s limit I faudra s lectionner les param tres de fabricat
38. gesteur de plus grandes dimensions o le bitume caoutchouc reste en agitation gr ce un arbre palettes ou un agitateur h licoidal jusqu la fin des 60 minutes de digestion n cessaires L appareil est compl t par des tr mies pour le stockage et le dosage du caoutchouc pour les ventuels polym res ou additifs des pompes d impulsion et m me une chaudi re pour les quipements mobiles ce qui lui permet de fonctionner de mani re autonome sans avoir besoin d tre reli au circuit d huile thermique de lunit de fabrication de m langes asphaltiques La figure 16 pr sente un appareil de ce type dans le cas pr sent mobile I peut donc tre d plac jusqu la centrale de fabrication d enrob s pour fabriquer et fournir le bitume caoutchouc et tre retir une fois les travaux termin s Dans d autres cas le m me quipement est fixe et reste toujours dans la m me unit de m langes asphaltiques Ence qui concerne sonint gration la centrale de m langes asphaltiques cet appareil prend le bitume pur dans les r servoirs de stockage le m lange avec le caoutchouc et le dispense la demande de la centrale gr ce une pompe d impulsion command e partir du tableau de commande de la centrale Sur la figure 1 7 on peut voir un sch ma d installation qui n affecte presque en rien les l ments de la centrale de m langes Bitume de la raffinerie 1 Q R servoirs 4 de bitume
39. ion la temp rature au moyen du thermostat du bain d huile ainsi que la vitesse de rotation du m langeur sur le s lecteur dont est pourvu l appareil cet effet L op ration se d roule en deux phases la premi re haute vitesse 3 000 10 000 rpm afin d obtenir un m lange tr s nergique suivie d une seconde phase de digestion durant laquelle l appareil peut fonctionner basse vitesse bOO 1 000 rpm afin d viter les s dimentations et favoriser linteraction du bitume et du caoutchouc La premi re phase dure environ 15 minutes la seconde 45 minutes environ Avec le m me appareil de laboratoire et en essayant d arriver la plus grande similitude possible avec certains appareils industriels dans lesquels le m langeur fait aussi office de r servoir digesteur on pourrait travailler haute vitesse pendant les 60 minutes Dans tous les cas il s agit de disposer en laboratoire des conditions les plus proches possibles d une application l chelle industrielle G n ralement le m lange est effectu dans un r cipient m tallique d une capacit d l litre qui ne peut pas tre enti rement rempli de bitume puisqu il d borderait au moment o la t te du m langeur y serait introduite I est galement n cessaire de laisser un espace entre celui ci et le couvercle afin de faciliter sa manipulation L chantillon doit tre pr par par gach es dont on recommande par exp rience qu elles ne d passent
40. ique et tre pourvus d un agitateur pour maintenir le produit constamment en mouvement afin d emp cher la d cantation et les h t rog n it s e Le temps maximal de stockage doit tre de 3 jours e La temp rature de stockage doit tre gale ou inf rieure celle de la digestion e Si le stockage est prolong au del de 24 heures il faut en g n ral faire descendre la temp rature progressivement et r chauffer avant la reprise de la consommation Ces cycles refroidissement r chauffement doivent tre au nombre de deux maximum la r p tition de ce processus pouvant acc l rer la d gradation du caoutchouc et la perte de propri t s du bitume caoutchouc Si un nombre plus lev de cycles de refroidissement r chauffement est in vitable ousiles dur es de stockage sont prolong es au del de 3 jours par exemple en cas de conditions m t orologiques d favorables au travail de rev tement les param tres de base du bitume seront v rifi s p n tration temp rature de ramollissement et retour lastique La viscosit sera contr l e pour les bitumes caoutchouc haute viscosit En cas de l g res variations par rapport aux sp cifications du produit il est recommand de e Consommer le bitume caoutchouc comme Sil s agissait dun bitume conventionnel et toujours dans des enrob s bitumineux destin s des applications moins exigeantes techniquement e Une alternative pourrait consister
41. is on devra tenir compte du fait quil s agit de formulations qui ont produit de bons r sultats avec les mat riaux et dans les conditions de laboratoire d crites plus haut Elles doivent par cons quent tre interpr t es comme des formulations approximatives n cessitant d tre v rifi es pr alablement en laboratoire et d tre parfois l g rement modifi es afin que le produit obtenu soit conforme aux sp cifications 7 3 1 Bitumes am lior s avec du caoutchouc Les bitumes am lior s avec du caoutchouc sont repris dans la Directive 21 2007 du FICHE 1 Minist re du D veloppement s agit de bitumes ayant des caract ristiques am lior es par rapport des bitumes dont la p n tration est similaire car ils ont une temp rature de ramollissement l g rement plus lev e que ces derniers Leur nomenclature est compos e des lettres BC suivies de la fourchette de p n tration en existe deux types BC 35 50 et BC 50 70 lls peuvent tre utilis s dans la fabrication de n importe quel enrob bitumineux et de n importe quelle couche et cat gorie de trafic pour lesquelles on utilisait les bitumes de p n tration Leur fabrication est simple de par leur contenu limit en caoutchouc ce qui fait que leur viscosit n est pas lev e Toutefois ils peuvent d canter Les mesures ad quates doivent donc tre prises pendant leur fabrication et manipulation La formulation recommand e pour ces liants est pr
42. issions de SIGNUS sont de garantir un traitement ad quat des pneumatiques usag s depuis leur production jusqu leur recyclage en mat riaux revaloris s et de maximiser leur revalorisation en d veloppant de nouvelles applications et de nouveaux march s parmi lesquels l un des plus importants est celui des enrob s bitumineux Remerciements La r alisation de ce Guide est le fruit d un travail exp rimental men au Laboratoire des Chauss es de l Universit Polytechnique de Madrid dans le cadre de l accord de collaboration sign entre SIGNUS et la Fondation Agustin de Betancourt pour l tude de formulations de bitumes modifi s avec de la poudrette de caoutchouc Malgr l existence d un accord pour l ex cution de ce travail SIGNUS en tant que concepteur du document tient remercier formellement pour sa grande implication dans le projet le professeur Juan Gallego qui gr ce sa pers v rance et son int r t personnel pour le sujet a port ce travail qui bien qu il ne soit pas destin la recherche fondamentale a atteint un niveau lev en termes de technologie et d innovation travers une approche minemment industrielle ce qui le rend extr mement pr cieux dans la promotion du d veloppement des m langes bitume caoutchouc dans notre pays Sa grande implication dans ce projet a permis de recueillir un volume d informations d une grande richesse qui a impliqu un gros effort de synth se au moment de la r
43. itif de cisaillement et se trouve uniquement sur des dispositifs destin s de petites productions Son utilisation n est pas recommand e car son nergie d agitation et sa capacit de production sont faibles Un exemple d arbre palettes est repr sent dans la figure 13 Figure 13 M langeur palettes 60 M langeurs disque Cowles Gr ce sa conception et sa vitesse de rotation gt 3 000 rpm ce type de m langeurs dispose d une nergie de m lange lev e avec un certain effet de cisaillement La Figure 14 pr sente un disque de type Cowles ainsi que sa position dans un m langeur de bitume Figure 14 M langeur disque Cowles Ce type de m langeur produit un tourbillon qui oblige le m lange de bitume et de caoutchouc passer plusieurs fois par le disque Cowles ce qui provoque progressivement la r duction des particules de caoutchouc et l homog n isation du m lange ll peut tre pr sent soit dans de simples m langeurs soit dans des r servoirs o sont r alis s le m lange et la digestion Sa productivit est lev e et son entretien facile Son utilisation est tr s r pandue dans la fabrication de bitumes caoutchouc M langeurs syst me de cisaillement rotor statora l s agit sans aucun doute du m langeur le plus volu soumet le m lange de bitume et de caoutchouc une forte intensit gr ce la vitesse lev e de son cisaillement Entre la partie fi
44. le mieux adapt aux n cessit s de chaque centrale l utilisateur doit tenir compte des crit res de base suivants Le m langeur palettes fournit peu d nergie de m lange et il est plus appropri de l utiliser comme agitateur pour maintenir en mouvement le produit tandis que se termine la digestion Les quipements uniquement dot s de ce dispositif de m lange sont compl tement inadapt s si l on souhaite ajouter des polym res au caoutchouc Les quipements pourvus d un m langeur et d un digesteur ou de deux r servoirs m langeurs digesteurs jumeaux sont les plus utilis s pour la fabrication de bitumes caoutchouc Ils peuvent tre recommand s indistinctement et permettent de fabriquer des bitumes caoutchouc mais aussi des bitumes modifi s avec des polym res Ils sont valables dans la majorit des cas Toutefois des essais sont n cessaires au d but si l on utilise des polym res pour d terminer si ces derniers doivent tre utilis s en poudrette ou si le dispositif est capable d int grer des pellets ou des granulats de polym re dans le bitume Les quipements dot s d un moulin cisaillement constituent l tape la plus aboutie en mati re d appareils de m lange Ils produisent une tr s bonne homog n it car ils sont capables de faire recirculer le produit autant de fois que cela s av re n cessaire pour r duire la taille des particules de caoutchouc Si l on travaille avec des polym res ceu
45. lym res soit avec de la poudrette de caoutchouc Directive 21 2007 du Minist re du D veloppement obtenue partir de pneumatiques usag s pour produire diff rents types de bitumes et m langes bitumineux ayant des propri t s diff rentes mais toujours sup rieures celles obtenues avec les m langes bitumineux conventionnels Ind pendamment des effets positifs que conf re la poudrette de caoutchouc au bitume un des atouts qui conduit recommander la g n ralisation de son utilisation est le fait qu elle permette d am liorer la rh ologie moindre co t par rapport aux polym res et autres additifs cette diff rence de co t initial doivent tre ajout s une s rie d avantages comme les conomies r alis es en mati re de conservation des routes et la prolongation de leur vie utile SIGNUS organisme constitu dans le principal but de garantir la bonne gestion des pneus usag s collect s en Espagne respecte donc une s rie de crit res fix s par l Administration G n rale de l tat et par les Communaut s autonomes travers entre autres le Plan Nacional Integrado de Residuos PNIR 2008 015 qui a pour objectif de r utiliser 55 du caoutchouc provenant des pneus usag s pour des m langes bitumineux 1 Tout au long de ce Guide on utilisera indistinctement la d nomination poudrette de pneumatique ou poudrette de caoutchouc pour faire r f rence au caoutchouc obtenu partir de la tran
46. nes et lev es au dessus des 3 000 rpm 3 Si des polym res sont utilis s avec le caoutchouc il conviendra d utiliser des dispositifs cisaillement ou au moins des m langeurs h lice capables de fonctionner des vitesses de rotation lev es sup rieures 8 000 rpm 4 La d cision doit aussi tenir compte de l utilisation qui va tre faite de l appareil pour des utilisations mod r es les deux premiers appareils d crits peuvent s av rer suffisants Leur prix est peu pr s 4 fois plus bas que celui d une unit pilote et leur nettoyage courant est plus facile Appareils destin s la fabrication a l chelle industrielle de bitumes caoutehoue EY AININIE XE Les appareils industriels destin s la fabrication de bitumes caoutchouc doivent poss der d un point de vue fonctionnel deux unit s bien d finies d un c t le m langeur et de l autre le r servoir de digestion Gr ce au premier on obtient le m lange entre le bitume et le caoutchouc et parfois m me des particules plus petites si le m langeur est dot de cisaillement Dans le r servoir de digestion l interaction entre les particules de caoutchouc et le bitume est compl t e haute temp rature gr ce l existence d un syst me agitateur dont l appareil doit tre obligatoirement dot partir de l on peut trouver plusieurs configurations des m langeurs cisaillement o sans cisaillement d
47. nfiguration de l appareil industriel Dans les deux cas l chantillon devra rester en agitation et haute temp rature pendant 60 min jusqu ce que la digestion soit compl te l est galement n cessaire d viter dans la mesure du possible le contact avec l air afin de minimiser l oxydation du bitume pendant sa fabrication Dans ce type de m langeurs la g ch e est aussi de 650 g et est contenue dans un r cipient m tallique d une capacit d 1 litre 3 Unit pilote de fabrication de bitumes caoutchouc l existe galement des unit s pilotes de laboratoire pour la fabrication de bitumes caoutchouc qui poss dent un syst me de cisaillement Vu les difficult s d incorporation du caoutchouc au bitume il est fr quent que ces m langeurs travaillent en ligne avecrecirculation Dans ce cas il est donc n cessaire de disposer d un r servoir suppl mentaire La figure suivante pr sente un de ces mod les auquel on associe un syst me en ligne cisaillement par lequel circule plusieurs fois le contenu du r servoir sup rieur Le contenu reste constamment en mouvement gr ce un m langeur h lice Figure 12 Unit pilote pour la fabrication de bitume caoutchouc Ces dispositifs offrent l avantage d une haute technicisation avec un contr le direct des param tres de fabrication les plus importants lls n cessitent normalement une chaudi re externe pour maintenir tout le syst me la bonne temp
48. nt aux types de bitumes caoutchouc la Directive 21 2007 en distingue trois en fonction du degr de modification e Bitumes am lior s e Bitumes modifi s e Bitumes haute viscosit Manuel d Utilisation du Caoutchouc issu de Pneumatiques Usag s dans les M langes Bitumineux Les crit res exig s pour chacun des trois types de liant Caoutchouc correspondent ou du moins sont semblables aux crit res des bitumes modifi s avec des polym res conventionnels actuellement d finis dans la norme UNE EN 1 4023 2010 Il convient toutefois de pr ciser que la nature particuli re des bitumes caoutchouc implique que certains essais de normalisation destin s aux bitumes avec des polym res soient tr s difficilement r alisables dans la pratique pour les bitumes caoutchouc car ces derniers sont constitu s de particules en suspension dues l interaction avec le bitume laquelle n implique pas l int gration totale du caoutchouc en phase liquide titre d exemple l essai de coh sion appel Force Ductilit UNE EN 13589 et UNE EN 13 03 exige que les prouvettes de bitume atteignent une longation d au moins 40 cm Mais les h t rog n it s qu impliquent les particules de caoutchouc au sein du bitume emp chent d atteindre de telles longations avant la rupture m me 25 C de temp rature ce sujet soulignons que la norme UNE EN14023 sur les bitumes modifi s indique que la coh sion peut tr
49. nter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire Note explicative Ce liant n est pas repris dans la Directive 21 2007 C est un bitume plus mou et il a d montr un meilleur comportement que le BMAVC 1 dans des r gions froides Les propri t s de base de ce type de liant sont e P n tration UNE EN 1426 30 40 10 1mm Point de ramollissement bille et anneau UNE EN 1427 gt 68 C e Viscosit dynamique 170 C UNE EN 13302 gt 2 000 cP e R cup ration lastique 25 C UNE EN 13398 gt 10 FICHE 7 BMAVC 3 Bitume de base B1 10 120 Caoutchouc 0 0 8 mm Caoutchouc s bitume 4 5 Polym re C411 s bitume 3 5 4 5 Temp rature C 185 Type d agitateur h licoidal 8 800 rpm Temps de digestion 60 min Suivant la teneur en aromatiques du bitume de base des essais pr alables en laboratoire sont n cessaires afin de d terminer pr cis ment le dosage optimal Manipulation et stockage Le produit peut d canter L utilisation de r servoirs pourvus d un agitateur est n cessaire Les r sultats des analyses sont pr sent s dans le tableau suivant ARE en Teneur en Temp C Niveau gro al PE m lange d agnaten BC 35 50 B 50 70 10 185 Moyen BC 50 70 B 70 100 10 185 Moyen PMB 45 80 60C B110 120 4 5 25 3 185 lev PMB45 80 65C B110 120 4 5 3 4 185 lev BMAVC 1 B35 50 22 195 Moyen BMAVC 1b
50. orme de Bitume d origine D nomination UNE EN 14023 10 P n tration 25 C UNE EN 1426 0 1 mm 15 30 35 50 55 70 55 65 C 80 60 C 80 65 C Point de ramollissement UNE EN 1427 iE 25 gt 70 gt 70 Point de fragilit Fraass UNE EN 12593 eC lt 4 lt 8 lt 15 Caract ristiques UNEEN Unit Essais sur le bitume Force Ductilit 24 UNEEN 13589 Le L P n tration 25 1426 01mm 10 40 25 55 45 80 45 80 45 80 75 130 5cm min 10C UNE EN 13703 J cm Point de ramollissement 1427 C gt 70 gt 65 gt 60 gt 05 gt 75 gt 60 Consistance Flotteur 60 C NLT 183 S 3000 13589 228 2208 228 23a 23a 2la 135 C lt 7500 lt 5000 Coh sion Force ductilit 13703 JM 15 10 Doc Dec Dec DeC per M UNE EN 13302 mPas TS 170 C gt 2000 gt 1200 gt 800 Point de fragilit Fraass 12593 C lt 5 lt See lt 15 lt 15 lt 15 Bede s 25 C UNE EN 13398 96 gt 10 gt 20 gt 30 R cup ration lastique 25 C 13398 TBR gt 50 gt 50 gt 70 gt 80 gt 60 Diff rence de oC E Diff rence bille et anneau ES de point de 13399 ic 25 x xS xx sg 2d UNE EN 13399 i 1427 stockage n Stabilit au ramollissement Diff rence de Omm 20 stockage p n tration B Diff rence de 13399 p n tration 1426 0 1 mm lt 9 lt 9 lt 9 lt 9 lt 13 lt 13 E TS UNE EN ISO o gt 235 2592 E POETES ISO o PRINEU EIE 2592 C p285 2233 es 2235 2235 2270 R sidu de l
51. ou choix de la poudrette de caoutchouc Les principales caract ristiques de la poudrette de caoutchouc ayant une influence sur les propri t s des bitumes sont d une part sa composition la teneur en polym res et m me le pourcentage de caoutchouc naturel et sa granulom trie et d autre part le mode de fabrication utilis Pour des raisons pratiques la poudrette de caoutchouc commercialis e en Espagne est obtenue par des syst mes de granulation temp rature ambiante C est donc la seule qui a t utilis e pour ce travail Quant la granulom trie 10096 du caoutchouc utilis passe par le tamis de 0 8 mm avec une r tention dans le tamis 0 5 mm de plus de 35 l s agit dune granulom trie comprise dans une fourchette fr quente sur le march pour la modification d asphaltes Enfin en ce qui concerne la composition chimique le type de caoutchouc utilis des fins pratiques d pend de l origine pneumatique soit de camion soit de v hicules l gers avec des pourcentages en caoutchouc naturel et synth tiques diff rents Ainsi pour l tude en laboratoire deux caoutchoucs dont la granulom trie est celle mentionn e plus haut ont t s lectionn s le premier provenant parts gales de pneumatiques de camion et de v hicules l gers 50 50 et le second provenant de poids lourds 100 0 La composition des deux produits figure dans les tableaux 5 6 et 7 Pour mesurer le composant non caoutchou
52. outchouc est de connaitre les sp cifications que pr sente la poudrette de pneumatiques usag s Les diff rentes tudes bibliographiques ont d montr que la composition du caoutchouc et la granulom trie des particules de poudrette sont deux des principales caract ristiques qui ont la plus grande influence sur les propri t s du bitume caoutchouc La Directive 21 2007 d finit la poudrette de caoutchouc issue de pneus comme r sultant du processus de granulation de pneumatiques usag s des tailles inf rieures 1 mm et avec un contenu en particules inf rieures 0 063 mm ne d passant pas 1596 En outre ce document indique que la poudrette de caoutchouc est essentiellement compos e de caoutchouc naturel et synth tique et qu elle ne contient pas de mat riaux ferromagn tiques textiles ou polluants dans des proportions sup rieures 0 01 0 596 et 0 2596 en poids respectivement e chapitre reprend les principales caract ristiques de la poudrette de pneumatiques usag s ainsi que la description des m thodes d essai pour leur caract risation Les principales caract ristiques de la poudrette sont les suivantes La poudrette de caoutchouc est compos e d un m lange de diff rents caoutchoucs principalement de caoutchouc naturel NR et de caoutchoucs synth tiques parmi lesquels on trouve ceux de type SBR et BR La proportion de ces caoutchoucs d pend de l origine du pneu de d part Par exemple le c
53. pas les 650 g de bitume caoutchouc Il n est pas non plus n cessaire de produire des g ch es de taille beaucoup plus petite car la t te ne serait alors pas recouverte Dans tous les cas on v rifiera visuellement que selon la capacit du r cipient choisi et les caract ristiques du m langeur utilis il ne reste pas la p riph rie du r cipient des zones mortes c est dire des zones qui recoivent moins d nergie d agitation que le reste de l chantillon 2 Syst me de m langeur de laboratoire cisaillement ll s agit de m langeurs ayant une t te pourvue d un dispositif de cisaille L op ration est semblable la pr c dente sauf que les particules sont soumises une coupe plus efficace La figure 11 pr sente un appareil de ce type ainsi que sa t te d taill e 56 Figure 11 M langeur de laboratoire cisaillement Comme dans le cas pr c dent un r cipient pouvant contenir l chantillon ainsi qu un bain thermostatique d huile servant contr ler la temp rature pendant la fabrication sont n cessaires On peut aussi s lectionner la vitesse de rotation laquelle peut atteindre 8 O00 rpm Ces appareils peuvent fabriquer le produit soit en une seule phase haute vitesse 4 000 8 000 rpm soit en deux phases la premi re haute vitesse et la seconde une vitesse moins lev e 500 1 000 rpm La d cision d effectuer le travail en une ou deux phases d pendra de la co
54. rature gr ce au gainage thermique qui recouvre leurs principaux l ments IS ont galement d autres avantages comme le fait que l chantillon ne soit pas en contact avec l air travers leurs circuits bien qu il faille appliquer les m mes pr cautions pour leur r servoir sup rieur que celles recommand es pour les autres appareils Parmi les inconv nients de ces appareils il faut souligner que leur nettoyage courant peut tre plus difficile que les appareils 1 et 2 o le r cipient est limin apr s chaque gach e et o il n existe pas de circuits par o le bitume caoutchouc s coule ce qui vite les obstructions et le nettoyage En outre leur prix est tr s sup rieur celui des deux premiers appareils d crits Recommandations sur l appareil utiliser en laboratoire Bien qu il soit assez d licat de recommander un appareil particulier pour une utilisation en laboratoire on peut toutefois donner quelques indications utiles avant de prendre une d cision ce sujet l Pour une meilleure reproductibilit du processus industriel le principe de fonctionnement par g ch es ou en ligne avec ou sans cisaillement de l appareil de laboratoire doit tre en ad quation avec les appareils industriels qui seront utilis s c Pour la plupart des bitumes caoutchouc un m langeur h lice est g n ralement suffisant du moment que sa conception lui permette de fonctionner des vitesses moyen
55. res utilis s dans ce travail et des r sultats sur les propri t s du bitume on remarque que les polym res SBS de type radial ou ramifi ont un effet modificateur sur le bitume plus important ce que l on pourrait en attendre Cette plus grande capacit de modification du bitume par rapport aux polym res lin aires est due au fait que les structures ramifi es facilitent la cr ation de r seaux tridimensionnels l int rieur du bitume En laboratoire il existe deux types de m langeurs les agitateurs une plus ou moins grande vitesse de rotation ou les dispositifs cisaillement Dans les centrales de production il est fr quent d utiliser uniquement des agitateurs quand la modification du liant n est r alis e quavec du caoutchouc de pneumatiques tandis qu il est plus appropri d utiliser des dispositifs industriels cisaillement quand des polym res sont ajout s Par cons quent si on incorpore des polym res en laboratoire il est vivement conseill d employer un dispositif cisaillement Dans le cas contraire la pr sentation du polym re doit tre en poudrette afin de faciliter sa diffusion dans le liant Le type de m langeur utilis en laboratoire devra dans tous les cas tre compatible avec celui utilis l chelle industrielle Par exemple si l quipement de fabrication industrielle est compos d un m langeur et d un r servoir de digestion de plus grande taille en laboratoire il
56. sera n cessaire d avoir une premi re phase de m lange nergique suivie d une p riode de digestion pendant laquelle le bitume caoutchouc est continuellement agit au moyen d un agitateur comme cela se produit dans le r servoir de digestion l chelle industrielle Dans l Annexe 1 de ce Guide on pourra trouver quelques mod les caract ristiques des deux types Il a t constat que l intensit avec laquelle le bitume et le caoutchouc interagissent pendant la phase de fabrication double approximativement chaque fois que la temp rature augmente de 10 C Plus la temp rature sera lev e plus le temps de digestion n cessaire sera court Toutefois en chauffant les liants ceux ci ont tendance vieillir On devra donc viter des temp ratures inutilement lev es est conseill conform ment aux pratiques habituelles de maintenir les temp ratures de m lange dans les fourchettes suivantes e Bitumes contenant du caoutchouc jusqu a 2296 185 195 C e Bitumes contenant du caoutchouc jusqu 1596 175 185 C I faut galement pr ciser que bien que le bitume de base soit pr par une certaine temp rature apr s ajout du caoutchouc et ventuellement du polym re la temp rature diminuera dans le m langeur de laboratoire entre 10 et 40 C environ suivant le taux de caoutchouc ajout et la temp rature ambiante l est donc indispensable apr s un premier m lange la main avec une
57. sformation des pneumatiques usag s Plan National Int gr des D chets Nat Jusqu pr sent i n existe aucun registre officiel contenant des donn es pr cises sur la consommation en poudrette de caoutchouc pneumatique en Espagne ni sur les troncons de route r alis s avec des m langes bitumineux incorporant de la poudrette de pneus usag s Toutefois on estime qu actuellement plus de 1 100 km de voies ont t r alis es avec ce mat riau Les bons r sultats obtenus au cours des derni res ann es viennent renforcer la confiance en cette technologie Bien que certaines entreprises aient d ja mis sur le d veloppement de ces applications la m connaissance pratique et la crainte concernant la formulation des bitumes caoutchouc continuent d tre importantes notamment en raison de l id e qu un niveau de technicit lev est n cessaire L analyse du march actuel de fabrication de bitumes caoutchouc partir de pneus usag s r v le que seuls quelques fabricants commercialisent ce type de liants I s agit g n ralement d entreprises tr s sp cialis es et hautement techniques qui laborent leurs propres formules de travail l est habituel pour ces entreprises de d crire dans les publications de divulgation de leurs produits les propri t s et am liorations obtenues sans faire r f rence aux formulations employ es celles ci faisant partie de leur savoir faire ette situation implique entr
58. spatule de porter le m lange de bitume et de caoutchouc Ju la temp rature souhait e avant de proc der la fabrication proprement dite Quant aux temps de digestion ils doivent tre fix s g n ralement 60 minutes bien qu l chelle industrielle ce temps puisse tre l g rement r duit 5 6 Prise d chantillons et tests de contr le Cet aspect est minemment important En g n ral les bitumes caoutchouc ont une tendance la s dimentation C est pourquoi en prenant les chantillons pour chaque essai les pr cautions suivantes doivent tre prises e Remuer avec la spatule avant et pendant la prise de l chantillon e Prendre les chantillons dans de petits r cipients et les refroidir le plus rapidement possible e Si des essais sur le m me chantillon doivent tre effectu s sur plusieurs jours diviser au d but l chantillon en plusieurs parties de sorte qu elles puissent tre chauff es de mani re individuelle et que le mat riau en trop soit limin titre d exemple pour effectuer les essais habituels un chantillon de 650 g sera suffisant sera divis en plusieurs parties pour les diff rents essais a effectuer 5 7 Formulation du bitume en laboratoire Apr s un ou plusieurs essais une fois que les sp cifications ont t obtenues il sera n cessaire de r diger un document de formulation en laboratoire qui comprendra au minimum les l ments suivants
59. suite alternativement Quant la production horaire de ces Voirle sch ma de la figure 19 et celui de la quipements t h elle correspond la figure 6 de ce guide N i o p A 1 N b N b N LL 9 Figure 19 Sch ma d une unit de r servoirs jumeaux Les r servoirs sont g n ralement dot s d un disque Cowles et suivant leur mod le d un arbre palettes Tout comme dans la configuration 1 ce type d appareils peut tre fixe ou mobile et son installation dans la centrale de m langes asphaltiques est la m me Sa production horaire t h tourne g n ralement autour de 15096 de la capacit d un r servoir et d pend en dernier lieu de la vitesse de remplissage et d autres aspects du cycle de production d finis par le fabricant de l appareil et li s aux conditions d approvisionnement des travaux Cette disposition propre aux usines traditionnelles de modification de bitumes avec des polym res consiste en un r servoir auquel on ajoute le bitume et le caoutchouc qui restent tout le temps en mouvement au moyen d un arbre palettes Le contenu du r servoir est mis en recirculation travers un conduit dans lequel on a ins r un m langeur de type rotor stator haut cisaillement La recirculation continue jusqu ce que le produit ait atteint l homog n it souhait e moment o il peut tre livr et o un nouveau cycle peut recommencer L appareil est celui de la
60. teux de la poudrette en dehors du noir de carbone une analyse des extraits selon l ISO 1407 a t r alis e et fait appara tre les r sultats suivants Plastifiant additifs Origine de la Poudrette de 50 camion 50 v hicule l ger 8 40 7 92 8 16 100 camion 5 75 6 01 5 88 Tableau 5 Analyse d extrait de caoutchouc La mesure des composants principaux de la poudrette est r alis e gr ce une analyse thermogravim trique au moyen d une thermobalance TGA SDTA 851 de Mettler dans les conditions suivantes e Masse d chantillon de 20 mg Flux d azote de 80 mL min e Flux d oxyg ne 45 mL min e Temp rature d essai 30 1 000 C e Vitesse de r chauffement 20 C min Les r sultats sont les suivants Origine de la Poudrette de 50 camion 50 v hicule l ger 467 10096 camion 4 83 Caoutchouc Noir de carbone Cendres 5741 32 22 6 02 57 05 3169 6 83 Tableau 6 Analyse thermogravim trique de caoutchouc Pour une caract risation compl te de la poudrette on a mesur le contenu en caoutchouc naturel au moyen de la m thode du C Les r sultats pour les deux types de poudrette sont les suivants 26 Origine de la Poudrette de pneumatiques ou nr 50 camion 50 v hicule l ger 38 100 camion 47 Tableau 7 Contenu en caoutchouc naturel Tout le travail exp rimental ult rieur en laboratoire a t effectu partir de ces deux types de granulation de
61. thode d essai pour mesurer la teneur en impuret s bas e sur une s paration densim trique de mat riaux on verse un chantillon de 150 g de poudrette sur une solution saline pr par e avec 300 g de sel commun pour 1 litre d eau ce qui donne une densit approximative de 1 25 g cm soit une densit sup rieure celle du caoutchouc de l ordre de 1 125 g cm Les l ments trangers localisables dans le granulat comme la terre le verre ou certaines particules m talliques non magn tiques d cantent alors dans le fond du r cipient utilis L analyse sera effectu e conform ment la Norme UNE 103 300 3 except en ce qui concerne la temp rature de chauffage du fourneau qui sera de 105 5 C et la masse minimale de l chantillon qui sera de 100 g Cette norme d crit l essai r aliser pour d terminer l humidit d un sol au moyen du s chage en fourneau Conception de bitumes caoutchouc La conception d un bitume caoutchouc en laboratoire est un processus qui comprend la s lection des composants et la proc dure de fabrication de sorte qu on obtienne ensuite une reproduction ad quate du processus l chelle industrielle et un produit qui respecte les sp cifications requises Bien qu il ne s agisse pas d une proc dure excessivement complexe les indications reprises dans ce Guide et lexp rience pr alable de chacun permettront d conomiser des efforts Dans les paragraphes suivants est d crite
62. tous les quipements de m lange Toutefois certaines formulations qui respecteront les sp cifications dans la plupart des cas un niveau pratique peuvent tre donn es titre indicatif l s av re toutefois n cessaire d effectuer des travaux suppl mentaires en laboratoire afin d optimiser cette formulation tant en ce qui concerne ses propri t s qu en mati re de co ts de fabrication C est en ce sens qu ont t R alis es une s rie de travaux en laboratoire d crites ci dessous concues afin que les formulations propos es dans les sections suivantes soient applicables et valid es le plus largement possible Les caract ristiques des mat riaux employ s pour r aliser ce travail en laboratoire sont d crites ci dessous 44 7 1 1 Caract ristiques ou choix des bitumes de base Conform ment ce qui figure dans la bibliographie et aux exp riences r alis es des contenus lev s en compos s aromatiques facilitent linteraction du bitume avec le caoutchouc Des chantillons de bitumes purs de p n tration 50 70 provenant de 4 raffineries espagnoles ont t analys s pour le d veloppement exp rimental du travail Pour le choix on a pris en consid ration tant l origine des bruts trait s que le proc d de pr paration appliqu Les bitumes utilis s sont tr s diff rents entre eux et la vari t des comportements est suffisamment vaste pour que le r sultat du travail soit applicable 10096 des
63. ttention particuli re 6 2 1 Poudrette de caoutchouc r ception stockage et contr le La poudrette de caoutchouc est g n ralement livr e soit en citerne soit en big bags de 2 m environ son arriv e il conviendra de v rifier la feuille de sp cifications jointe chaque livraison o sont indiqu es les informations suivantes e Raison sociale du fournisseur et date de production e Courbe granulom trique e Proportions en pourcentage des types de pneumatiques utilis s pour sa fabrication e Teneur en humidit en pourcentage 96 e eneur en fibres textiles en pourcentage 96 e Teneur en particules ferromagn tiques en pourcentage 96 e Teneur en autres polluants en pourcentage 96 En fonction du syst me de gestion de la qualit des mat riaux on v rifiera la conformit aux param tres La poudrette sera stock e jusqu son utilisation dans des conditions ad quates notamment l abri de la pluie Si les emballages big bags ne sont pas pourvus d une lamelle interne en poly thyl ne prot geant le caoutchouc en cas de pluie il sera n cessaire de recouvrir les sacs d une toile ou d un autre l ment les prot geant de l eau Dans le cas contraire le caoutchouc doit tre stock couvert Pour comprendre l importance qu il y a pr server le caoutchouc de l humidit il faut tenir compte du fait que m me si l humidit s en va au cours de la fabrication du bitume caoutcho
64. uc elle pourrait produire de la mousse en entrant en contact avec le bitume ce qui suppose d une part un accroissement du risque des projections et d coulement et d autre part une diminution de la productivit de l unit 6 2 2 Polym re r ception stockage et contr le Le polym re quelle que soit sa forme devra tre accompagn du certificat correspondant de la part du fournisseur Avant son utilisation il convient de v rifier que le produit correspond celui employ dans la formulation de laboratoire Quant aux conditions de stockage les m mes pr cautions que pour le caoutchouc doivent tre observ es surtout en ce qui concerne l humidit 6 3 Fabrication du bitume caoutchouc Avant de commencer la fabrication il faut v rifier que tous les l ments de l quipement sont en parfait tat de fonctionnement chaudi res circuit thermique dispositifs de dosage pompes etc Une fois la fabrication commenc e il faudra v rifier que les temp ratures du bitume de base entrant dans l unit de fabrication celles du bitume l int rieur du m langeur ainsi que celles du bitume caoutchouc dans le r servoir de digestion s il est diff rent du m langeur correspondent bien aux conditions de production prescrites dans la formulation de laboratoire cet effet l quipement devra tre pourvu des syst mes de prise de temp rature ad quats ces derniers devant tre facilement accessibles
65. uent un vieillissement diff rent dans l un et l autre cas La proc dure de v rification habituelle doit commencer par la formulation du liant en laboratoire et continuer par la fabrication d une premi re g ch e l chelle industrielle En v rifiant la correspondance de ses propri t s avec celles qui ont t mesur es dans les chantillons de laboratoire faudra ensuite apporter les modifications n cessaires dans la formulation afin d ajuster les r sultats l chelle r elle s agit d un processus it ratif qui s av rera moins long et m me inutile avec le temps aa PEE Une fois qu on a obtenu la formulation du liant avec caoutchouc l chelle du laboratoire il est possible de proc der la fabrication l chelle industrielle Pour cela il existe une s rie d quipements dont les principes de base sont expliqu s ci dessous Ce chapitre pr sente galement les diff rentes phases du processus de fabrication industrielle la r ception du bitume du caoutchouc et ventuellement du polym re la fabrication du liant avec caoutchouc le contr le de la production et du produit fini et les conditions de stockage La production de bitumes caoutchouc exige une interaction intime entre le bitume le caoutchouc dans certains cas les polym res et ventuellement d autres additifs de diff rents types qui permettent d acqu rir ou de maintenir certaines propri t s du bitume l existe prin
66. uite dans le r cipient remue continuellement un m lange de bitume et de caoutchouc pour favoriser leur interaction et viter les d cantations Ces dispositifs peuvent tourner selon leur mod le et celui de leur r servoir des vitesses allant jusqu a 1 000 rpm Totalement loppos les m langeurs cisaillement disposent g n ralement d une piece fixe stator et d une partie mobile rotor s par es par un petit espace qui provoque un effet d aspiration obligeant le m lange bitume caoutchouc passer entre ces deux pi ces ce 54 qui provoque un effet de coupe tr s intense qui contribue diminuer la taille des particules de caoutchouc et augmente donc leur surface sp cifique afin de favoriser l interaction entre les deux La figure suivante pr sente la t te d un m langeur cisaillement et les tapes auxquelles l appareil soumet les composants du m lange Figure 8 T te d un m langeur cisaillement l existe diff rents mod les de m langeurs qui suivant la forme de la t te et la vitesse de rotation s lectionn e peuvent faire juste office d agitateurs ou provoquer en plus un effet de cisaillement Quand un agitateur h lice est utilis haute vitesse c est dire entre 1 000 et 10 000 rpm il produit un effet dynamique qui peut provoquer la coupure des particules Ci dessous sont pr sent s trois appareils diff rents pouvant tre utilis s en laboratoire pour fabriquer d
67. ur cat gorie et processus de fabrication doivent tre stock s dans un r servoir pendant au moins 8 heures et au plus 7 2 heures avant leur utilisation pour la fabrication de m langes bitumineux Conform ment la Directive 21bis 2008 le r servoir doit tre de pr f rence vertical et pourvu d un syst me de chauffage d agitation et de recirculation ainsi que de points de collecte d chantillons diff rentes hauteurs de la colonne verticale En effet on peut dire que des dur es de stockage sup rieures 72 heures peuvent affecter n gativement les propri t s du produit Toutefois conform ment l exp rience espagnole confirm e par d excellents r sultats d application une dur e d interaction fabrication stockage d heure est suffisante pour que la digestion soit accomplie et pour respecter les sp cifications qui sont exig es pour le liant m me pour les bitumes modifi s haute viscosit avec du caoutchouc Interaction bitume caoutchouc processus de digestion L interaction haute temp rature du bitume avec les particules de caoutchouc provenant du pneu a t d crite de diff rentes mani res dans la bibliographie D une part elle est pr sent e comme une r action chimique qui consiste en la d gradation des chaines lastom riques par effet thermique et d autre part comme un processus de d vulcanisation du caoutchouc o se produit la rupture des liaisons soufr es propr
68. x ci peuvent tre utilis s sous forme de pellets o de granulats e Dans tous les cas expos s pr c demment il faudra tenir compte de La production horaire de l quipement pour ne pas limiter celle de la centrale de m langes asphaltiques Si l quipement est autonome o n cessite un approvisionnement en huile thermique ou en lectricit a partir de la centrale de m langes asphaltiques L espace quil occupe dans la centrale de m langes asphaltiques et comment sa mise en ceuvre peut affecter le d roulement des op rations dans l unit chargement et d chargement des camions qui transportent le m lange asphaltique acc s du fournisseur en bitumes purs aux r servoirs de stockage de l unit etc SIGNUS SISTEMA INTEGRADO DE GESTI N DE NEUM TICOS USADOS r Em L gt zl valor S L EN B d u SD uv L nmn nom N P Ju WWW signus es
69. xe et la partie mobile se trouve un petit espace par o circule le m lange 22 L utilisation disque Cowles est tr s r pandue car leur production horaire est lev e et leur entretien simple Les aubes coupent les particules de caoutchouc jusqu ce que leur taille soit inf rieure la taille de cet espace Ce type de m langeurs connu sous le nom de Polymill n est pas install dans un r servoir Ces m langeurs travaillent en ligne souvent par recirculation du bitume caoutchouc vers le r servoir qui lui dispose g n ralement d un agitateur palettes Ce type de m langeur est repr sent Figure 1 5 Les m langeurs constituent la clef de vo te de l unit de fabrication de bitumes caoutchouc laquelle peut adopter diff rentes configurations Configurations les plus courantes Les configurations les plus courantes sont pr sent es dans l tude de cas suivante des m langeurs C ES Hir ja j F EX zr uz rre 2 E Figure 15 M langeur de type rotor stator cisaillement Configuration 1 M langeur de petit volume et r servoir de digestion Dans ce cas les deux fonctions n cessaires pour r aliser la fabrication sont s par es Unit thermique Figure 16 Unit de fabrication avec m langeur et r servoir digesteur D abord un m lange nergique est effectu par un m langeur dot g n ralement d un disque Cowles Ensuite le produit passe dans un r servoir di

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