Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/randrianasoloNjakaTR... · 2014. 11. 19. · Etude comparative

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

Département Bâtiment et Travaux Publics

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en Bâtiment et Travaux Publics

Impétrant : RANDRIANASOLO Njaka Thierry Rakoto

Rapporteur : Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina

Année universitaire 2008 / 2009

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

Département Bâtiment et Travaux Publics

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en Bâtiment et Travaux Publics

Impétrant : RANDRIANASOLO Njaka Thierry Rakoto

Président du jury : Monsieur RABENATOANDRO Martin

Membre du jury : - Monsieur RAHELISON Landy Harivony

- Monsieur RALAIARISON Moïse

- Monsieur RAZAFINJATO Victor

Rapporteur : Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina

Date de soutenance : 09 janvier 2010

Année universitaire 2008 / 2009

Etude comparative des essais NEBA et KUMAGAWA RANDRIANASOLO Njaka Thierry Rakoto

Département Bâtiment et Travaux Publics 2008/2009

REMERCIEMENTS

En premier lieu, je tiens à remercier Dieu pour sa profonde gratitude et son amour qui m’ont permis de réaliser ce mémoire.

Je tiens à adresser mes vifs remerciements et toute ma reconnaissance à :

Monsieur RAMANANTSIZEHENA Pascal, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo qui a toujours défendu les causes de notre école pour la formation des futurs ingénieurs ;

Monsieur RABENATOANDRO Martin, chef de Département Bâtiment et Travaux Publics et enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, d’avoir fait l’honneur de présider la séance ;

Tous les membres du jury, pour la bienveillance que vous m’avez fait part en examinant ce mémoire ;

Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina, mon encadreur qui s’est dépensé sans limite par son assistance permanente pour l’élaboration de ce mémoire ;

Tout le corps des enseignants de l’ESPA qui nous ont épaulés et transmis leurs connaissances à notre formation durant les années d’études ;

La société Colas au sein de laquelle j’ai pu acquérir des expériences, et tout le personnel pour l’accueil et l’assistance qu’ils m’ont réservé, et plus spécialement à Monsieur Patrick POLVERELLI chef technique du Laboratoire Central de Tananarive ;

A ma famille qui n’a pas ménagé sa peine durant mes années d’étude ;

Enfin à tous qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce mémoire.



Bibliographie (1.) AFNOR, NFEN 1426Détermination de la pénétration à l’aiguille ,

AFNOR,21pages,1999

(2.) AFNOR, NFEN 1427 Détermination de la température de ramollissement, AFNOR,

17pages, 2000

(3.) AFNOR, NFEN 13303 Détermination de la perte de masse au chauffage des bitumes

industriels, AFNOR, 13pages, 2003

(4.) AFNOR, NFEN 13357 Détermination du temps d'écoulement des bitumes fluidifiés et

fluxés, AFNOR, 15pages, 2003

(5.) AFNOR, NFEN 13589 Détermination des caractéristiques de traction des bitumes

modifiés par la méthode de force ductilité, AFNOR, 10pages, 2004

(6.) AFNOR, NFEN ISO 2592 Détermination des points d’éclair et de feu, AFNOR,

20pages, 2001

(7.) AFNOR, NFEN 12849 Détermination du pouvoir de pénétration des émulsions de

bitume, AFNOR, 12pages, 2002

(8.) AFNOR, NFEN 1428 Détermination de la teneur en eau dans les émulsions de bitume,

AFNOR, 17pages, 1999

(9.) AFNOR, NFEN 12846 Détermination du temps d'écoulement des émulsions de bitume

à l'aide d'un viscosimètre à écoulement, AFNOR, 14pages, 2002

(10.) AFNOR, NFEN 12850 Détermination du pH des émulsions de bitume, AFNOR,

9pages, 2002

(11.) AFNOR, NFEN 13075 Détermination du comportement à la rupture, AFNOR, 16

pages, 2002



(12.) AFNOR, NFEN 12697-1Méthodes d'essai pour enrobés à chaud, AFNOR, 47 pages,

2001

(13.) AFNOR, NF P 98 250-1 Préparation des mélanges hydrocarbonés, AFNOR, 9 pages,

2001

(14.) AFNOR, NF P 98 251-1 Essais statiques sur mélanges hydrocarbonés,, AFNOR, 13

pages, 2002


pages, 1992

(16.) AFNOR, NF P 98 252 Détermination du comportement au compactage des mélanges

hydrocarbonés, AFNOR, 17 pages, 1999

(17.) AFNOR, NF P 18-572 MDE, AFNOR, 9 pages, 1990

(18.) AFNOR, NF P 18-573 LA, AFNOR, 9 pages, 1990

(19.) AFNOR, NF P 18-560Analyse granulométrique par tamisage, AFNOR, 10 pages,

1990

(20.) AFNOR, XP P 18-540 Granulats, AFNOR, 37 pages, 1997

(21.) AFNOR, NF EN ISO 9001, Systèmes de management de la qualité, AFNOR, 41 pages,

2000

(22.) Jean-Luc Delorme, Manuel LCPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud,

Laboratoire Régional de l’Est Parisien, 165pages, septembre 2005

(23.) RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina, routeII, 2008

(24.) Services techniques et médicaux de l’INRS,Fiche toxicologique N°29 :

Tetrachloroéthylène,8 pages, 2004

(25.) Xavier GUYOT, Contrôle qualité en construction routière, Colas Madagascar, 52

pages, Décembre 2004



I

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS……………………………………………………………………… ..

SOMMAIRE…………………………………………………………………………………..

LISTE DES TABLEAUX……………………………………………………………………

LISTE DES FIGURES………………………………………………………………………

LISTE DES ABREVIATIONS………………………………………………………………

LISTE DES ANNEXES………………………………………………………………………

INTRODUCTION……………………………………………………………………………

PARTIE I : GENERALITES SUR LES ENROBES BITUMINEUX I. Généralités sur les enrobés…………………………………………………..

II. Essais sur les principales composantes d’une enrobé…………………….. III. FORMULATION d’enrobé………………………………………………….

PARTIEII : PRESENTATION DU PROJET ET DE L’ESSAI

I. But du projet et cadre du projet…………………………………………….. II. Généralités sur les extracteurs de teneur en liant NF EN 12697-1……….

III. Présentation du NEBA et du KUMAGAWA…………………………………

PARTIE III : EXPERIENCES ET ETUDES TECHNIQUES

I. Exécution de l’expérience……………………………………………………. II. Etudes Comparatives………………………………………………………….

III. Etude de rentabilité des machines…………………………………………… CONCLUSION………………………………………………………………………………..



II

Liste des tableaux

Tableau 1 : classification du trafic par LCPC-SETRA

Tableau 2 : Evolution du module selon la température

Tableau 3 : Coefficient d’équivalence des matériaux

Tableau 4 : Niveaux de portance de la plateforme

Tableau 5 : Fabrication des enrobés

Tableaux 6 et 7 : Les types d’enrobé et spécifications

Tableau 8 : Exemple de classification : caractéristiques intrinsèques pour assise de chaussée

Tableau 9 : Exemple de classification : caractéristiques intrinsèques pour roulement

Tableau 10 : Exemple de classification : caractéristiques de fabrication d’un gravillon d/D

pour chaussées

Tableau 11 : Exemple de classification : caractéristiques de fabrication d’un sable 0/d pour

chaussées

Tableau 12 : Spécification des bitumes routiers NF EN 12591

Tableau 13 : Effet du dosage en PE

Tableau 14 : Réception des granulats

Tableau 15 : Coefficient LA de quelques roches

Tableau 16 : Réception du bitume

Tableau 17 : Classification des bitumes

Tableau 18 : Spécifications sur les fillers d’apport

Tableau 19 : Spécifications sur les fines du mélange

Tableau 20 : Caractéristiques minimales des gravillons

Tableau 21 : Effets du mode de concassage sur un BBSG 0/10 silico-calcaire

Tableau 22 : Effet de la forme d’un gravillon sur le comportement d’un mélange

Tableau 23 : Choix des granulats selon le trafic par LCPC-SETRA

Tableau 24 : Grade de bitume conseillé par type d’enrobé

Tableau 25 : Spécification au tamis de 2mm

Tableau 26 : Module de richesse minimal des matériaux

Tableau 27 : Spécifications relatives au pourcentage de vide

Tableau 28 : Effet de la composition sur les résultats d’essai à la PCG

Tableau 29 : Ajustement de composition pour corriger les résultats à la PCG



III

Tableau 30 : Valeurs usuelles de R (MPa)

Tableau 31 : Ajustement des résultats d’essai Duriez

Tableau 32 : Spécifications relatives à la tenue à l’eau

Tableau 33 : Spécifications relatives à l’essai d’orniérage

Tableau 34 : Effets de facteurs de formulation sur le % d’ornière

Tableau 35 : amélioration de la résistance à l’orniérage

Tableau 36 : Spécifications sur le module des enrobés

Tableau 37 : Spécifications relatives à la résistance à la fatigue

Tableau 38 : courbes de départ d’un BBSG

Tableau 39 : Module de richesse minimal d’un BBSG

Tableau 40 : Composition granulométrique théorique

Tableau 41 : Composition du mélange

Tableau 42 : Résultat Global des essais

Tableau 43 : Tolérance sur les résultats.

Tableau 44 : Résultats de la confection1



Tableau 47 : Moyenne des essais

Tableau 48 : Bilan NEBA/KUMAGAWA

Tableau 49 : Bilan environnemental des machines

Tableau 51 : Principales incertitudes de mesure des essais

Tableau 50 : Tableau des équivalences entre TLext et TLint



IV

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Les différentes couches d’une chaussée

Figure 2 : Chaussée souple

Figure 3 : Chaussée tout bitume

Figure 4 : Chaussée semi-rigide

Figure 5 : structure mixte

Figure 6 : Structure inverse

Figure 7 : Chaussée rigide

Figure 8 : Stratégies investissement-entretien selon le choix de niveau de service

Figure 9 : Fuseaux de fabrication et de spécification

Figure10 : effet de la teneur en liant sur le PCG

Figure 11 : effet de D sur le PCG

Figure 12 : effet du % de filler sur le PCG

Figure 13 : effet de F sur le module

Figure 14 : effet D sur le module

Figure 15 : effet de la teneur en liant sur le module

Figure 16 : Amélioration continue du système de management de la qualité

Figure 17 : Les types de contrôles

Figure 18 : Le NEBA

Figure 19 : Série de tamis NEBA

Figure20 : Godet NEBA

Figure 21 : Les éléments du NEBA

Figure 22 : Le cycle du solvant NEBA

Figure 23: Le cycle de l’eau NEBA



V

Figure 24 : Le KUMAGAWA

Figure 25 : Les éléments du KUMAGAWA

Figure 26 : Cycle du solvant KUMAGAWA

Figure 27 : Cycle de l’eau KUMAGAWA

Figure 28 : Courbe granulométrique théorique

Figure 29 :Quartage1

Figure 30 : Quartage 2


Figure 32 : Conception des échantillons

Figure 33 : Défaut de lavage NEBA

Figure 34: Disposition tamis NEBA

Figure 35 : Dépôts de fines NEBA

Figure 36 : courbe granulométrique confection1



Figure 39 : Prélèvement au finisseur

Figure 40 : Appareillage assemblé — Méthode par extracteur à chaud

Figure 41 : Extracteur Soxhlet modifié

Figure 42 : Bol d’une unité d’extraction type



VI

LISTE DES ABREVIATIONS

A Coefficient d'Aplatissement BAC Béton Armé Continu BBA Béton Bitumineux Aéronautique BBDr Béton Bitumineux Drainant BBM Béton Bitumineux Mince BBME Béton Bitumineux à Module Elevé BBSG Béton Bitumineux Semi‐Grenue BBSG Béton Bitumineux Souple BBTM Béton Bitumineux Très Mince BCg Béton Ciment Goujonné BCng Béton Ciment non goujonné BE Bureau d'Etude BM Béton Maigre CFL Coefficient de frottement longitudinal CFR Coefficient de frottement transversal CPA Coefficient de Polissage accéléré CPT Cahier de Prescriptions Techniques DRCI Durée de Récupération de Capotal Investi E Module complexe EME Enrobé à Module Elevé Esb Enduit Superficiel bicouche Esm Enduit Superficiel monocouche GB Grave Bitume HS Hauteur de Sable IC Indice de Concassage IVR Indice de vide Rigden K Module de richesse LA Los Angeles LCPC Laboratoire Central des Ponts et Chaussées MB Masse de Bitume MBF Valeur au Bleu de Méthylène MDE Micro Deval en présence d'Eau ME Masse d'Enrobé MF Masse de Fines MG Masse de Granulat MM Masse de Matériau sec MTLH Matériau Traité au liant Hydraulique MVA Masse Volumique Apparente MVR Masse volumique réelle NEBA Nouvel Extracteur de Bitume Automatisé PAQ Plan Assurance Qualité



VII

PCG Presse à Cisaillement Giratoire PF Plateforme ppc Poids Pourcent RC Rapport de Concassage SOPAQ Schéma Organisationnel du PAQ STV Standard Test Viscosimeter TBA Température Bille Anneau TLext Teneur en liant Extérieur TLint Teneur en liant Intérieur



VIII

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1 : Procédure et normes de prélèvement

ANNEXE 3 : Tableau des équivalences entre TLext et TLint

ANNEXE 2 : Les essais d’extraction de teneur en liant

ANNEXE 4 : Principales incertitudes de mesure des essais

ANNEXE 5 : Fiches de travail type pour extraction de teneur en liant


Département Bâtiment et Travaux Publics 2008/2009 1

INTRODUCTION

Les Entreprises dépendent de leurs clients. Il en convient donc qu’ils en

comprennent leurs besoins présents et futurs, qu’ils satisfassent leurs exigences et

qu’ils s’efforcent d’aller au devant de leurs attentes.

Selon le sociologue britannique John Ruskin (1819-1900) :

« Il n’est pas sage de trop payer, mais c’est encore pire de payer trop peu.

Trop payer se traduit par une petite perte d’argent uniquement.

Payer trop peu revient parfois à une perte totale, parce que l’objet acquis n’est pas

en mesure de fournir le travail auquel il est destiné.

Il n’est pas possible, d’après la loi naturelle des affaires, de payer peu et d’obtenir

beaucoup.

Si vous traitez avec le plus bas offrant, il serait bon que vous fassiez une certaine

position pour le risque que vous courez. Et dans ce cas vous aurez toujours assez pour

vous payer quelque chose de mieux »

Ceci concerne l’attitude des clients envers les Entreprises ainsi que l’attitude des

Entreprises vis-à-vis de leur fournisseurs et sous-traitants.

On se propose, dans ce projet, de faire l’étude d’une machine de plus de

deux décennies, le KUMAGAWA, et d’une plus récente, le NEBA. Il s’agit de

machines de contrôle de la composition des enrobés bitumineux par extraction du

liant. En effet, il n’y a pas de formule toute faite en terme de composition pour un

type d’enrobé, cette composition peut varier en nature et en quantité pour avoir le

même type d’enrobé. Il faut donc contrôler la composition des enrobés par des

machines spécialisées pour vérifier qu’on a la composition qui répond aux critères

de formulation prescrit par le formulateur pour le type de granulat et de liant utilisé.

A l’issue de cette étude, on pourra se permettre :

- d’avoir une vision sur les avantages et inconvénients des deux

machines,

- de s’octroyer une fiabilité des deux machines,

- d’avoir une idée de la rentabilité des machines selon les cas.



De ces faits, on pourra se prescrire des recommandations et conclure sur les

règles de décisions à prendre.

Pour avoir de résultats personnalisés et précis, on coopérera avec le

Laboratoire Central de Tananarive de la Société Colas afin d’user de ces matériels

pour les expériences.

Pour améliorer les défaillances, il faut les connaître. C’est le cœur de

l’amélioration. On ne peut progresser que si on se connaît bien et c’est là que, pour

l’entreprise, tout se joue ; que l’esprit et les attitudes sont déterminants.

Que voulons-nous faire ? Quels sont les points que nous voulons améliorer :

quel est notre objectif ?

Quels sont les thèmes qui peuvent nous fournir des informations sur ce sujet ?

Quelles sont les données que nous pouvons exploiter pour avoir des informations

utiles ?

Comment exploiter ces données pour obtenir un indicateur pertinent qui mettra en

évidence une amélioration ou une dégradation ?

Pour mener à bien cette étude, le cobaye de l’expérience étant l’enrobé

bitumineux, on va commencer par voir les généralités sur les enrobés bitumineux,

puis à cerner le projet et les machines utilisées, et enfin on terminera par la

comparaison technique, économique et financière des machines.



PARTIE I :

GENERALITES sur les

ENROBES BITUMINEUX



I. Généralités sur les enrobés

1. Définition d’un enrobé bitumineux

Les enrobés bitumineux sont constitués d’un mélange granulaire dont la taille varie entre

0 et D (mm) et un liant hydrocarboné. Des additifs peuvent être ajoutés à ce mélange pour en

améliorer les performances. Le mélange final compacté et refroidi possède une teneur en

vides non nulle qui participe aux performances du produit.

Le terme enrobé bitumineux est une appellation générique alors que le terme béton

bitumineux est réservé aux couches de surface c’est-à-dire la couche de liaison ou la couche

de roulement.

Chaque type d’enrobé est défini par la nature et le dosage de ses composants, par ses

performances particulières et par la couche de la chaussée à laquelle il est destiné.

2. D’où vient la recherche de la formulation ?

Elle dépend des résultats du dimensionnement et dépend ainsi du trafic, climat,

agressivité, trafic cumulé,…, c’est-à-dire des sollicitations que subit la chaussée en relation

avec les matériaux à utiliser.

Et c’est ainsi que l’enrobé trouvée par la formulation devrait avoir les performances requises.

3. Le dimensionnement

Le dimensionnement consiste à proposer au Maître d’Ouvrage une ou des structures de

chaussée répondant aux spécificités d’un projet donné.

Le dimensionnement se fait en se référant à :

− le trafic : type (voir tableau 1), intensité, évolution

Tableau 1 : classification du trafic par LCPC-SETRA

< T3 T3 T2 T1 T0 Catégories

Trafic [PL/jour]

< 25 25 à 150 150 à 300 300 à 750 < 750

Source : Route II



− la géotechnique : comportement mécanique et hydrique du sol support, à court terme

(travaux) et à long terme (chaussée en service) ;

− le climat : températures, pluviométrie. On peut remarquer une évolution du module du

matériau selon la température (voir tableau 2).

Tableau 2 : Evolution du module selon la température

Source : Manuel LCPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud

− la stratégie de la maîtrise d’ouvrage : la durée de vie, les exigences de niveau de

service et le choix d’aménagement (définitif ou progressif) ;

− les données technologiques : matériaux disponibles, compétence.

Le dimensionnement d’une chaussée consiste à fournir les informations sur les

différentes couches constituant la chaussée à mettre en œuvre c'est-à-dire leurs natures et leurs

épaisseurs moyennant des coefficients d’équivalence des épaisseurs (voir tableau3).

Tableau 3 : Coefficient d’équivalence des matériaux

Matériau Coefficient d’équivalence ESm 1 ESb 1 EDC, BBM, BBSG, BBME 1 Binder 2 Sol bitume 1,5 Grave bitume 2 EME 2 Source : route II



4. Rappel sur les couches d’une chaussée

Généralement, on a les différentes couches de chaussée suivantes :

− La couche de surface : la couche de roulement et la couche de liaison ;

− La couche d’assise : la couche de base et la couche de fondation ;

− La plateforme support de chaussée : la couche de forme et le sol support.

� La plateforme supporte les charges transmises à travers les couches supérieures de

la chaussée et doit donc avoir une portance suffisante.

Tableau 4 : Niveaux de portance de la plateforme

Source : Contrôle qualité en construction routière

� La couche d’assise joue les rôles de :

� support de portance suffisante pour le compactage des couches de surface ;

� servir de couche de roulement provisoire lors de la construction ;

� protection thermique de la plateforme ;

� réduire les charges arrivant à la plateforme.



� La couche de liaison donne une amélioration de l’uni de la chaussée et renforce la

protection thermique, mécanique et hydraulique de l’assise par

imperméabilisation. Elle se doit aussi d’avoir une forte cohésion vis-à-vis des

effets de cisaillement.

� La couche de roulement recevra les charges directes des usagers de la chaussée et

doit assurer l’imperméabilisation et la protection des couches inférieures.

Figure 1 : Les différentes couches d’une chaussée

Généralement, ce sont les couches de surface et d’assise qui sont traitées au liant

hydrocarbonés.

5. Les types de chaussées.

Les types de chaussée choisis à mettre en œuvre sont définis relativement aux résultats du

dimensionnement et des meilleures variantes à appliquer.

On peut distinguer plusieurs types de chaussée :

� La chaussée souple :

- Trafic faible

- Sujette à l’orniérage

Figure 2 : Chaussée souple



� La chaussée tout bitume :

- Trafic moyen et fort

- Protection thermique faible

� La chaussée semi-rigide

- Protection thermique élevée

- Fissuration de retrait

� La structure mixte

- Protection thermique élevée

- Fissuration de retrait

� La structure inverse

- Anti-fissure

- Couche de forme traitée PF4

� La chaussée rigide

- Durée de vie plus longue

- Fort trafic

- Entretien délicat

Figure 3 : Chaussée tout bitume

Figure 4 : Chaussée semi-rigide

Figure 5 : structure mixte

Figure 6 : Structure inverse

Figure 7 : Chaussée rigide



� La chaussée pavée

- Résistance à l’orniérage

- Résistance au poinçonnement

- Facilité d’entretien

6. Le choix du matériau

Le choix du matériau est une question de rapport performance – qualité – prix.

Chaque type de matériau de la chaussée peut atteindre les mêmes performances voulues mais

le prix ne sera pas le même. Ce pourquoi on cherchera le matériau le moins onéreux, de par la

facilité d’obtention de ses composants, la facilité de fabrication, de mise en œuvre et

d’entretien.

On parle aussi de qualité attendue de la chaussée pour les usagers en termes de

confort et de sécurité, concernant surtout la couche de roulement.

Le choix du matériau pour la couche de roulement est influencée par :

� les caractéristiques de surface : adhérence, drainabilité, orniérage, bruit, photométrie, uni ;

� Ses apports structurels ;

� La nature et l’influence du trafic.

Le dimensionnement peut offrir diverses variantes de types de matériaux mais cependant,

le choix est tout de même limité par l’épaisseur en raison du tracé topographique de la

chaussée.

7. La politique routière

Mais n’oublions pas que la construction d’une route est un investissement et il y a

toujours cette question de rentabilité. Tout tient d’une étude politique et socio-économique, on

parle de politique routière, c’est-à-dire des objectifs généraux fixés par la Maîtrise d’ouvrage

concernée :

- Hiérarchisation du réseau (analyse socio économique de l’importance attachée à

chaque liaison) ;



- Définition d’objectifs relatifs aux services rendus à l’usager, aux contraintes

d’environnement, ... ;

- ‘‘Niveau de service ’’ ;

- Maintien du niveau de service sur la durée de vie de la chaussée ;

- Programmation des travaux ultérieurs d’entretien ;

- Définition d’une stratégie globale d’investissement et entretien (optimum économique

sous contrainte budgétaire).

Stratégies investissement-entretien selon le choix de niveau de service

• Investissement initial élevé

• Investissement initial faible

• Aménagement progressif

Figure 8 : Stratégies investissement-entretien selon le choix de niveau de service

Actuellement on peut avoir beaucoup de choix dans le domaine de la construction en

matière de matériau bitumineux pour diverses utilisations. Notamment on peut utiliser

l’enrobé bitumineux dans diverses endroits mise à part son utilisation dans le domaine routier

pour ses propriétés imperméabilisantes.



8. Types d’enrobés bitumineux

Tableau 5 : Fabrication des enrobés

Tache à réaliser Type de contrôle Fréquence usuelle selon CPT

Spécifications usuelles selon CPT

Etude de formulation

Essai Marshall

Essai duriez

Eventuellement :

Essai PCG

Essai d’orniérage

1/type d’enrobé/section Selon norme produit

Réception des granulats

Voir « fabrication des granulat »

Réception du bitume

Voir « réception du bitume »

Etalonnage de la centrale

Etalonnage trémies doseuses, pompe à bitume et doseur à filler

1 par formule Selon formule

Vérification matériel

Visuel (propreté.)

Etalonnage des thermomètres

1/jour

Fabrication de l’enrobé

Suivi des températures : liant, séchage, sortie malaxeur

Teneur en liant

Analyse granulométrique

En continu

2 par jour

Théorique ± 0.25ppc alerte

Théorique ± 0.5ppc refus

Selon courbe étude


Il existe plusieurs types d’enrobés et les nominations varient selon la norme utilisée.

Chaque type d’enrobé a des spécifications bien définies (voir tableau 6 et 7).

Dans la norme française on distingue :

- Les bétons bitumineux pour couche de surface

- Les EME et GB pour couche d’assise



Tableaux 6 et 7 : Les types d’enrobé et spécifications







9. Les granulats

Les granulats sont le constituant majoritaire des matériaux de Chaussée. De leurs

caractéristiques dépendent celles de l’ouvrage.

C’est l’ensemble de grains de dimensions comprises entre 0 mm et 125 mm.

Granularité : distribution dimensionnelle des grains.

Refus sur un tamis : matériau qui est retenu sur le tamis.

Tamisât (ou passant) : matériau qui passe à travers le tamis.

Les granulats sont dits :

- naturels lorsqu'ils sont issus de roches meubles ou massives et qu'ils ne subissent

aucun traitement autre que mécanique ;

- artificiels lorsqu'ils proviennent de la transformation à la fois thermique et mécanique

de roches ou de minerais ;

- recyclés lorsqu'ils proviennent de la démolition d'ouvrages ou lorsqu'ils sont

réutilisés ;

- courants lorsque leur masse volumique réelle MVR (P 18-554, P 18-555) est

supérieure ou égale à 2 Mg/m3 (ou t/m3) ;

- légers lorsque leur masse volumique réelle MVR est inférieure à 2 Mg/m3 (ou t/m3).

Ils sont désignés par d/D dans lequel d et D représentent respectivement la plus petite et

la plus grande des dimensions du produit. Ces dimensions correspondent à la grosseur des

grains (définie dans P 18-561) déterminée par l'analyse granulométrique par tamisage selon P

18-560.

On distingue les familles de granulats suivantes :

- fillers 0/D où D < 2 mm avec au moins 70 % de passant à 0,063 mm ;

- sablons 0/D où D < 1 mm avec moins de 70 % de passant à 0,063 mm ;

- sables 0/D où 1 < D < 6,3 mm ;

- graves 0/D où D > 6,3 mm ;

- gravillons d/D où d > 1 et D < 125 mm ;

- ballasts d/D où d > 25 mm et D < 50 mm.



Les caractéristiques intrinsèques sont liées en général à la qualité de la roche exploitée.

Dans ce type de caractéristiques on a : masse volumique réelle, absorption d'eau, Los

Angeles, Micro-Deval, résistance au polissage, friabilité des sables, etc.

Les caractéristiques de fabrication résultent en général des conditions de fabrication.

Dans ce type de caractéristiques on a : granularité, aplatissement, angularité, propreté des

sables, propreté superficielle des gravillons, teneur en chlore, indice et rapport de concassage

etc.

Aussi, il existe plusieurs classifications des granulats de par ces caractéristiques

intrinsèques et selon la couche de la chaussée qu’ils intègrent (voir tableau 8 et 9).

Tableau 8 : Exemple de classification : caractéristiques intrinsèques pour assise de

chaussée

Catégorie LA+MDE LA MDE

B <35 <25 <20

C <45 <30 <25

D <55 <35 <30

E <80 <45 <45

Source : Norme XP P18-540 – 01 Octobre 1997

Tableau 9 : Exemple de classification : caractéristiques intrinsèques pour roulement




Fuseaux de fabrication et de spécification : Figure 9

Caractéristique d'une production donnée, le fuseau de fabrication est défini par les

deux courbes granulométriques enveloppes établies pour chaque dimension de tamis à partir

de l’évaluation de conformité:

Figure 9 : Fuseaux de fabrication et de spécification

où :

Xf est la moyenne des contrôles du fournisseur ;

sf est l'estimation de leur écart-type.

Le fuseau de fabrication est inclus entièrement dans le fuseau de régularité.

Sa définition requiert au moins les 15 analyses les plus récentes datant de moins de six mois

de production.

Valeur spécifiée : inférieure Vsi et supérieure Vss

Suivant le nombre d'essais de contrôle effectués, chaque résultat d'essai, ou une certaine

proportion des résultats d'essais, doit être conforme à ces valeurs spécifiées.

L'étendue «e» est donc égale à Vss - Vsi.

Si l'étendue n'est pas fixée, le fuseau de régularité est borné par les Vss et Vsi.

Des limites inférieure Li et supérieure Ls précisent la zone, propre à chaque usage, dans

laquelle doit se situer le fuseau de régularité.



Les limites Li et Ls délimitent un fuseau couramment appelé «Fuseau de spécifications».

L’indice de concassage (IC) est le pourcentage d'éléments supérieurs au diamètre D du

granulat élaboré contenu dans le matériau d'origine soumis au concassage.

Le rapport de concassage (RC) est le rapport entre la plus petite dimension du

gravillon d'origine soumis au premier concassage et le diamètre D du granulat élaboré.

Ainsi, il existe plusieurs classifications des granulats de par ses caractéristiques de

fabrication et selon la couche de la chaussée qu’ils intègrent (voir tableau 10 et 11).

Tableau 10 : Exemple de classification : caractéristiques de fabrication d’un gravillon

d/D pour chaussées

Passants (%) à A (5) P(6)

2D 1.58D D (d+D)/2

(2)

d 0.63d Vss

I 10 0.5

II

15 1

III

Li 85(1)

Ls 99

e 10

Li 30

Ls 70(2)

e 25

Li 1

Ls

15(4)

e 10 20 2

IV

Vsi 100

Vsi 99

Li 80

Ls 99

e 15

Li 25

Ls 75(3)

e 35

Li 1

Ls 20

e 15

Vss 5

30

3


(1) 80 si D<1.6d

(2) s’applique si D>2d



(3) s’applique si D>2.5d

(4) 20 si D<1.6d

(5) Les Vss de A sont majorées de cinq points si D<10mm

(6) le Vss de P sont majorées de deux points si VBF<10

Tableau 11 : Exemple de classification : caractéristiques de fabrication d’un sable 0/d

pour chaussées

Passant (%) à Propreté

(PS ou VB)

Catégories

2D 1.58 D D Tamis

intermédiaire

(1)

0.08mm Vsi Vss

A

60

2

B

Li 85

Ls 99

e 10

e 15

e 6

50

2.5

C

Vsi 100

Vsi 99

Li 80

Ls 99

e 10

e 20

e 6(2)

(e 8)

40

3


(1) au moins un défini par le producteur

(2) pour les sables dont la teneur en fines moyenne est >15% e=8



10. Les liants

Le liant peut être un bitume pur, un bitume modifié ou un bitume spécial (bitume dur,

pigmentable, coloré, liant de régénération) ou un liant de synthèse.

a) Bitumes à susceptibilité améliorée

Ce sont des bitumes durs de fabrication spéciale, dont la pénétration à 25 °C correspond à

celle d’un grade normalisé (35/50 ou 50/70 par exemple), mais dont la température bille-

anneau est généralement supérieure à la limite normalisée pour le grade correspondant.

Ils sont utilisés notamment pour améliorer les propriétés anti-orniérantes des matériaux.

b) Bitumes durs

Ce sont des bitumes purs obtenus par un procédé de raffinage direct et dont la

pénétrabilité est inférieure à 25 1/10mm. La température bille-anneau varie généralement

entre 62°C et 72°C. La température d’enrobage est supérieure d’environ 20°C des bitumes

conventionnels. Fragile à basse température, l’utilisation principale de ce type de liant

concerne les EME.

c) Bitumes modifiés

Ce sont des liants bitumineux dont les propriétés ont été modifiées par l’emploi d’un agent

chimique qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la structure chimique et les

propriétés physiques et mécaniques. Dans tous les cas, avec ce type de matériaux, il convient

de prendre garde aux risques d’instabilité, de crémage, de sensibilité à l’histoire thermique.

Les liants modifiés sont essentiellement utilisés en couches de surface dans les BBTM et les

BBDr.

d) Les bitumes pigmentables

Ils sont plus susceptibles à la température que les bitumes normaux. Ils sont réservés à un

usage urbain ou à des usages ponctuels destinés à matérialiser l’affectation des voies.



Tableau 12 : Spécification des bitumes routiers NF EN 12591


Il existe encore de nombreux types de bitume de nos jours mais ceux cité ci-dessus sont les

plus utilisés.

11. Les additifs

a) Polyéthylène

Il est destiné à améliorer la résistance à l’orniérage, à augmenter le module, il se combine

en partie avec le bitume. On prescrit un dosage selon l’effet voulu (voir tableau 13).

Tableau 13 : Effet du dosage en PE

Dosage de PE % par rapport aux granulats secs Profondeur d’ornière à 30000 cycles (%)

0.5 9

0.8 5

1.1 4




b) Les polymères

Ils sont destinés à diminuer l’effet de la susceptibilité du liant.

- Poudre de caoutchouc et granulats de caoutchouc 2/6

Ils apportent une meilleure résistance à la fissuration et un amortissement de l’impact des

pneumatiques.

- Fibres neuves et de recyclage

Ces bitumes et asphaltes permettent d’augmenter la teneur en bitume sans augmenter le risque

d’orniérage

12. La teneur en liant

La teneur en liant TLext est le rapport de la masse de liant à la masse de granulats secs,

exprimé en pour-cent extérieur (NF P 98-130 à 98-141)

La teneur en liant intérieur TLint est le rapport de la masse de mélange total, exprimé en pour-

cent intérieur (NF EN 13108).

13. Le module de richesse K

Le module de richesse K est une grandeur proportionnelle à l’épaisseur du film de liant

hydrocarboné enrobant le granulat. K est indépendant de la masse volumique du mélange

granulaire.

S étant la surface spécifique, exprimée en mètres carrés par kilogramme, déterminée par la

relation : 100S=0.25G + 2.3S + 12s + 135f, avec :

G : proportion d’éléments supérieurs à 6.3mm ;

S : proportion d’éléments compris entre 0.315 et 6.3mm ;

s : proportion des éléments compris entre 0.08 et 0.315mm ;

f : proportion des éléments inférieurs à 0.08mm ;

a : un coefficient correcteur relatif à la masse volumique rG des granulats en gramme par

centimètre cube.



II. Essais sur les principales composantes d’une enrobé

On s’intéressera principalement aux granulats et au liant.

A. Les granulats

Tableau 14 : Réception des granulats


1. Caractéristiques intrinsèques des gravillons

• La résistance à la fragmentation donnée par l’essai Los Angeles ou LA (voir

tableau 15)

Le coefficient LA représente la proportion d’éléments fins produit pendant l’essai et plus

le coefficient LA est faible, mieux est la résistance du granulat à la fragmentation ou au choc.

Tableau 15 : Coefficient LA de quelques roches

Types de roches Coefficient LA

Basalte 12 à 14

Dolérite 16 à 18

Granite 22 à 24

Calcaire 25 à 27


• La résistance à l’usure donnée par l’essai MicroDeval en présence d’eau ou

MDE :

Le coefficient MDE représente la proportion d’éléments fins produits pendant l’essai et

plus le coefficient LA est faible, mieux est la résistance du granulat à l’usure.



• La résistance au polissage donnée par l’essai de polissage accéléré CPA ou par

l’essai de polissage par projection RPA

Plus ces coefficients sont élevés, mieux est la résistance au polissage du granulat.

2. Caractéristiques de fabrication des gravillons et des sables

• La granularité donnée par l’analyse granulométrique : 10/14 ou 6,3/10 …

Elle définit la fourchette des grains contenus dans un mélange granulaire.

• La granulométrie donnée par l’analyse granulométrique :

Elle définit la distribution dimensionnelle des grains en genre et quantité.

• La forme des gravillons donnée par l’essai d’aplatissement :

Le coefficient d’aplatissement A est la proportion d’éléments de mauvaise forme par

rapport à l’échantillon, et plus A est faible, plus les gravillons sont cubiques.

• L’angularité donnée par l’indice de concassage IC ou par le rapport de

concassage RC :

Ceci concerne surtout les matériaux alluvionnaires, mais il n’y a pas de problème pour les

matériaux provenant de roches massives. Elle conditionne la stabilité du mélange et la

résistance à l’orniérage de l’enrobé. Plus IC et RC sont grands, plus les granulats sont

anguleux.

L’indice de concassage est le pourcentage d'éléments supérieurs au D du granulat élaboré

contenu dans le matériau d'origine soumis au concassage.

Le rapport de concassage (RC) est le rapport entre la plus petite dimension du gravillon

d'origine soumis au premier concassage et le D du granulat élaboré.

• La propreté obtenue par lavage :

C’est le pourcentage de fine (<0,5mm) contenu dans et sur les granulats. Il faut

distinguer les fines de concassage (>80µ) qui sont inertes, et le fines argileuses actives qui



s’opposeront au couple liant granulats. En particulier, une proportion d’éléments <5µ

dépassant 0,05% du poids total doit entrainer le refus du matériau. Si les conditions de

propreté ne sont pas suffisantes on effectue un dépoussiérage à sec ou lavage.

Plus le coefficient P est élevé, plus les granulats sont propres et plus l’adhésivité

granulat liant est facile.

3. Caractéristiques des fillers

• La granularité donnée par sédimentation

• La propreté donnée par l’essai au bleu de méthylène

La présence élevée d’argile dans le mélange peut :

- augmenter le pourcentage de vide PCG ;

- diminuer la profondeur d’ornière ;

- désenrober du mortier sensible même à 7 jours r/R baisse de 0,10 à 0.25 point

• L’indice de vide Rigden :

Plus l’IVR est grand, moins les fillers sont poreux.

• Le pouvoir rigidifiant :

Plus ∆TBA est élevé, grande est la capacité rigidification des fillers.

Un ∆TBA élevé est un facteur favorable pour la résistance à l’orniérage, mais des valeurs

excessives peuvent conduire à un risque de fissuration.

4. Fonctions et fonctionnements des granulats

� Rester dans la structure que l’on a choisi de mettre en œuvre :

- par la granularité, la forme, l’angularité, la propreté, vis-à-vis de la stabilité

immédiate ;

- c’est le problème d’adhésivité avec le liant, vis-à-vis de la tenue dans le temps.

� Se maintenir dans leur intégrité là où ils sont, donc conserver toutes leurs propriétés

aussi longtemps que possible par sa résistance mécanique (LA et MDE).

� Assurer de bonnes caractéristiques antidérapantes pour les granulats de couche de

roulement :

- de par la forme, la granularité, l’angularité ;

- la résistance au polissage liée à la macrorugosité.



Remarque : les roches poreuses ont une bonne résistance au polissage mais une mauvaise

résistance mécanique.

� Fonction de rugosité

- la microrugosité : résulte de la texture de la roche dont sont issus les granulats et qui

conditionne le contact sec pneu-granulat.

- la macrorugosité : résulte des petites dénivellations de la surface occasionnées par la

juxtaposition des granulats de formes et de grosseurs irréguliers.

Si la macrorugosité est faible il ya risque d’aquaplanage en temps de pluie. La rugosité d’un

revêtement s’apprécie par la hauteur du sable(HS) et par les coefficients de frottement

longitudinal(CFL) et transversal(CFR). (Les mesures correspondantes présentent entre elles

une bonne corrélation)

� Fonction de drainabilité : sur une chaussée à macrorugosité élevée, l’eau est drainée

par les nombreux canaux intergranulaires et évacués par les rives.

B. Le liant

Tableau 16 :Réception du bitume


a) La consistance donnée par :

• La température de ramollissement donnée par l’essai bille anneau TBA :

C‘est la température à laquelle le matériau, dans les conditions de référence de l'essai,

atteint une certaine consistance. Elle permet de juger la susceptibilité thermique d’un produit.

La norme européenne NF EN 1427 prescrit une méthode de détermination de la température

de ramollissement des bitumes et des liants bitumineux, dans la plage des températures de

30°C à 150°C.



• La fragilité d’un liant aux basses températures par le point de fragilité FRAASS

C’est la température à laquelle se produit la fissure d’un film de liant soumis à certaines

contraintes mécaniques.

• La dureté selon la pénétrabilité à l’aiguille

C’est la consistance exprimée comme la profondeur, en dixièmes de millimètre,

correspondant à la pénétration verticale d’une aiguille de référence dans un échantillon d’essai

du matériau, dans des conditions prescrites de température, de charge et de durée

d’application de la charge.

Cet essai sert à classer les bitumes pures et est exprimé en 1/10mm (voir tableau 17).

Tableau 17 : Classification des bitumes

Types de bitumes purs Caractéristiques du bitume pur

180/220 80/100 60/70 40/50 20/30

Pénétrabilité à 25°c, 100g en 5s [1/10mm]

180 à 200 80 à 100 60 à 70 40 à 50 20 à 30

Source : NFEN 1426

La norme européenne NF EN 1426 définit une méthode pour la détermination de la

consistance des bitumes et des liants bitumineux. Le mode opératoire courant s’applique pour

les pénétrations inférieures ou égales à 500×0,1 mm. Pour les pénétrations supérieures à cette

valeur, des conditions opératoires différentes sont prévues.

• La viscosité des bitumes fluidifiés et bitumes fluxés

Elle caractérise l’aptitude à l’écoulement des bitumes fluidifiés et fluxés à une

température d’essai.

La Norme européenne NF EN 13357 prescrit une méthode de détermination du temps

d’écoulement des bitumes fluxés et fluidifiés en seconde en utilisant un viscosimètre à

écoulement.

Le temps d'écoulement est le temps nécessaire à un volume prescrit de matériau pour

s'écouler à travers un orifice prescrit à une température prescrite.



Le temps d'écoulement est une indication de la pseudoviscosité, qui est définie comme la

résistance à l'écoulement des fluides.

• Les caractéristiques de traction des bitumes modifiés par la méthode de force

ductilité

Le travail effectué pendant l‘essai de force-ductilité est un critère de jugement de la

qualité de ces matériaux.

La Norme européenne NF EN 13589 prescrit une méthode permettant de déterminer les

caractéristiques de traction des liants bitumineux, en particulier celles des bitumes modifiés

par des polymères, au moyen d'un essai de force-ductilité.

La force de traction est la force subie par une éprouvette soumise à un allongement (m),

exprimée en N.

La rupture fragile est toute rupture avant 1,333 % de pourcentage d’allongement lorsque l’on

effectue l’essai de force-ductilité.

• Détermination de la teneur en eau dans les émulsions de bitume Méthode de

distillation azéotropique

La norme européenne NF EN 1428 prescrit une méthode pour la détermination par

distillation de la teneur en eau des émulsions de bitume.

• Détermination du résidu sur tamis des émulsions de bitume et détermination de

la stabilité au stockage par tamisage

La norme européenne NF EN 1429 prescrit les méthodes de détermination au moyen d'un

essai de tamisage, de la quantité de grosses particules de liants présentes dans les émulsions

de bitume, ainsi que la détermination au moyen d'un essai de tamisage, de la stabilité au

stockage des émulsions de bitume.

Le résidu de tamisage est le pourcentage en masse des particules retenues sur tamis

d'ouvertures de mailles prescrites dans la présente norme.La stabilité au stockage est

l’aptitude d'une émulsion de bitume à ne pas former davantage de grosses particules dans une

période prescrite selon les spécifications appropriées sur les émulsions



• Détermination de l'indice de rupture des émulsions cationiques de bitume,

méthode des fines minérales

La Nome européenne EN 13075-1 décrit une méthode de détermination de l’indice de

rupture des émulsions cationiques de bitume.

L’indice de rupture est un nombre sans dimension correspondant à la quantité de fines de

référence, en grammes, nécessaire pour coaguler 100 g d'émulsion de bitume

b) La sécurité d’utilisation

• Le point d’éclair et le point de feu par l’appareil Clevland à vase ouvert

Le point d’éclair est la température minimale pour que les vapeurs émises par un liquide

s’allument momentanément en présence d’une flamme.

Le point de feu est la température minimale à laquelle un produit pétrolier soumis à une

flamme présentée à sa surface s’allume et continue à brûler pendant un temps spécifié.

Les points d’éclair et de feu donnent une indication de la capacité d’un produit à constituer un

mélange inflammable avec l’air dans les conditions contrôlées, ainsi que sa capacité à

maintenir la combustion. Ce sont 2 propriétés qui peuvent contribuer à l’évaluation globale de

l’inflammabilité et de la combustibilité d’un matériau.

La Norme NF EN ISO 2592 prescrit une méthode permettant de déterminer les points

d’éclair et de feu à l’aide de l’appareil Cleveland à vase ouvert pour les produits pétroliers

dont le point d’éclair en vase ouvert est supérieur à 79°C.

C. Essai sur les enrobés

• Masse volumique maximale (masse volumique réelle) des matériaux bitumineux

La Norme NF EN 12697-5 spécifie des méthodes d’essai permettant de déterminer la

masse volumique maximale (masse volumique réelle) des matériaux bitumineux. Elle spécifie

une méthode volumétrique, une méthode hydrostatique et une méthode par calcul.

Les méthodes d’essai décrites sont destinées à être utilisées pour des matériaux foisonnés

contenant des bitumes purs, des liants modifiés ou d’autres liants bitumineux utilisés pour les



enrobés à chaud. Les essais sont applicables aux matériaux bitumineux qu'ils soient neufs ou

anciens.

Les directives pour sélectionner un mode opératoire par rapport à un autre pour la

détermination de la masse volumique réelle des matériaux bitumineux sont données dans

l’annexe A

La masse volumique réelle est la masse par unité de volume, sans vide d'air, du matériau

bitumineux à une température d’essai connue

La masse volumique apparente est la masse par unité de volume, incluant les vides d’air,

d’un corps d’épreuve à une température d’essai connue

La masse volumique réelle absolue des grains est le quotient entre la masse d’un

échantillon de granulat séché en étuve et le volume qu’il occupe dans l’eau incluant les vides

occlus mais excluant les pores ouverts et les interstices accessibles à l’eau.

La masse volumique réelle globale des grains est le quotient entre la masse d’un échantillon

de granulat séché en étuve et le volume qu’il occupe dans l’eau incluant à la fois les vides

occlus et les pores ouverts et interstices accessibles à l’eau

La masse volumique apparente de granulats foisonnés est le quotient entre la masse d’un

matériau séché dans un récipient spécifique sans être compacté et le volume de ce même

récipient

Principe

La masse volumique réelle ainsi que la masse volumique apparente sont utilisées pour

calculer le pourcentage de vides d’un corps d’épreuve compacté et d’autres propriétés en

rapport avec le concept volumétrique des mélanges bitumineux compactés.

• Détermination du comportement au compactage des mélanges hydrocarbonés

par l’essai PCG

La norme NF P 98 252 a pour objet de définir un essai caractérisant l'évolution du

pourcentage de vides d'un mélange hydrocarboné soumis à un compactage isotherme. Ce



compactage est obtenu par la combinaison d'un cisaillement giratoire et d'une force résultante

axiale appliquée par une tête mécanique.

Cet essai s'applique à des mélanges hydrocarbonés, soit confectionnés en laboratoire, soit

issus de prélèvements de chantier.

Le pourcentage de vide V% est la première exigence requise pour un mélange. Il dépend des

volumes respectifs du squelette granulaire, de celui du liant et du volume d’air libre, appelé

par la suite pourcentage des vides.

Cette exigence est en relation avec les caractéristiques recherchées sur le site : texture, tenue à

l’eau, résistance en fatigue, résistance à l’orniérage…

Principe

Le compactage est obtenu par pétrissage sous une faible compression statique d'un

cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans un moule limité par des pastilles et maintenu

à une température fixée.

Le pétrissage est provoqué par le mouvement de l'axe de l'éprouvette qui engendre

approximativement une surface conique de révolution de sommet 0 et d'angle au sommet 2α

pendant que les extrémités de l'éprouvette restent sensiblement perpendiculaires à l'axe de la

surface conique.

• Essai Duriez

La norme NF P 98 251-1 spécifie une méthode d'essai ayant pour but de déterminer, à 18

°C pour un compactage donné, la tenue à l'eau d'un mélange hydrocarboné à chaud à partir du

rapport des résistances à la compression avec et sans immersion des éprouvettes.

Remarque : L’essai se pratique à 18 °C. Il peut être pratiqué à d’autres températures, en

particulier à 0 °C et à 50 °C pour permettre d’appréhender une forme de susceptibilité

thermique du mélange hydrocarboné.

La norme NF P 98 251-1 s’applique aux mélanges hydrocarbonés à chaud fabriqués

en laboratoire ou prélevés sur chantier (grave bitume, bétons bitumineux, autres enrobés)

utilisés dans le domaine des travaux publics.



Principe

Les éprouvettes nécessaires à la réalisation de l'essai sont fabriquées par compactage

statique à double effet.

Deux éprouvettes sont destinées à la mesure de la masse volumique par pesée hydrostatique

pour calculer le pourcentage de vides.

Les autres éprouvettes sont soumises à l'essai de compression après conservation à 18 °C dans

des conditions définies : à l'air pour certaines éprouvettes, en immersion pour d'autres.

La tenue à l'eau est caractérisée par le rapport r/R des résistances avec immersion r et sans

immersion R.

• Essai Marshall

La norme NF P 98 251-2 spécifie une méthode d’essai ayant pour but de déterminer, pour

une température et une énergie de compactage données, le pourcentage de vide, la stabilité et

le fluage dits Marshall d’un mélange hydrocarboné à chaud.

La norme s’applique aux mélanges hydrocarbonés à chaud fabriqués en laboratoire ou

prélevés sur chantier de dimension D, selon la norme P 18-101, inférieure ou égale à 20mm,

utilisés dans le domaine des travaux publics.

Principe

L’essai consiste à compacter des éprouvettes par damage selon un processus

déterminé, puis à les soumettre à un essai de compression suivant une génératrice dans des

conditions définies.

La stabilité Marshall de forme est la charge maximale à la rupture de l’éprouvette exprimée en

daN.

Le fluage Marshall est l’affaissement de l’éprouvette exprimé en mm/10

Pourcentage de vide= 100



• Essai d’orniérage

La norme NF P 98 253-1 spécifie une méthode pour déterminer en laboratoire la

profondeur d'ornière par fluage au moyen de la simulation d'une charge roulante sur des

matériaux hydrocarbonés de compositions et de masses volumiques apparentes données.

C'est un essai réalisé sur une éprouvette de matériaux hydrocarbonés. Cette éprouvette est soit

confectionnée en laboratoire, soit issue de prélèvement de chaussée.

Principe

Le passage répété d'une roue équipée d'un pneumatique, soumettant une éprouvette

parallélépipédique de matériau hydrocarboné à une charge verticale, provoque une diminution

relative de l'épaisseur appelée ornière.

L'éprouvette est placée dans un moule et est testée dans des conditions isothermes, la surface

de l'éprouvette affleurant la partie supérieure du moule. La charge verticale est maintenue

quasi-constante par un dispositif approprié. Le pneumatique est animé suivant le grand axe de

l'éprouvette d'un mouvement sinusoïdal de fréquence et d'amplitude spécifiées.

Nous pouvons en déduire une courbe en fonction du nombre de cycles sur un graphique à

coordonnées bi logarithmiques.

Y= A (N/ 1000)b

Y : profondeur d’ornière à N cycles

A : profondeur d’ornière à 1000 cycles

b : pente de la droite en coordonnées bi logarithmique

• Essai de module complexe

Il permet d’optimiser la formulation des mélanges hydrocarbonés et les calculs de

dimensionnement.

Principe:

L’essai se fait par oscillation d’une éprouvette en forme trapézoïdale grâce à une

flèche appliquée en tête de l’éprouvette.



• Essai de fatigue

Cet essai donne la résistance à la fatigue à N cycles, la valeur de la sollicitation (contrainte

ou déformation) pour laquelle le matériau hydrocarboné peut supporter N cycles et se rompre.

Principe

L’essai s’effectue par une oscillation de fréquence précise sur la tête d’une éprouvette

en forme trapézoïdale encastré à sa base.

On applique une contrainte constante puis on fait décroître F pour avoir une déformation

constante. On obtient la déformation tel que : = B

Avec = 5 : pente de la courbe de fatigue

On peut en déduire la courbe de fatigue tan

D’après ces essais, on a pu voir que le liant et les granulats présentent des propriétés

qui permettent d’évaluer les qualités, les performances et l’évolution de ces matériaux.

Ainsi, l’enrobé qui naîtra de leur composition aura des propriétés qui dépendront des

propriétés de ses composants, c’est pourquoi des spécifications sont portées pour chaque

types d’enrobé.

III. FORMULATION

Pour assurer son rôle de voie de liaison, la chaussée doit présenter des propriétés

permettant la circulation des usagers dans des conditions optimales de sécurité et de confort.

La satisfaction de ces conditions d’usage implique certaines propriétés pour les matériaux de

la chaussée. La nature et le niveau des performances requises sont fonction des sollicitations

que subit la chaussée de la part de son environnement climatique et de la circulation du trafic

lourd affectant l’ensemble du corps de chaussée ou s’exerçant tangentiellement en surface.

Vis-à-vis de la durabilité de l’ouvrage, la phase de sa réalisation est essentielle car elle

influence de façon considérable le comportement à long terme. Ainsi, pour assurer une bonne

mise en œuvre de l’enrobé permettant d’obtenir après compactage et refroidissement les



caractéristiques finale recherchées, l’enrobé doit encore posséder des propriétés spécifiques

pour cette phase de travaux.

Ainsi il faut prendre en considération deux ensembles de caractéristiques pour les

matériaux de chaussée :

� Celles nécessaires à la mise en œuvre dont :

� La maniabilité : qui tient compte de la température de mise en œuvre, la teneur

en liant, la classe du liant, l’angularité des gravillons, l’épaisseur de la couche.

L’enrobé devra être suffisamment stable pour supporter le poids des

compacteurs, mais suffisamment malléable pour que l’action des compacteurs

soit efficace.

� L’homogénéité : qui tient compte de la granulométrie, la granularité, la teneur

en liant, la teneur en fine. Ainsi, en tous les points de la couche, l’enrobé aura

les même performances mécaniques et il n’y aura pas de migration du liant

pendant le transport et le répandage.

� L’absence de ségrégation : qui tient compte la granularité, la discontinuité de

composition, la teneur en fines. Ceux-ci pour que les caractéristiques restent

homogènes pour les questions de rugosité et d’aspect de surface.

� Celles attachées à l’ouvrage en service dont :

� L’imperméabilité : qui tient compte de la compacité. Elle assure la protection

des couches inférieures.

� La rugosité : qui tient compte de la compacité, les granulats, la teneur en liant,

la granulométrie. Elle offre une adhérence et une drainabilité de surface, ainsi

un confort et une sécurité de conduite pour l’usager.

� La résistance aux déformations permanentes : qui tient compte du liant,

l’angularité des granulats, la granulométrie. Elle permet le maintien de l’uni

transversal.

� La rigidité : qui tient compte de la compacité, la teneur en liant, la teneur en

fines, la granulométrie, la granularité, la classe du liant. Elle assure une

répartition des sollicitations sur le support.

� La longévité et la résistance à l’action de l’eau : qui tiennent compte de la

compacité, la teneur en liant, la teneur en fines, la granulométrie, l’adhésivité



et la classe du liant. Elle promet une bonne résistance à la fatigue, à la

fissuration, l’absence d’arrachement et de perte de cohésion.

A. Principes de la formulation

L’objet de l’étude est de définir les dosages des divers constituants capables

d’atteindre et d’assurer, au cours de la durée de vie de l’ouvrage réalisé, le maintien à un

niveau satisfaisant des propriétés d’usage.

Les caractéristiques de laboratoire du mélange étudié constituent les indicateurs des futures

propriétés d’usage.

L’orientation générale est d’exprimer ces exigences sur des performances à obtenir

sans en prescrire les moyens. Ainsi, la composition du mélange n’est pas imposée mais le

mélange doit satisfaire à une épreuve de formulation qui comporte les séquences d’essais et

les performances à atteindre. Celle-ci est réalisée sur un mélange préparé en laboratoire avec

les constituants prévus pour le chantier, de manière à maîtriser les paramètres de composition

et leurs effets sur les propriétés du mélange.

Les caractéristiques de l’enrobé portent soit sur des performances directement utiles

pour le dimensionnement des structures, soit sur des résultats d’essais empiriques.

Cependant, l’ensemble de ces performances ne parvient pas à décrire et à garantir tous les

aspects du comportement lors de la fabrication, de la mise en œuvre, ou dans la chaussée de

service. Il convient, en particulier, de compléter ces spécifications par des prescriptions

relatives aux granulats.

A l’issu de l’épreuve de formulation, on connait les performances de l’enrobé, la

nature et le dosage de chaque constituant et la courbe granulométrique. L’épreuve de

formulation permet de juger les qualités de l’enrobé, et éventuellement les fourchettes de

variation admissible pour conserver les caractéristiques. La composition sert de base à l’unité

de fabrication pour le dosage des constituants.

La courbe granulométrique et la teneur en liant sont utilisés lors des contrôles pour

vérifier que le mélange fabriqué a la même composition que celui qui a fait l’objet de l’étude

de performances.



Les résultats de certains essais sont exploités pour définir les références lors de la mise

en œuvre. Cette épreuve permet de démontrer que les qualités exigées par les spécifications

sont satisfaites. Mais pour parvenir à cet objectif, le responsable de la formulation a dû

sélectionner et caractériser les composants, et rechercher un mélange capable de répondre à

ces exigences.

L’action du formulateur de mélanges hydrocarbonés peut donc être décomposée

chronologiquement en 3 phases :

� La sélection et l’identification des constituants ;

� La mise au point du mélange ;

� L’épreuve de formulation.

B. Sélection et identification des constituants

1. Choix du granulat( voir tableaux 14 à 19)

Le choix du granulat est fixé par des qualités de référence vérifiées en laboratoire en

relation avec le trafic. La tolérance sur la granularité des sables et graves doivent respecter les

spécifications de la catégorie GTC85 : ±5% à D, ±10%à D/2, ±3% à 0.063.

Les résistances mécaniques minimales et les caractéristiques minimales de fabrication des

gravillons sont fonction de la position de la couche à laquelle est destiné le mélange et de son

épaisseur pour les couches de roulement.

Le filler calcaire est utilisé majoritairement comme filler d’apport, cependant d’autres

filler peuvent être utilisés en remplacement ou en complément pour leurs propriétés

spécifiques :

- du ciment de 3 à 4% en remplacement (au-delà il ya risque de fissuration)

- la chaux vive en complément de 1% pour éviter le phénomène de « soupe », observée

au moment du malaxage pour certains granulats poreux et améliore ainsi la tenue à

l’eau

- la chaux éteinte de 10 à 25% peut augmenter le deltaTBA de 4 à 7°C par rapport au

deltaTBA du filler de base



- les ardoises sont utilisées pour leur grand pouvoir rigidifiant (deltaTBA supérieur à

38°C)

La combinaison du bitume et du filler au sein du mélange hydrocarboné, constitue un

mastic dont les propriétés vont conditionner une partie des caractéristiques du mélange. Les

propriétés évaluées par les valeurs du deltaTBA élevées sont des facteurs favorables pour la

résistance à l’orniérage.

Des valeurs élevées d’indice de vides Rigden impliquent en générale une augmentation du

module de richesse pour obtenir un volume de bitume libre équivalent à celui obtenu dans un

matériau courant.

Tableau 18 : Spécifications sur les fillers d’apport

Critères granulométriques : Tamis (mm) Fines nocives

Caractéristiques rigidifiantes

2 0.125 0.063

Passant Passant Etendue Passant Etendue

MBF g/Kg

IVR % DTBA °C

>100 85 à 100 <10 >70 <10 <10 28 à 45 8 à 16 Ou

8 à 25


Tableau 19 : Spécifications sur les fines du mélange

Caractéristique MBF

g pour 1000g

IVR % DTBA °C

Spécification <10 <40 >10 et <20




Tableau 20 : Caractéristiques minimales des gravillons

Type d’utilisation Résistance mécanique

NF EN 13043

XP P 18-545

Couche de fondation LA40 MDE35

LA40 MDE35

Couche de base LA40 MDE35

LA35 MDE25

Couche de liaison épaisse LA40 MDE35

LA30 MDE25

Couche de liaison mince

BBM

LA30 MDE25

LA25 MDE20

Couche de roulement épaisse

et chaussées légères

aéronautiques

LA30 MDE25

LA25 MDE20

Couche de roulement BBTM

BBDr et chaussées

aéronautiques lourdes

LA25 MDE20

LA20 MDE15


Une attention particulière doit être portée aux courbes creuses avec peu de fine qui

nuisent à la compactibilité des mélanges

L’angularité des sables conditionne en grande partie la résistance à l’orniérage de

l’enrobé. Les caractéristiques de la chaîne d’élaboration des sables influencent sur les



caractéristiques de l’enrobé. Par exemple dans deux BBSG 0/14 contenant environ 30% de

sable de même origine mais de fabrication différente on obtient :

- Par broyage : résultat à l’orniérage 8% à 1000 cycles

- Par concassage : résultat à l’orniérage 5% à 30000 cycles

Lorsque le pourcentage de vides d’un mélange est trop important, l’incorporation de sable peu

anguleux permet de le réduire (mais limité à 10% pour les bétons bitumineux et 20% pour les

couches d’assise.

L’effet d’une faible angularité peut parfois être compensé par l’utilisation d’un bitume dur

mais il est sage de privilégier dans tous les cas la stabilité du squelette granulaire.

Tableau 21 : Effets du mode de concassage sur un BBSG 0/10 silico-calcaire

Mode de

concassage

Angularité

sable

Angularité

gravillon

RC PCG 60

girations

% vides

Orniérage

3000

cycles %

profondeur

d’ornière

Orniérage

30000

cycles

Giratoire 39 124 4 9.8 3.2 5.7

Enclumes 37 122 4 9.7 3.2 5.4

Boite à

cailloux

33 106 4 6.7 10.8 Déformation

excessive

non

mesurable


Les matériaux poreux absorbent par leur porosité une partie du bitume et conduisent à

des difficultés d’enrobage. Ce phénomène est observé avec les basaltes, les laitiers, les

calcaires dolomitiques. On peut mesurer cette absorption en laquant les granulats au bitume et

en mesurant MVR avant et après laquage.



Des granulats trop cubiques peuvent conduire à des maniabilités excessives. Le

coefficient d’aplatissement FI doit être de préférence compris entre 10 et 15.

Tableau 22 : Effet de la forme d’un gravillon sur le comportement d’un mélange : GB

0/14 4ppc et BBSG(Broyé)

Aplatissement

fraction 2/14

% de vides

100girations GB 0/14

Ornière à 1000

cycles BBSG en mm

Ornière à 3000

cycles BBSG en mm

3.7 5.8 15 Déformation

excessive non

mesurable

9.5 8.9 9 18


Mais le choix des granulats est aussi fixé par l’existence de carrières possibles et le

rendement du point de vue transport aux alentours du chantier pour le matériau et ce qu’ils

peuvent apporter.

Des prescriptions selon le trafic ont été établies par le LCPC (voir tableau 19).

Tableau 23 : Choix des granulats selon le trafic par LCPC-SETRA

< T3 T3 T2 T1 T0 Trafic [PL/jour]

Essais

< 25 25 à 150 150 à 300 300 à 750 < 750

LA < 25 ≤ 20 ≤ 15 ≤ 15 ≤ 15 MDE ≤ 20 ≤ 15 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 A ≤ 25 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 15 ≤ 10 P ≤ 2 ≤ 2 ≤ 1 ≤ 0,5 ≤ 0,5 CPA ≥ 0,45 ≥ 0,50 ≥ 0,50 ≥ 0,50 ≥ 6 RC ≥ 4 ≥ 4 ≥ 6 Pas de matériaux

alluvionnaires dans cette classe de trafic

IC 100 Source :routeII

Les qualités de granulats requises sont fonction de la position de la couche dans la

structure et du trafic supporté. Le choix des granulats pour couche de roulement gouverne les

caractéristiques de surface telles que la microtexture et en partie la macrotexture. Les essais



pratiqués au cours de l’épreuve de formulation ne permettent pas d’approcher en laboratoire

l’estimation de ces caractéristiques, ni de prévoir leur évolution sous trafic. La spécification

de ces propriétés essentielles pour les performances des couches de roulement conserve

encore un caractère empirique.

La masse volumique des granulats est un paramètre très important lors de l’étude de

formulation, il détermine la teneur en liant et conditionne les calculs de compacité et de

pourcentage de vides, qui constituent les valeurs de référence pour les spécifications et

contrôles ultérieurs. Or, le résultat dépend de la méthode de mesure, en particulier si la

surface du granulat présente des porosités.

Les fines naturelles et les fines d’apport doivent répondre à des critères qui portent sur

la propreté, mesurée par la valeur de bleu, le pouvoir rigidifiant et l’indice de vide Rigden.

2. Choix du liant(voir tableau 20)

Le choix du bitume doit permettre de concourir à l’obtention des performances exigées pour le produit.

Le liant peut être du bitume pur, modifié, ou spécial selon les performances requises,

l’objectif étant d’obtenir les performances prescrites sur le mélange.

Dans le cas des bitumes modifiés par les polymères, il n’existe pas de spécification

codifié. Le projet norme NF EN 4023 se limite à une classification.

Le choix du liant dépend :

- Du trafic ;

- De la structure de l’enduit (souple ou semi-rigide) et de l’état du support ;

- Des conditions météorologiques lors de l’exécution : plus il fait chaud et sec, plus le

liant doit être visqueux.

Choix du liant selon le trafic

Les matériaux hydrocarbonés sont des matériaux viscoélastiques c’est-à-dire le module

dépend de la fréquence de l’application de la charge :

- Le module augmente sous une sollicitation rapide (passage d’une voiture à

vitesse normale)



- Le module diminue sous une sollicitation lente (faible vitesse, dans une côte

par exemple)

Pour se munir des risques de fissuration dans des conditions sévères de sollicitations de trafic

et de climat, il convient de choisir le grade le plus mou compatible avec les exigences de

résistance à l’orniérage (voir tableau 20).

Tableau 24 : Grade de bitume conseillé par type d’enrobé

Type d’enrobé Sollicitation Grade conseillé

Enrobés pour couches de

roulement BBS, BBM,

BBTM, BBDr, BBA

Forte 35/50

50/70(aéronautique NS3)


roulement BBS, BBM,

BBTM, BBDr, BBA

Faible 50/70

70/100 en altitude et zone

continentale et zones

aéroportuaires faiblement

sollicitées (NS1,NS2)


base/fondation

35/50


L’essai de pénétrabilité à 25°C est en relation avec la rigidité de l’enrobé aux

températures de service. On peut déduire de l’essai de pénétration à 25°C et de la température

bille anneau, le module de bitume grâce à l’abaque de VAN DER POEL et il existe des

relations entre le module du liant et le module de l’enrobé.

Pour le choix du liant, on se doit aussi de vérifier les impacts environnementaux des

composants du matériau imposé par les normes.

On peut aussi avoir recours à d’autres constituants comme les dopes d’adhésivité, les

polymères…pour avoir des performances spéciales.



C. Conception d’un mélange hydrocarboné

• Granularité

La dimension D du mélange est choisie en fonction du type de produit et de

l’épaisseur de la couche projetée. Lorsqu’il s’agit d’une couche de roulement, D a un effet sur

la texture de couche mise en œuvre. Le mélange granulaire résulte d’une combinaison de

fractions granulaires

La courbe granulométrique n’est pas indiquée dans les normes. Une prescription est

cependant donnée concernant le passant au tamis de 2mm. Il s’agit en fait plus du produit que

d’une véritable spécification. Ces spécifications figurent dans le tableau 25.

Tableau 25 : Spécification au tamis de 2mm

Enrobé Passant au tamis de 2mm en %

BBSG 25 à 40

BBM 25 à 35

BBDr <20

BBTM 15 à 35


Les critères de choix des courbes granulométriques sont fonction du type de produit,

de l’usage et des performances recherchées mais il n’y a pas de restriction particulière relative

à ce paramètre dans les normes.

• Teneur en liant

La teneur en liant est déterminée par le type de produit, pour lequel un module de

richesse minimal peut être imposé. L’ajustement de la teneur en liant sera réalisé dans le cadre

de la mise au point du mélange, pour obtenir les caractéristiques souhaitées.

• Module de richesse (voir tableau 26)

Pour chaque enrobé, une valeur minimale du module de richesse est spécifié.

Pour certains enrobés, des seuls différent de valeurs minimales permettent de classer



les matériaux en l’absence de critère mécaniques. C’est les cas des graves bitumes

pour lesquelles la valeur du module de richesse variant de 2.5 à 2.8 et à 2.9 est

déterminante pour respectivement les classes 2, 3, 4. La teneur en liant est calculée à

partir du module de richesse.

Tableau 26 : Module de richesse minimal des matériaux

Enrobé Module de richesse minimal

BBSG 0/10 3.4

BBSG 0/14 3.2

BBA continu 0/10 3.6

BBA continu 0/14 3.5

BBA discontinu 0/10 3.4

BBA discontinu 0/14 3.2

BBM 0/10 3.3

BBM 0/14 3.2

BBDr 0/6 Classe1 : 3.4 Classe2 : 3.2

BBDr 0/10 Classe 1 : 3.3 Classe2 : 3.1

BBTM 0/6 3.5

BBTM 0/10 3.4

GB Classe2 : 2.5 Classe 3 : 2.8 Classe 4 : 2.9

EME Classe1 : 2.5 Classe 3.4

BBME 0/10 3.5

BBME 3.3




D. Mise au point du mélange

Cette étape consiste à composer un mélange prototype en prévoyant les propriétés

recherchées avec les constituants sélectionnés et en vérifiant au moyen de quelques essais que

les propriétés attendues sont obtenues. Cette étape peut nécessiter des itérations pour

approcher une solution optimisée. Il convient d’utiliser des essais simples, rapides,

discriminants et à caractère suffisamment prédictif pour conduire au mieux cette opération.

Le type de mélange est en général défini au préalable. Il s’agit donc d’ajuster une

composition pour qu’elle puisse répondre aux exigences de l’épreuve de formulation et

éventuellement à d’autres exigences. Cette phase de conception du mélange n’est pas codifiée

et laisse une latitude à l’expertise du formulateur.

En fonction des exigences, le formulateur détermine une composition correspondant à

une courbe granulométrique initiale qu’il vise. Il détermine une teneur en bitume et

éventuellement des proportions d’additifs.

Cette composition initiale est établie d’après la connaissance de mélanges étudiés

antérieurement , de courbes de départ de formulation, de fuseaux par famille et des valeurs de

module de richesse, en tenant compte éventuellement des effets des ajouts et du pouvoir

absorbant des fines sur la teneur en liant.

En fonction de sa connaissance des propriétés des constituants, le formulateur établit

un premier projet de composition. Il se réfère à des formules antérieures ou il peut parfois

trouver dans certaines normes de produits une courbe granulométrique indicative ainsi que

des modules de richesse minimaux. L’essai PCG permet de vérifier empiriquement la validité

du mélange prototype sur de nombreux paramètres de formulation :

- pourcentage de vides prévisible in situ, et ainsi estimation de la texture, de la tenue en

fatigue, de la perméabilité, de la rigidité du mélange.

- estimation de la contribution du squelette granulométrique à la résistance à l’orniérage

L’ajustement de la composition granulaire peut être fait par ce moyen, ainsi que la

détermination de la teneur en liant. Pour les mélanges courants, l’ajustement de la teneur en

liant à proximité de la valeur essayée relève d’un simple calcul volumétrique.



Ajustement de composition

A partir des courbes types définies, le formulateur tente d’obtenir le pourcentage de

vides spécifié pour chaque produit. Pour ce faire, le mélange est soumis à l’essai PCG. Si le

résultat escompté n’est pas obtenu, le formulateur doit modifier la composition. Il doit pour

cela connaitre l’effet de variables de composition.

Les caractéristiques mécaniques du mélange, sont le résultat de l’effet combiné du frottement

interne du squelette granulaire, de la teneur en liant et des caractéristiques du liant (y compris

éventuellement des additifs)

Effet de la dimension D

Si on augmente D, le module de richesse (et donc la teneur en liant) doit être abaissé.

Tous autres paramètres étant bloqués, si on augmente D, le pourcentage de vides du mélange

diminue.

Plus D du mélange est élevé, plus il sera facile d’obtenir un matériau stable, mais il faudra

alors tenir compte du risque de ségrégation lors de la mise en œuvre. Par exemple un BBSG

avec 5.6% de bitume est équivalent à un BBSG 0/14 avec 5.4% de bitume

Une discontinuité dans la courbe granulométrique entraîne une augmentation de

maniabilité et une diminution du pourcentage de vides mais le risque d’orniérage augmente.

Dans le cas d’une utilisation du matériau en couche épaisse, il est préférable d’utiliser une

courbe discontinue avec un palier assez bas, par exemple, 25% à 2mm.

Plus il y a de fractions granulaires, plus le calage de la formule est facilité.

Pour un mélange 0/D avec 10mm<D<20mm, les passants à 2mm, peuvent présenter l’un des

cas suivants :

• >35% de passant à 2mm, courbe très haute : le mortier est en excès dans le squelette

granulaire, la stabilité repose uniquement sur le mortier

• 30 à 35% de passant à 2mm, courbe haute : le mortier remplit la presque totalité de

l’espace inter-gravillons .



• 25 à 30% de passant à 2 mm, courbe moyenne, formule grenue : le mortier voit son

influence atténuée par le squelette granulaire

• <25% de passant à 2mm, courbe basse : le mortier est minoritaire, la stabilité est

obtenue par un calage inter-gravillons.

L’incorporation de sable roulé, en général limité à 10% pour les couches de roulement

permet d’augmenter la maniabilité du mélange, de diminuer le pourcentage de vides. Le

risque d’orniérage est alors très important. Ce type d’enrobé ne doit pas être utilisé sous fort

trafic.

Pourcentage de fines

Les fines, combinées au bitume, permettent de remplir les vides inter granulaires. Lorsque

le pourcentage de fines totales augmente, le pourcentage de vides du mélange diminue, mais

le mastic durcit. La valeur optimale se situe entre 6.5% et 7.5% pour des courbes moyennes et

les teneurs en bitume habituelles.

Pourcentage en bitume

Le bitume combiné aux fines joue le rôle de lubrifiant du squelette granulaire et permet

donc de compacter le matériau. Au-delà d’une teneur optimale, il viendra uniquement

combler des vides du squelette granulaire. Ainsi lorsque le pourcentage de bitume augmente,

pour de faibles teneurs en bitume, le module de rigidité augmente, pour de fortes teneurs, il a

tendance à diminuer.

Lorsque le pourcentage de bitume augmente, le film de mastic intergranulaire devient plus

riche et voit son épaisseur augmenter, ainsi la tenue en fatigue augmente et la tenue à l’eau est

améliorée, par contre la résistance à l’orniérage diminue.

Dans le cas général, après une ou éventuellement plusieurs itérations, le formulateur

possède une bonne estimation de la courbe granulométrique et de la teneur en liant du

mélange.



En fonction du niveau requis pour l’épreuve de formulation, le formulateur peut soit se

satisfaire de relations empiriques pour accéder à l’épreuve elle-même, soit réaliser un nombre

réduit d’essais, généralement un essai d’orniérage pour conforter son choix.

Les essais sont utilisés comme outils de formulation :

- La presse à cisaillement giratoire permet de déterminer la composition

granulométrique, en tenant compte de la nature et de l’angularité des granulats.

- L’essai Duriez permet de vérifier la compatibilité liants-granulats et peut indiquer la

limite basse de la teneur en liant

- L’essai d’orniérage permet de vérifier l’effet de la nature du liant, la limite supérieure

admissible de la teneur en liant, l’effet des additifs (nature, dosage), le bien-fondé de

la composition granulaire.

E. L’épreuve de formulation

L’épreuve formulation a pour objet d’établir les caractéristiques obtenues sur un

mélange hydrocarboné, identifié, à l’issue d’une séquence d’essais bien définie.

L’épreuve se déroule en laboratoire, avant la réalisation du chantier, sur un mélange préparé

selon une méthode normalisée.

Les essais sont réalisés avec les matériaux prévisibles sur le chantier. Ils sont représentatifs,

soit de l’ouvrage projeté, soit de la production moyenne d’un fournisseur.

Selon le type d’enrobés, le degré de connaissance de la formule, et l’usage prévu,

l’épreuve de formulation comprend des séquences d’essais adaptés. Ainsi, il est possible de

distinguer 4 niveaux d’épreuve de formulation :

• Le niveau1 se fonde sur l’examen du pourcentage de vides (voir tableau 23) à la

presse à cisaillement giratoire et sur la tenue à l’eau du mélange. En utilisant les

relations entre le pourcentage de vides et les autres caractéristiques du mélange, le

niveau 1 est suffisant dans les cas courants de trafics faible ou moyen sans sollicitation

particulière.



Il est utile aussi dans le cas de vérification d’une formule déjà étudiée et appliquée.

L’épreuve de niveau 1 permet de s’assurer de la stabilité des caractéristiques des

composants par rapport à la formule originale. Dans ce cas, on considère les écarts

existants entre les courbes de pourcentages de vides en fonction du nombre de

girations. Si l’écart est trop important, l’instabilité n’est pas vérifiée et il y a lieu de

refaire une épreuve de niveau adapté.

Tableau 27 : Spécifications relatives au pourcentage de vide

Spécification PCG à n girations

Types d’enrobés Nombre de girations

n

Pourcentage de vides

en %

Spécifications à 10

girations %

BBSG 0/10 60 5 à 10

BBSG 0/14 80 4 à 9 >11

BBME 0/10 60 5 à 10

BBME 0/14 80 4 à 9 >11

BBTM 0/6 classe1 12 à 20



BBTM 0/10 classe2

25

19à 25

-

BBMA 6à 11

BBMB 7 à 12

BBMC

40

8à 13

>11

40 20 à 25 BBDr type1

200 >15

BBDr type2 40 25 à 30

-



200 >20

EME1 0/10 <10

EME2 0/10 80

<6

EME1 0/14 <10

EME2 0/14 100

<6

EME2 0/20 120 <6

-

GB2 0/14 <11 >14

GB3 0/14 <10

GB4 0/14

100

<9

GB2 0/20 <11

GB3 0/20 <10

GB4 0/20

120

<9

Roulement : 3 à 7 BBA 0/10 C 60

Liaison : 4 à 8

Roulement : 3 à 7 BBA 0/14 C 80

Liaison : 4 à 8

BBA 0/10 D 40 5 à 9

BBA 0/14 D 60 5 à 9


A l’issue des essais de presse à cisaillement giratoire, le formulateur doit

disposer de suffisamment d’éléments pour établir la courbe granulométrique et la

teneur en liant.



Exemple d’effet de D et de la teneur en liant et du pourcentage de fines sur le

résultat PCG :

Figure10 : effet de la teneur en liant sur le PCG

Figure 11 : effet de D sur le PCG

Figure 12 : effet du % de filler sur le PCG



Tableau 28 : Effet de la composition sur les résultats d’essai à la PCG




Tableau 29 : Ajustement de composition pour corriger les résultats à la PCG


Pour l’essai Duriez, les valeurs habituelles de r/R sont comprise entre 0.65 et 1.

Des valeurs de r/R supérieures à 1 sont à mettre en relation avec des problèmes

d’absorption de bitume par les granulats.

Avec des mélanges riches en gravillons, des enrobés drainants par exemple, il peut se

produire des ruptures de granulats lors de la confection des éprouvettes. r/R est alors

inférieur à 0.8.

Tableau 30 : Valeurs usuelles de R (MPa)




Tableau 31 : Ajustement des résultats d’essai Duriez


Tableau 32 : Spécifications relatives à la tenue à l’eau

Type d’enrobé Spécification r/R

Valeur minimale

BBSG 0.75

BBME 0.80

BBA roulement 0.80

BBA liaison 0.70

BBDr 0.80

BBTM 0.80

BBM 0.80

EME Classe 1 : 0.70 Classe 2 : 0.75

GB Classe 2 : 0.65 Classe 3, 4 : 0.70


• Le niveau 2 comprend les essais de niveau 1 complétés par un essai d’orniérage. Il

correspond aux formules destinées à des chaussées souples mises à des contraintes



particulières, en relation avec des problèmes d’orniérage. Par conséquent, si l’essai est

pertinent pour cette famille d’enrobés, l’utilisation du mélange sur des chaussées

supportant un trafic élevé, un trafic lent, ou en épaisseur forte implique le niveau 2.

Les plaques d’essais sont confectionnées à un pourcentage de vides fixé. Il peut être

nécessaire de réaliser des plaques d’essai selon deux modes de compactage différents.

Cette disposition permet de noter l’effet de la compacité sur la résistance à l’orniérage

et également de compléter les informations sur les pourcentages de vides déterminés à

l’essai PCG niveau 1.

Tableau 33 : Spécifications relatives à l’essai d’orniérage

Types d’enrobés Classe Nombre de cycles spécification

1 <10

2 <7.5

BBSG ou BBME

3

30000

<5

1 <10

2 <7.5

BBA

3

10000

<5

1 3000 <15

2 10000 <15

BBM

3 30000 <10

BBTM 0/10 1 et 2 <15

BBTM 0/6 1 et 2

3000

<20

2 et 3 10000 <10 GB

4 30000 <10

EME 1 et 2 30000 <7.5




Tableau 34 : Effets de facteurs de formulation sur le % d’ornière


Tableau 35 : amélioration de la résistance à l’orniérage




• Le niveau 3 introduit en plus un essai à caractère structurel, la détermination du

module de rigidité dans les conditions fixées.

La détermination du module de rigidité nécessite des essais plus longs et qui en général

dépassent le cadre de cette mise au point de mélange. Cependant pour certains matériaux

comme l’EME par exemple, il est nécessaire de connaître le module des enrobés afin de

vérifier le respect des spécifications.

Spécifications relatives au module

Les variations de module en fonction d’une variation de la compacité DC peuvent être

approchées par la formule suivante :

L’effet de la teneur en bitume peut être approché par la formule suivante :

Figure 13 : effet de F sur le module



Figure 14 : effet D sur le module

Figure 15 : effet de la teneur en liant sur le module



Tableau 36 : Spécifications sur le module des enrobés

Type d’enrobés Classe Module 15°C 10 Hz ou 0.2s

MPa

1 5500 BBSG

2 et 3 7000

1 9000 BBME

2 et 3 12000

2 et 3 9000 GB

4 11000

EME 1 et 2 14000

1 et 2 5000 BBA

3 8000


• Le niveau 4 prend en compte la résistance à la fatigue. Cet essai est exécuté lorsque les

performances mécaniques déterminées sur le mélange doivent être utilisées lors du

dimensionnement d’une structure de chaussée ou lorsqu’on souhaite effectivement

vérifier que les matériaux prévus sur le chantier conduisent aux performances

spécifiées.

Les niveaux 3 et 4 s’appliquent aussi lorsque l’on veut caractériser

complètement une technique particulière, le cas d’une formule nouvelle.

L’essai de fatigue n’est pas réalisé dans le cadre de la mise au point de mélanges.

On peut cependant estimer des valeurs de résistance en fatigue par des relations

empiriques. Il est à noter que ces formules sont mises en défaut par le changement de

nature du bitume et doivent donc être utilisées plutôt en relatif



Tableau 37 : Spécifications relatives à la résistance à la fatigue

Type d’enrobés Classe Spécification en fatigue e6

10°C 25 Hz en mdef

BBSG 1 à 3 >100

1 >110 BBME

2 et 3 >100

2 >80

3 >90

GB

4 >100

1 >100 EME

2 >130

1 >130

2 >110

BBA

3 >100


Ces niveaux d’épreuve de formulation peuvent être complétés par divers essais

adaptés à certaines techniques particulières ou en fonction des exigences de réalisation des

chantiers.

Pour les bétons bitumineux drainants, la norme NF EN 13108-7 comporte une

spécification sur la perméabilité verticale ou horizontale.

Pour les enrobés aéronautiques il est possible de prescrire la résistance aux

hydrocarbures NF EN 12697-43, la résistance aux fluides de déverglaçage.

Le niveau d’épreuve de formulation est spécifié en fonction des objectifs recherchés,

de l’enjeu du chantier, de son volume et de l’importance des diverses sollicitations auxquelles

sera soumis l’enrobé.



A l’issu de cette épreuve, le rapport d’épreuve de formulation donne la composition

théorique du mélange, nécessaire à la centrale de fabrication, les courbes granulométriques et

les teneurs en liants, nécessaire au contrôle de mélange fabriqué industriellement et permet

d’établir que les caractéristiques spécifiées par le client sont satisfaites.

Le rapport doit par conséquent comporter au moins :

- La nature, l’origine et les classes des granulats ;

- La nature et le dosage des additifs ;

- La nature, la classe et le dosage du bitume ;

- La courbe granulométrique du mélange étudié ;

- Et les résultats conformément au niveau requis

F. Formulation d’un BBSG

1. Granulats

Pour certains sables basaltiques, les laitiers concassés, certains granites très acides, il faut

utiliser des fillers activés ou de la chaux hydratée.

La plupart des sables calcaires durs conduisent à une maniabilité importante : le passant à

2mm des courbes granulométrique doit être ramené à environ 30 % ou bien il faut prendre en

compte l’essai d’orniérage.

Certaines fines naturelles de sable sont nocives même si les spécifications de propreté sont

satisfaites. Par exemple la dolomie conduit à des problèmes de tenue à l’eau.

Les amphibolites-gneiss, et certains phorphyres donnent des rapports r/R faibles (les

amphibolites-diorites en donnent de très bons).

Il est possible de corriger l’effet de l’angularité avec la dureté du bitume et son dosage.

L’équivalence de la tenue à long terme n’est pas cependant établie.

Les matériaux calcaires durs permettent d’obtenir des compacités fortes, même avec des

teneurs en liant modeste. La forte compacité et la teneur en liant relativement faible

conduisent à des valeurs de module élevées.

Pour certains granites, la tenue à l’eau doit être vérifiée.



Pour le basalte il faut adapter la teneur en liant pour tenir compte d’une éventuelle

absorption.

L’angularité des gravillons conditionne la texture. La forme des gravillons a un effet sur la

texture. Une trop bonne forme est néfaste. Le coefficient d’aplatissement >FI doit être

préférentiellement compris entre 10 et 15.

2. Bitumes et additifs

On utilisera du bitume pur de grade 35/50 en cas de sollicitations fortes et pour des

altitudes<500 m ou un 50/70 dans les cas courants et éventuellement 70/100 en zone

montagneuse avec climat rigoureux (classes conseillées par le guide d’application des

normes).

Un bitume spécial à susceptibilité améliorée ou du bitume modifié peut être utilisé pour

des sollicitations particulières (carrefour, voies de bus). L’ajout de 0 ,5% à 0,8% de

polyéthylène permet d’améliorer la résistance à l’orniérage (pour obtenir la classe3 en

particulier).

3. Composition du mélange granulaire

Les courbes de départ sont données dans le tableau 38.

Tableau 38 : courbes de départ d’un BBSG

Passant tamis en mm

Valeurs habituelles D=14mm Valeurs habituelles D=10mm

Mini Visée Maxi Mini Visée Maxi

10 78 97

6,3 47 52 58 45 57 68

4 47 52

2 25 31 35 27 34 39

0,063 6.3 6.8 7.2 6.3 6.7 7.2




4. Teneur en liant

La teneur en bitume pour débuter l’étude est calculée à partir de la surface spécifique du

mélange, de la MVR, et du module de richesse minimal de la norme. Le tableau 35 présente

les valeurs minimales de module de richesse et à titre d’illustration, la teneur en liant

correspondante.

Tableau 39 : Module de richesse minimal d’un BBSG

BBSG 0/10 BBSG 0/14

K mini visé 3.5 3.3

TL ext 5.6 5.3


Au cours de l’étude de formulation, il est possible de choisir l’ordre de vérification des

différentes propriétés, ou d’alléger ponctuellement les méthodes pour gagner du temps,

réduire les quantités de matériau ou se permettre d’investiguer de plus larges gammes de

variation des différents paramètres.

La priorité doit être donnée à l’obtention de la caractéristique principale recherchée, après la

vérification des caractéristiques de compactibilité.



CONCLUSION PARTIE I

On a pu voir que chaque composante de l’enrobé a ses caractéristiques propres à elles.

De la qualité et de la proportion de ses composantes dépendent les performances d’une

enrobé. On a pu constater que des variations de ces composantes au sein de l’enrobé entraine

des changement de comportement de l’enrobé, que ce soit sur le pourcentage de vide, la tenue

à l’eau, la résistance à l’orniérage, le module complexe ou la résistance en fatigue.

Puisqu’il n y a pas de formule toute faite pour la formulation d’un type enrobé, mais

tout dépend de la nature des composants pour s’affranchir des épreuves de formulation par

itération, il est donc essentiel de garder les dosages de chaque composant pour obtenir les

performances requis pour le type d’enrobé voulu.

La satisfaction de l’usager de la route s’acquiert en lui donnant le confort et une

sécurité d’usage pour une durée convenue. La satisfaction de ces exigences est régie par la

qualité de la chaussée, c’est-à-dire la nature de ses composants en genre et en nombre. Il est

donc important de maintenir ces diverses compositions de l’enrobé pour en garder les

performances afin de satisfaire le client.



PartieII :

Présentation du projet et de

l’essai



I. But du projet et cadre du projet

On a pu constater précédemment qu’il est important que la composition prescrite après

les épreuves de formulation soit gardée, et avec précision à quelques tolérance près, pour en

préserver les performances. Entre autre, le non respect de cette composition pourrait entrainer

des problèmes de ressuage ou de résistance à l’orniérage.

Pour vérifier cette composition, on a recours à des machines de contrôle de composition. Parmi ces machines, on peut citer le KUMAGAWA, le Sohxlet, la centrifugeuse…Le KUMAGAWA est le plus appréhendé à Madagascar.

Mais face à l’évolution de l’envergure des ouvrages à construire et des risques, il est d’intérêt pour les laboratoires aux moyens déphasés et les nouvelles entreprises d’améliorer les matériels et les conditions de travail.

Le projet consiste à comparer les résultats de l’essai d’une nouvelle machine d’extraction de teneur en liant d’un enrobé, nommé NEBA ou Nouvel Extracteur de Bitume Automatisé, à un extracteur de teneur en liant normalisé nommé KUMAGAWA.

A l’issu des expérimentations, on essaiera de définir :

� une corrélation entre les résultats de ces deux machines ; � une étude comparative pour une étude de fiabilité et de rentabilité ; � des instructions pour l’opérateur.

On essaiera en quelque sorte de procéder à l’étalonnage d’une machine automatisée réputée pour sa rapidité et bien d’autres atouts.

Pour ce faire, on va faire quelques essais sur des échantillons avec le KUMAGAWA et le NEBA en parallèle.

1. Application de la norme ISO 9001

La Norme internationale ISO 9001 encourage l'adoption d'une approche processus lors du

développement, de la mise en œuvre et de l'amélioration de l'efficacité d'un système de

management de la qualité, afin d'accroître la satisfaction des clients par le respect de leurs

exigences.

Cette approche souligne l'importance :

• de comprendre et de satisfaire les exigences; • de considérer les processus en termes de valeur ajoutée; • de mesurer la performance et l'efficacité des processus; • d'améliorer en permanence des processus sur la base de mesures objectives. Cette figure montre le rôle significatif joué par les clients lors de la définition des

exigences en tant qu'éléments d'entrée. La surveillance de la satisfaction des clients exige



l'évaluation des informations concernant la perception des clients sur le niveau de réponse de l'organisme à leurs exigences. Ce modèle couvre toutes les exigences de la présente Norme internationale mais ne présente pas les processus à un niveau détaillé.

Figure 16 : Amélioration continue du système de management de la qualité

2. Contrôle

Un mauvais choix de matériau, que ce soit quantitativement ou qualitativement, peut

favoriser une dégradation de la chaussée. Ce pourquoi les matériaux doivent passer en

laboratoire pour répondre à des critères avant leur utilisation.

Une fois la formule établie, les contrôles portent sur :

-les constituants, c’est-à-dire la nature des granulats et des liants ;

-la fabrication : le respect de la composition quant à la courbe granulométrique, la

teneur en liant ;



-la mise en œuvre quant à la compacité et les caractéristiques d’usage, rugosité, uni…

Le respect de la composition et des conditions de mise en œuvre assure l’obtention des

caractéristiques mesurées lors de l’étude de laboratoire. Il n’est effectué aucun essai de

performance sur des enrobés fabriqués ou mis en œuvre.

Les contrôles réalisés lors de la production portent sur la vérification et les réglages

des matériels, la définition et le suivi des procédures, et sur le produit final, essentiellement la

composition et la compacité.

L’organisation qualité est basée sur des concepts simples et intangibles. L’entreprise

est responsable de la qualité du produit ou du service qu’elle vend. La vérification de la

conformité de l’ouvrage est de la prérogative du client (maître d’œuvre). Mais ceci n’exclut

pas au contraire, que l’entreprise puisse participer à la réception.

Toutes les phases de travaux sont concernées, depuis le choix des matériaux jusqu’au

contrôle final de l’enrobé mise en œuvre, en passant par le contrôle de fabrication.

L’importance du chantier conditionne l’existence de bon nombre de contrôles.

Les types de contrôles : Figure 17

Contrôle extérieur :

- A l’initiative du client - Par ses propres services ou en

faisant appel à un organisme

Contrôle intérieur :

Responsable : entreprise

Contrôle interne :

A la production

Contrôle externe :

Indépendant de la production

a. Le contrôle intérieur

Pour réaliser et vérifier l’enrobé, l’entreprise met en place un contrôle intérieur

décomposé en contrôle interne et externe.



� Contrôle interne

A la production proprement dite, exécuté par les personnes réalisant les travaux, il porte

sur :

Les constituants : par exemple la vérification de leur conformité par rapport à la commande

Les moyens mis en œuvre : le personnel et le matériel

Les méthodes de réalisation : l’étalonnage de la centrale, contrôle de la production

Le contrôle interne peut prendre en compte les contrôles réalisés par les fournisseurs.

Le contrôle interne se doit faire des essais en guise d’essai contradictoire pour le contrôle

externe afin d’éviter les sanctions.

� Contrôle externe

Indépendant de la production, vérifiant l’application du contrôle interne, il réalise

généralement, au moins sur les grands chantiers importants, des essais sur le produit fabriqué

afin d’évaluer la conformité au cahier des charges.

Pour les petits chantiers, le contrôle intérieur de l’entreprise comprend très peu, ou pas,

d’essais spécifiques au chantier. Le contrôle prévoit le respect des procédures d’exécution,

ainsi que la gestion de la qualité des fournitures.

Pour les grands chantiers, les contrôles font généralement l’objet d’un PAQ conforme au

SOPAQ (Schéma organisationnel du PAQ) remis lors de l’appel d’offres. Pour chaque phase

de construction, l’entreprise réalise les essais de contrôle adéquats. Le choix des moyens et

méthodes d’essais peut être libre ou imposé, mais un essai normalisé est préférable car il

fournit un résultat directement utilisable par le maître d’œuvre, sous réserve de validation par

le contrôle extérieur, pour prononcer la conformité de l’ouvrage.

Mais ce n’est pas toujours compatible avec l’équipement de l’entreprise, ni avec le délai de

réponse, nécessairement très réduit, que doit avoir le contrôle externe : on imagine mal, sur un

grand chantier à 4000 t/j de graves-bitume, avoir un temps de réponse du contrôle supérieur à

la journée. L’entreprise choisit donc, pour les essais du contrôle externe, les moyens et essais

adaptés à l’exigence contractuelle, aux cadences de mise en œuvre et a ses moyens propres.



b. Contrôle extérieur

Le contrôle extérieur valide les résultats du contrôle externe et fournit au client les

éléments qui lui permettent de prononcer la conformité de l’ouvrage.

Pour les petits chantiers, le contrôle extérieur réalise quelques essais de réception, il peut

s’agir simplement de la vérification des moyens mis en œuvre et du respect de procédures

d’exécution permettant au M aître d’Œuvre de prononcer la conformité de l’ouvrage.

Lorsque les résultats de ces contrôles ne sont pas conformes, on peut procéder à des contrôles

complémentaires afin de préciser la partie de l’ouvrage non recevable et engager les actions

correctives nécessaires.

Pour les grands chantiers, le contrôle extérieur, d’une part participe à la mise au point

du PAQ de l’entreprise pendant la période de préparation du chantier, d’autre part le valide et

vérifie son application pour ce qui concerne, outre les travaux : l’aptitude du matériel et du

personnel à exécuter les contrôles, et le respect des procédures.

Il valide les résultats des essais du contrôle externe concernant les études de performances, les

contrôles des fournitures, de la fabrication et de la mise en œuvre. A cet effet il effectue des

essais. Leur nature et leur nombre dépendent du contenu du contrôle intérieur, de l’importance

de la tâche élémentaire dans la construction de l’ouvrage, et du type d’essai réalisé par le

contrôle externe, contractuel ou informatif.

3. Utilisations de l’extraction de teneur en liant d’un enrobé

L’appel aux essais de détermination de teneur en liant peut porter sur :

• La détermination d’une formulation ancienne :

On peut arriver à trouver la formulation d’une enrobé d’une chaussée ancienne déjà mise en place par extraction de bitume. Grâce à l’extraction d’une carotte d’enrobé in situ, on peut savoir la composition en liant et en granulat d’une ancienne chaussée en tenant compte des modification probable qu’a pu subir l’enrobé antérieurement.

Il convient de noter que, comparé au bitume dans le matériau fraîchement mélangé, la nature du bitume présent dans la chaussée peut présenter des modifications qui affectent sa solubilité dans les solvants utilisés dans ces méthodes d’analyse. Ce facteur, associé à la perte de liant engendrée par le trafic, à l’augmentation de la teneur en granulats due à la pénétration



de détritus non enrobés et aux modifications de la composition granulométrique des granulats du fait du compactage ou du découpage des carottes et des échantillons, peuvent affecter les résultats de l’analyse d’échantillons de matériau ancien. Il convient de considérer ces points lors de l'étude des résultats de l'analyse de matériaux autres que ceux fraîchement mélangés, notamment les matériaux prélevés après avoir été soumis à un trafic intense.

• Vérification d’une formulation en cours Lorsqu’un enrobé a réussi les épreuves de formulation, on procède à la vérification de la

composition de ce mélange pour lequel on a eu de bons résultats. De ce fait on va confirmer la teneur en liant et la composition granulométrique mélangée réellement et voir les écarts par rapport à l’extraction et prendre des mesures adéquates. Ces résultats ne présentant pas trop d’écart au-delà de la tolérance conventionnelle, cette bonne composition du mélange bitumineux peut être validée.

• Le contrôle de fabrication d’un enrobé : o Etalonnage du poste de production La connaissance de la composition du matériau bitumineux issu de la formulation

permet de passer au calage du poste de production pour son premier lancement de production du produit. Le calage de poste consiste à ajuster les trémies de granulat et le débit en liant du poste afin d’avoir la composition identique demandée par les résultats de la formulation du laboratoire.

o Calage du poste de production Lors de la fabrication de l’enrobé, un contrôle sur l’enrobé en cours de fabrication dans la

centrale d’enrobé doit se faire pour vérifier si l’enrobé est conforme, en matière de teneur en liant et en composition granulométrique, par rapport à la formule prescrite par le laboratoire.

C’est en fonction des résultats obtenus par l’extraction que l’on procèdera au calage du poste d’enrobé.

4. Les effets des résultats non conformes des contrôles Si le contrôle est face à un résultat non conforme, on passe à l’analyse des effets de cette

non-conformité sur le comportement du matériau. La conséquence de cette non-conformité s’arête juste sur le fait d’aviser le poste de production pour un éventuel calage si ce n’est pas encore trop d’effet sur la qualité de l’enrobé. Dans certains cas les plus graves, selon le CPT et après consultation du maitre d’ouvrage, l’entreprise propose des solutions face à cette imperfection et les 2 partis font référence au CPT conventionnel pour une entente. Il s’agit ici d’une sorte de pénalisation pour l’entreprise.

Selon le cas, on peut procéder à une démolition du matériau déjà mis en œuvre, ou une amélioration de la couche déjà mise en place par l’apport d’un traitement des risques, ou il pourrait s’agir d’un rabattement de prix.



5. Intérêts de l’essai d’extraction de teneur en liant a. Pendant la phase de formulation L’essai permettra de fournir la vraie composition de l’enrobé ayant réussi l’épreuve de

formulation pour aller au poste de fabrication d’enrobé, car c’est cette formule qui va être produite en des milliers de tonnes pour des valeurs de milliards d’ariary. C’est pourquoi il est important que cet essai soit fiable.

b. Pendant l’exploitation � Pour le client

La chaussée doit assurer une satisfaction du client en offrant des qualités de confort et de sécurité pour la durée de vie convenue et ce de par le maintien des prescriptions efficaces données par la formulation retenue de l’enrobé, c’est-à-dire la composition de l’enrobé vérifiée moyennant l’essai d’extraction de teneur en liant:

• La rugosité : tenant compte de la compacité, les granulats, la teneur en liant, la granulométrie. Elle offre une adhérence et une drainabilité de surface, ainsi un confort et une sécurité de conduite pour l’usager.

• L’imperméabilité : De la teneur en liant et de la granulométrie dépend l’obtention d’une bonne compacité et l’imperméabilisation de la chaussée pour la protection des couches inférieures.

• La résistance aux déformations permanentes : tenant compte du liant, l’angularité des granulats, la granulométrie. Elle permet le maintien de l’uni transversal.

• La rigidité : tenant compte de la compacité, la teneur en liant, la teneur en fines, la granulométrie, la granularité, la classe du liant. Elle assure une répartition des sollicitations sur le support.

• La longévité et la résistance à l’action de l’eau : de par la compacité, la teneur en liant, la teneur en fines, la granulométrie, l’adhésivité et la classe du liant. Elle promet une bonne résistance à la fatigue, à la fissuration, l’absence d’arrachement et de perte de cohésion.

• Les performances, la compacité, la tenue à l’eau, la stabilité et le fluage Marshall , la résistance à l’orniérage, la résistance à la fatigue…de l’enrobé dépendent de la composition granulaire et de la composition en liant que ce soit en quantité ou en qualité.

L’essai permet de vérifier que ces quantités pour lesquelles on a obtenu de bonnes performances ont été gardées. Ainsi les performances gardées, la chaussée peut assurer son rôle de voie de liaison ayant la durabilité souhaitée et assurant le confort et la sécurité des usagers.

� Pour l’entreprise • Eviter les dépenses superflues dues aux risques de travaux supplémentaires • La crédibilité de l’entreprise



c. Pendant la réalisation l’essai permet : • De par la vérification de l’obtention des bonnes compositions :

o d’offrir une bonne maniabilité, c’est-à-dire que l’enrobé devra être suffisamment stable pour supporter le poids des compacteurs, mais suffisamment malléable pour que l’action des compacteurs soit efficace.

o D’obtenir une homogénéité, c’est-à-dire pour que en tous les points de la couche, l’enrobé aura les même performances mécaniques et il n’y aura pas de migration du liant pendant le transport et le répandage.

• De minimiser les risques de pénalisation • D’éviter une perte d’argent et une perte de temps

6. Intérêts du projet La norme ISO 9001 stipule une obligation de satisfaire les exigences du client.

L’entreprise ne doit alors, malgré le fait d’avoir le maximum de profit, pas oublier ses obligations de satisfaire les besoins du client.

On a pu voir précédemment l’importance de l’essai d’extraction de la teneur en liant d’un enrobé et ainsi l’importance du projet.

Mais on en est à un stade où l’on recherche toujours à améliorer les moyens afin de bénéficier le plus des choses. On cherche à obtenir des résultats à la fois fiables et actualisés pour rester dans l’efficience, c’est-à-dire obtenir des résultats dans des délais les plus brefs possible pour pouvoir corriger les erreurs avant qu’il n’y ait trop de dégâts.

Néanmoins, la recherche de ces performances ne doit pas impliquer des efforts surhumains pour les opérateurs œuvrant pour le travail, mais au contraire on cherche à améliorer les conditions de travail des laborantins en appliquant les bonnes méthodes tout en suivant les normes d’hygiène, de sécurité et d’environnement

Il est à savoir que :

� Une centrale d’enrobé produit dans les 80tonnes/h à Madagascar (mais cela peut aller jusqu’à 500tonnes/h à l’étranger) ;

� Selon le CPT, un contrôle de la fabrication d’enrobé doit se faire au démarrage du poste et puis tout les 200tonnes ;

� On doit alors, de ces faits, faire au moins 2 contrôles par jour, en complément des systèmes d’acquisition des centrales ;

� Si le premier contrôle a donné des résultats non conformes, cette information a du être obtenu dans les plus brefs délais pour pouvoir sauver les prochains 200tonnes. Nous aurons de ce fait dans les 3heures pour fournir les résultats sinon on sera confronté au risque de continuer à produire du mauvais produit dont la tonne coute dans les 100.000 ariary la tonne pour un BBSG par exemple, et on perdra alors dans les 20.000.000 ariary.



Par conséquent, on cherche une machine :

� Qui pourra satisfaire ces exigences, une machine : � Qui donnera des résultats fiables ; � Qui donnera des résultats très rapidement ; � Qui respectera les conditions d’hygiène-qualité-environnement.

II. Généralités sur les extracteurs de teneur en liant NF EN 12697-1

1. Principes généraux de l’essai

La méthode d’essai pour déterminer la teneur en liant d’une prise d’essai de mélanges

bitumineux comprend normalement les opérations de base suivantes :

a) extraction du liant par dissolution dans un solvant froid ou chaud ;

b) séparation de la matière minérale et de la solution de liant ;

c) détermination de la quantité de liant par différence ou par récupération du liant ;

d) calcul de la teneur en liant soluble.

Les essais décrits dans la Norme NF EN 12697-1 nécessitent l’utilisation de solvants capables

de dissoudre du bitume et impliquent dans certains cas de distiller la solution pour récupérer

tout ou partie du bitume. Tous les solvants hydrocarbonés sont actuellement considérés

comme «dangereux» et «hostiles à l’environnement » à des degrés divers.

2. Méthodes d’extraction

• Méthode par différence

Lorsque le dosage de liant est déterminé par différence, on doit ajouter la masse de granulat

récupéré à la masse totale de filler recueilli sur le papier-filtre.

• Méthode par récupération du liant

Lorsque le dosage de liant est déterminé en récupérant le liant de tout ou partie de la

solution de liant, on doit suivre les modes opératoires décrits en B.3 dans le EN 12697-3:2000

ou dans le EN 12697-4:2000, selon le cas.



3. Les essais normalisés

Les équipements d'essais particuliers ainsi que la séquence des opérations utilisées pour

obtenir un résultat d’essai sont choisis par l'administration de chaque laboratoire, sauf

spécification contraire du client.

Il convient de considérer tous les modes opératoires comme équivalents. Le choix dépend

principalement du coût et de la disponibilité de l’équipement d'essai, de la durée du mode

opératoire d'essai et de l'objectif de l'essai.

Comme matériels, on peut citer le KUMAGAWA, le Sohxlet, la centrifugeuse. Mais

pratiquement, ces méthodes sont de lourde peine, ne sont pas très performants et ne respectent

pas l’environnement.

4. Séchage à masse constante

� Généralités

Tous les modes opératoires d’essai décrits dans la Norme européenne, requièrent, à un certain

stade, de s’assurer que tous les matériaux ou équipements sont séchés à masse constante.

� Appareillage

- Un four, de contenance suffisante et capable de supporter les

températures requises ;

- Une balance, de précision appropriée ;

- Un dessiccateur de capacité appropriée.

� Mode opératoire

Placer le matériau ou l’appareillage dans le four et sécher jusqu’à masse constante et à

une température de 110 °C.

La masse constante est estimée atteinte lorsque la différence entre les pesées successives

réalisées à intervalles de 30 min n’excède pas 0,05 % de la dernière masse pesée.

Par commodité, il est recommandé que les pesées successives pour déterminer la masse

constante puissent être effectuées même lorsque le matériau est chaud. Il est prudent de

protéger la balance de la chaleur.



Lorsque la masse constante a été atteinte, laisser refroidir au dessiccateur et peser.

Lorsqu’il est nécessaire de sécher une prise d’essai avant analyse, une température de 80 °C

peut être plus appropriée pour éviter l’égouttage du liant mais une augmentation de la durée

de l’opération sera nécessaire.

5. La répétabilité et la reproductibilité

a) La fidélité

C’est l’étroitesse de l’accord entre les résultats d'essais indépendants obtenus dans des

conditions stipulées. La fidélité dépend uniquement de la répartition des erreurs aléatoires et

ne concerne pas la valeur vraie ou la valeur spécifiée. La mesure de la fidélité est en général

exprimée en termes d'incertitude et obtenue par le calcul de l’écart-type des résultats d'essais.

Une fidélité moindre est caractérisée par un plus grand écart-type.

«Des résultats d'essais indépendants» signifie des résultats obtenus sur le même échantillon

d’essai ou sur un échantillon similaire sans influence d’aucun résultat antérieur. Les mesures

quantitatives de fidélité dépendent essentiellement des conditions stipulées. Les conditions de

répétabilité et de reproductibilité sont des ensembles particuliers de conditions extrêmes.

b) La répétabilité

C’est la fidélité dans des conditions de répétabilité.

c) Les conditions de répétabilité

Ce sont les conditions dans lesquelles des résultats d'essais indépendants sont obtenus avec la

même méthode sur des échantillons d'essai identiques dans le même laboratoire par le même

opérateur utilisant le même équipement à de courts intervalles de temps.

d) La limite de répétabilité

C’est la limite dans laquelle une valeur inférieure ou égale à celle de la différence absolue

entre deux résultats d'essai obtenus dans des conditions de répétabilité peut être estimée avec

une probabilité de 95 %.Le symbole utilisé pour la limite de répétabilité est r.



e) La reproductibilité

C’est la fidélité dans des conditions de reproductibilité.

f) Les conditions de reproductibilité

Ce sont les conditions dans lesquelles des résultats d'essais sont obtenus avec la même

méthode sur des échantillons d'essai identiques dans des laboratoires différents avec des

opérateurs différents utilisant des équipements différents.

g) La limite de reproductibilité

C’est la limite dans laquelle une valeur inférieure ou égale à celle de la différence absolue

entre deux résultats d'essai obtenus dans des conditions de reproductibilité peut être estimée à

une probabilité de 95 %.

Le terme «comparable» ne signifie pas «identique» lorsque de petites différences

systématiques de résultats peuvent apparaître lorsque des techniques d’analyse différentes

sont utilisées, sauf dans le cas de mélanges bitumineux contenant des solvants volatils tels que

des bitumes fluidifiés. Ces différences seront inférieures aux limites de reproductibilité.

Lorsque des solvants volatils sont présents dans le matériau enrobé, des différences

significatives dans l’analyse des résultats peuvent se produire, selon que la teneur en liant est

déterminée directement ou par différence.

La répétabilité, r, pour la teneur en liant, est de 0,3 %. La reproductibilité , R, pour la teneur

en liant, est de 0,5 %.

Remarques :

Les valeurs susmentionnées sont fondées sur un exercice de fidélité mené il y a quelques

années sur des macadams enrobés. La fidélité s’est révélée être la même pour des mélanges

bitumineux contenant des granulats de tailles nominales supérieures et inférieures à 20 mm.

6. Le solvant utilisé :le perchloroéthylène

a) Utilisation

Le perchloroéthylène est utilisé dans plusieurs domaines, il peut être utilisé pour :



− Nettoyage à sec des vêtements ;

− Dégraissage et nettoyage des pièces métalliques ;

− Finissage des textiles ;

− Extraction des huiles et des graisses ;

− Diluants pour peinture et vernis…

b) Propriétés physiques

C’est un liquide incolore, volatile, d’odeur caractéristique rappelant celle du triclorométhane .

Il est insoluble dans l’eau.

Ses principales caractéristiques physiques sont :

− Masse molaire :165.85 ;

− Point de fusion : -22.7°C à -22°C ;

− Point d’ébulition : 121.2°C à la pression atmosphérique ;

− Densité : 1.623 ;

− Densité de vapeur (air=1) : 5.8 ;

− Tension de vapeur :

o 1.9KPa à 20°C

o 5.466KPa à 40°C

o 30.13KPa à 80°C

o 58.46KPa à 100°C

− Taux d’évaporation : 8.1

A 25°C et 101.3KPa, 1ppm=6.78mg/m3

c) Propriétés chimiques

Le perchloroéthlène commercial est stabilisé par addition d’anti-oxydants qui préviennent

sa dégradation en présence d’air, d’humidité et de lumière jusqu’à environ 140°C.

Toutefois, non stabilisé et en présence d’humidité, il s’hydrolyse lentement pour former des

acides pouvant entraîner la corrosion des surfaces métalliques.



Le perchloroéthylène peut réagir violemment avec les métaux alcalins ou alcalino-terreux et

avec des produits fortement alcalins comme la soude et la potasse. Il peut également réagir

violemment avec l’aluminium.

Dans les conditions normales d’utilisation, le perchoroéthylène peut être considéré comme

ininflammable et inexplosible.

d) Récipient de stockage

Le perchloroéthylène peut être stocké dans des récipients en acier galvanisé ou en acier doux

équipés de dessécheur d’air.

L’utilisation de l’aluminium est déconseillée.

e) Valeurs limites d’exposition professionnelle

Des valeurs limites indicatives de moyenne d’exposition pondérée (8heures par jour ; 40

heures par semaine) et des valeurs limites indicatives d’exposition à court terme (15 min au

maximum) dans l’air des locaux de travail ont était établies pour le percholoroéthylène :

France : 50 ppm soit 335mg/m3

Etats-Unis :100 ppm

f) Toxicité sur l’homme

o Aiguë

Par inhalation, les intoxications aiguës se manifestent essentiellement par une dépression du

système nerveux central de type anesthésique. L’effet narcotique est net après plusieurs

minutes d’exposition à des concentrations de plus de 1000ppm : il se traduit par une ébriété et

une somnolence. A très forte concentration, peut survenir un coma parfois accompagné de

troubles respiratoires et d’arythmie cardiaque. Quelques cas d’hépatite et d’atteinte rénale ont

été décrits. Certains cas mortel ont été décrits.

L’inhalation de concentrations atmosphériques moins élevées (100 à 1000ppm) est à

l’origine de céphalées, de sensations vertigineuses, de troubles de la coordination motrices,



d’irritation oculaire et des voies aériennes supérieures (rhinite, irritation laryngo-haryngée) et

des nausées.

L’ingestion est marqué par l’apparition de troubles digestifs (nausées, vomissements,

douleurs abdominales et diarrhées) et peut provoquer, outre une dépression du système

nerveux central, une pneumopathie de déglutition avec toux et surinfections broncho-

pulmonaires parfois gravissimes. Elle a aussi des effets sur le foie et les reins.

Des brûlures cutanées avec phlyctènes peuvent apparaître après un contact massif et

prolongé avec ce solvant. Dans les mêmes circonstances, des lésions oculaires graves peuvent

être observées.

o Chronique

En cas d’exposition chronique, le perchloroéthylène présente des risques de dermatose

orthoergique et d’irritation oculaire.

Il est aussi responsable d’induction enzymatique, et des affections respiratoires, de l’estomac

et du duodénum chez les sujets exposés.

Sur le plan neurologique, l’exposition à 100ppm pendant 7heures entraine des troubles

d’équilibre, avec céphalées, discrète somnolence et difficultés d’élocution.

Il peut entrainer à long terme des troubles psychiques se traduisant par un défaut de

concentration, des troubles de mémoire, des altérations d’humeur.

g) Recommandations

− Stocker le percloroéthylène dans des locaux frais et bien ventilés, à l’abri des rayons

du soleil et de toute source de chaleur ou d’ignition, à l’abri de l’humidité et à l’écart

des produits incompatibles ;

− Le sol de ces locaux sera imperméable et formera cuvette de rétention, afin que en cas

de déversement accidentel le liquide ne puisse sa répandre au dehors ;

− Fermer soigneusement les récipients et les étiqueter correctement ;



− Prévoir, à proximité immédiate des locaux des équipements de protection individuelle

et des appareils de protection respiratoire autonomes isolants pour intervention

d’urgence ;

− Il conviendra de mettre en place une ventilation garantissant l’assainissement de l’air

dans tout le local ;

− Mettre à disposition du personnel des vêtements de protection, des gants et des

lunettes de sécurité ;

− Prévoir l’installation de douche et de fontaines oculaires ;

− Ne pas manger, fumer, boire dans les ateliers et observer une hygiène corporelle et

vestimentaire très stricte ;

− Ne pas rejeter à l’égout ou dans le milieu naturel les eaux polluées par le

perchloroéthylène ;

− Conserver les déchets dans des récipients spécialement prévus à cet effet et les

éliminer dans les conditions autorisées par la réglementation ;

− En cas de projection oculaire, laver immédiatement et abondamment à grande eau

pendant minutes au moins, paupières bien écartées ;

− En cas d’ingestion ne pas provoquer de vomissements et faire absorber du charbon

médical activé.

III. Présentation du NEBA et du KUMAGAWA

1. Le NEBA

A. Matériels

Pour faire l’essai, il est nécessaire de disposer :

- D’une colonne de tamis avec ses joints, son fond et son couvercle

- Une balance de portée 8000g avec une sensibilité minimale de 0.1g

- Une étuve ventilée à régulation électronique réglée à 110°C



- 20litres de perchloroéthylène

- Le NEBA et son refroidisseur

Figure 18 : Le NEBA

B. Les éléments de la machine

o La série de tamis

En effet, un tamisage est obtenu par une série de tamis normalisée vibrée par la tamiseuse

lors de l’extraction avec le NEBA .



La série de tamis accueillie par la tamiseuse est composée de 11 tamis mais la série de tamis

dont on dispose est composée de 14 tamis et utilisés selon la granularité du mélange.

On a les tamis suivants : 0.063/0.125/0.250/0.500/1/2/4/6.3/8/10/10creux/12.5/14/16

conformément aux normes européennes en vigueur.

Figure 19 : Série de tamis NEBA

o Le godet de récupération de fine

C’est un godet spécial mis en place dans la centrifugeuse du NEBA pour recueillir les

particules fines, c’est-à-dire les passant à 0.063mm moyennant un papier spécial placé dans le

godet.

Figure 20 : Godet NEBA



o La pompe à air

Elle permet de produire les jets de solvant lors de l’extraction est assure la production d’air

chaud lors du séchage.

o L’évaporateur

Il permet d’extraire du solvant propre du mélange solvant bitume venant de l’extraction pour

réutilisation immédiate ou antérieure.

o Le réfrigérant

Il permet d’assurer une condensation accélérée du solvant évaporé dans l’évaporateur

Figure 21: Les éléments du NEBA



a) Le cycle du solvant

Le NEBA assure la régénération du solvant par distillation : le solvant subit une évaporation

après ébullition par les 2 résistances de 1500Wdans l’évaporateur et une recondensation dans

le condenseur.

Le solvant nécessaire au désenrobage est contenu dans le condenseur. Le solvant du

condenseur est aspiré par une pompe qui le conduit au sommet de la colonne de tamis, dans le

couvercle, en passant par un système de réchauffage : le solvant est pulvérisé sur l’enrobé à

une température de 50°C.

Le solvant chargé de bitume et des éléments fins passant au travers des mailles du dernier

tamis de la colonne s’écoule dans la centrifugeuse. L’accélération que subit ce mélange

permet de séparer les fines (plaquées sur les parois du godet) du mélange bitume solvant.

Ce mélange s’écoule ensuite vers l’évaporateur où le solvant va subir une distillation. Le

perchloréthylène est chauffé jusqu’à ébullition 124°C, les vapeurs s’élèvent dans la cuve. Les

cuves de l’évaporateur et du condenseur sont accolés et ouvertes l’une sur l’autre en partie

haute, les vapeurs de solvant se condensent dans le condenseur sur les parois d’un serpentin

dans lequel circule l’eau de refroidissement produite par le refroidisseur.

Figure 22 : Le cycle du solvant NEBA

Condenseur

Centrifugeuse

Evaporateur

Tamiseuse

1

4 3

2

VAPEUR

PERCHLO

+ EAU

PERCHLO

+ BITUME

PERCHLO+ BITUME+FINE



b) Le cycle de l’eau

Pour la condensation du perchloréthylène vapeur, le réfrigérant du NEBA utilise de l’eau

rendu à 12°C et cette eau (50litres environ) effectue un cycle fermé en boucle du réfrigérant à

la machine et de la machine au réfrigérant.

Figure 23 : Le cycle de l’eau NEBA

Recyclage du solvant

Le NEBA permet de faire un recyclage rapide du solvant souillé. En effet de par son

évaporateur et son condenseur volumineux et puissant, il permet de recycler jusqu’à 30litres

de solvant par heure.

C. Exécution de l’essai

1) Avant extraction

� Préparation de la machine

1-mettre en route :

− Le refroidisseur et ouvrir les vannes d’alimentation

− Le compresseur d’air et ouvrir la vanne d’alimentation en air

− L’extracteur d’air

− Le NEBA

2-Laisser la température de l’eau produite par le refroidisseur descendre sous 12°C

3-Dès la mise en route du NEBA, en fonction du niveau de solvant dans l’évaporateur, le

chauffage de distillation peut commencer.

Réfrigérant Condenseur

NEBA



− Contrôler les niveaux dans chacune des cuves et vérifier que les résistances du niveau

d’évaporation sont au moins dans l’état FG OFF : de cette façon, lorsque le niveau de

solvant dans l’évaporateur sera suffisamment élevé (supérieur à 5litres), elles seront

automatiquement alimentées et assureront la distillation du solvant ;

− Pour fonctionner, l’appareil a besoin d’au moins 11litres de solvant dans le

condenseur. Le cas échéant ajouter du solvant, de préférence dans l’évaporateur afin

qu’il subisse une première distillation qui le libère de ses éventuelles impuretés ;

− Le volume total dans les 2 cuves ne doit pas dépasser 30litres car il y a risque de

débordement de la cuve de l’évaporateur vers la cuve du condenseur.

4-Vérifier les paramètres de fonctionnement c’est-à-dire les temps d’extraction et de séchage

voulus.

� Préparation de l’échantillon

- Préchauffer le matériau, les tamis et le godet dans une étuve à 110°C 10 à15min pour

faire ramollir le matériau afin de pouvoir le prélever sans pour autant endommager les

mailles et les joints des tamis ;

- Peser la colonne de tamis M1 ;

- introduire 800 à 1200g d’enrobé au sommet de la colonne de tamis et peser l’ensemble

M2 ;

- Relever le couvercle de la tamiseuse et installer la colonne de tamis dans la tamiseuse

du NEBA et refermer le couvercle ;

- Peser le godet avec le papier pour piéger les fines M3 ;

- Déposer une fine couche de graisse silicone sur la périphérie de la base extérieure du

godet et introduire délicatement dans la centrifugeuse ;

- Lubrifier légèrement le pourtour du couvercle de la centrifugeuse et le fermer en le

verrouillant ;

- Si aucune erreur ne persiste et si les couvercles sont convenablement fermés et

verrouillés, le voyant « mise en marche » se met à clignoter et on peut lancer l’essai ;

- Laisser l’essai se dérouler normalement selon la programmation établie ;



- L’essai se termine automatiquement d’après la programmation établie par l’opérateur

mais on peut déjà apprécier la propreté du matériau sur le la partie vitrée du tuyau

d’évacuation de solvant pour un éventuel prolongement de l’extraction.

2) Fin de l’essai

- Ouvrir la tamiseuse et installer dans l’étuve à 110°C la colonne de tamis en la pesant

toutes les 30minutes jusqu’à séchage parfait ;

- ouvrir la centrifugeuse et extraire le godet de la centrifugeuse à l’aide de la pince

spécialement conçue pour et l’étuver en le pesant toutes les 30minutes jusqu’à

séchage ;

3) Après extraction

- peser le godet sec M5

- peser la colonne de tamis sèche M4

- procéder à un tamisage pour parfaire le tamisage puis faire l’analyse granulométrique

4) Calcul de la teneur en liant

Masse enrobé ME=M2-M1

Masse granulat>0.063 MG=M4-M1

Masse fines MF=M5-M3

Masse sèche de l’échantillon MM=MG+MF

Masse de bitume MB=ME-MM

Teneur en liant (ppc) TL=MB/MM*100

5) Autres résultats

On peut aussi se permettre, de par les résultats d’analyse granulométrique, obtenir la courbe

granulométrique, la surface spécifique et le module de richesse du matériau soumis à l’essai.

Surface spécifique=Surface totale des grains

Module de richesse =en relation avec l’épaisseur conventionnelle du film de liant

hydrocarboné enrobant le granulat.

Remarques :



− Le NEBA signale automatiquement l’opérateur par des voyants lumineux en cas

d’erreur ;

− Afin de limiter les effets de variation de masse dues à la température qui impactent

directement la teneur en bitume, il convient de peser les différents éléments à la même

température avant et après extraction ;

− La mesure de la teneur en liant étant effectuée par différence de masse, il est

primordial de soigner les pesées. Il faut :

� S’assurer de travailler dans des conditions de température similaires avant et après extraction ;

� Vérifier que les matériaux sont effectivement secs ;

� Vérifier que les matériaux sont effectivement désenrobés ( il est possible de jouer sur la durée de l’extraction, le temps d’injection du solvant et la température d’injection du solvant au sommet de la colonne de tamis).

− En cas de mal fonctionnement durant l’extraction on peut arrêter l’essai par le bouton

arrêt d’urgence.

D. Les erreurs de dysfonctionnement et entretien

1. Les erreurs

− Débit d’eau faible ;

− Température d’eau trop élevée ;

− Pression d’air faible ;

− Couvercle pas correctement verrouillé ou le verrouillage est bloqué ouvert ;

− Le niveau de solvant dans le condenseur est trop faible ou trop élevé ;

− L’évaporateur contient trop de bitume en fond de cuve et il faut faire la vidange.

1. Entretien

− Vidange des cuves

A chaque extraction, une quantité d’environ 50g de bitume vient s’ajouter au fond de la cuve

de l’évaporateur. Ce volume de bitume, mélangé à une quantité limitée solvant, 1 à 1.5litre,

doit être évacué de l’appareil tous les 5 à 10 essais.



Après plusieurs opérations de vidange, il est nécessaire de compléter le niveau de solvant de

sorte à ce que le volume global de solvant soit de 30litre environ.

− Vidange réfrigérant

Le réfrigérant ayant besoin d’aération, il est installé dans un endroit non clos. L’eau du

réfrigérant suit un cycle fermé, environ 50litres d’eau, mais le passage des véhicules et le vent

emportent de la poussière vers le réfrigérant et souille l’eau du réfrigérant. La périodicité du

rechange de l’eau du réfrigérant n’est pas définie mais dépend de sa salissure, mais c’est de

l’ordre d’une fois tout les 2 mois.

2. Le KUMAGAWA

A. Matériels

Pour faire l’essai, il est nécessaire de disposer :

- Extracteur KUMAGAWA ;

- Balance de précision à 0.1 gr près ;

- Etuve ;

- Graisse ;

- Perchlorethylènes.

Figure 24 : Le KUMAGAWA



B. Les éléments de la machine

Le KUMAGAWA est essentiellement composé de :

o Un ballon

Il récupèrera le solvant souillé provenant de la cartouche lors de l’extraction et évaporera le solvant du solvant souillé qu’il contient

o Un panier à cartouche

Il permet de maintenir la cartouche d’enrobé sans la laisser se faire salir par le solvant souillé dans le ballon

o Un tube réfrigérant et une source d’eau

Il permet un recondensation du solvant évaporé dans le ballon pour être réutilisé pour l’extraction

o Un tube de récupération

Il séparera l’eau et le solvant condensé

o Une cartouche

Elle contiendra le matériau et laisse passer le bitume par désenrobage sans laisser sortir une particule du matériau

o Un chauffe ballon

Il assure la chauffe du ballon pour l’évaporation



Figure 25: Les éléments du KUMAGAWA



Le cycle du solvant

Le solvant suit un circuit en boucle lors de l’essai. Le perchlorethylène est d’abord rendu à l’état vapeur de par la chaleur émanant du chauffe-ballon. La vapeur de solvant avec les quelques vapeurs d’eau résiduelles passent par le tube réfrigérant, et sous l’effet de la basse température dans le tube, les vapeurs se condensent et retombent à l’état liquide dans un tube inférieur. Le perchloréthylène étant plus dense que l’eau, il se place sous l’eau et quand le tube inférieur est plein le perchloréthylène déborde et coule sur la cartouche à laver. Puis la cartouche laisse passer le solvant et le bitume pour couler dans le fond du ballon.

Figure 26 : Cycle du solvant KUMAGAWA

Le cycle de l’eau

Le kumagawa ne dispose pas de système de recyclage d’eau mais rejette directement l’eau utilisée vers les canaux d’évacuation d’eau. Le débit de l’eau du robinet pour le réfrigérant étant d’environ 1 litres/minute, et qu’une extraction peut durer 10 heures, le kumagawa rejettera donc au moins dans les 600litres d’eau.

Figure 27 : Cycle de l’eau KUMAGAWA

Source

d’eau

Egouts Tube

réfrigérant

du

TUBE

REFRIGERANT

CARTOUCHE

D’ENROBE

FOND DU

BALLON

TUBE

INFERIEUR

1

4

3

2

VAPEUR

PERCHLO+ EAU

PERCHLO

+ BITUME

PERCHLO



Recyclage du solvant

Le recyclage du solvant est fait avec un tube de recette sur résistance chauffante. Mais le rendement est assez faible puisque ce recycleur ne produit que très peu de solvant propre à l’heure et de ce fait ne peut permettre d’être utilisé continuellement mais il est préférable d’utiliser du nouveau solvant.

C. Déroulement de l’essai

a) Avant extraction

Préparation de la machine

- Il faut vérifier que le niveau de solvant soit de 2000ml ;

- Enduire de vaseline les bords de contact entre le couvercle et le ballon ;

- Enduire de même entre le couvercle et le tube réfrigérant.

Préparation de l’échantillon

L’échantillon d’enrobé est préalablement mis à l’étuve pendant un certain temps

- Peser la cartouche préalablement séchée, soit (2) ;

- Mettre l’échantillon d’enrobé (800gr < ME < 1200 gr) dans le cartouche et peser à 0.1gr près

le tout, soit (3) ;

- Placer la cartouche dans le panier ;

- Vérifier que la quantité de Perchlorethylène dans le ballon soit bien deux litres ;

- Placer le panier dans le ballon ;

- Monter le tube de recette, le réfrigérant et le collier de serrage ;

- Alimenter en eau le réfrigérant et brancher le chauffe ballon, régler la température de façon

que le solvant coule régulièrement dans la cartouche ;

La fin de l’essai s’apprécie visuellement en observant que le solvant issu de la cartouche est

propre .



b) Fin de l’essai

- Arrêter la chauffe dès que le solvant coule clair sous la cartouche

- Retirer la cartouche et la placer dans une étuve réglée à 105°C jusqu’à obtention d’un poids constant

- Peser la cartouche sèche(5)

Calcul de la teneur en liant

- La teneur en liant est calculée de façon suivante :

Poids d’enrobé (4)= (3) - (2)

Masse de matériau sec (6) = (5) – (2)

Masse liant (7) = (4) –(6)

La teneur en liant : L%=(7) / (6)

SECURITE

- Utiliser des gants pour la manipulation des godets et des cylindres.

- Laisser alimenter l’eau de robinet en permanence

- Attention à l’utilisation du Perchloréthylène



CONCLUSION PARTIE II

Il ya beaucoup d’étapes à franchir avant d’aboutir à la mise en œuvre d’une chaussée.

Il y a les phases dimensionnement, formulation, contrôle, et fabrication.

Toutes ces étapes sont suivies d’un contrôle direct ou indirect par le Maître d’Ouvrage

soucieux de la satisfaction de ses exigences.

L’entreprise, mis à part son souci de recherche de bénéfices sur les investissements, se

doit donc de satisfaire son client en lui offrant des ouvrages de qualité. L’entreprise cherche

alors une balance entre ces paramètres pour réussir son défi et fait appel aux moyens les plus

rentables.

Il existe plusieurs moyens pour contrôler la composition des enrobés bitumineux,

notamment le KUMAGAWA et le NEBA. Les machines normalisées sont toutes considérées

comme équivalentes, mais l’enjeu de la précision et de la rapidité de l’obtention des résultats

des contrôles est d’une importance primordiale de par l’envergure des travaux routiers et des

risques conséquents.

A priori, le NEBA est une machine performante et facile à manipuler. Mais il reste à

savoir s’il offre des résultats fiables et précis.



PARTIE III

Expériences et Etudes

techniques



I. Exécution de l’expérience

A. Préparation des échantillons soumis aux essais

1. Choix de l’échantillon

La norme sur l’extraction de la teneur en liant stipule une tolérance commune toutes les

méthodes d’extraction et quelque soit le matériau. En effet, les affirmations susmentionnées

sont fondées sur un exercice de fidélité mené il y a quelques années sur des macadams

enrobés. La fidélité s’est révélée être la même pour des mélanges bitumineux contenant des

granulats de tailles nominales supérieures et inférieures à 20 mm.

La question de granularité de l’échantillon n’est donc pas un critère de sélection sur la

variation des types d’échantillon à traiter.

Les caractéristiques des constituants de l’enrobé, que ce soit la faculté d’absorption du

granulat ou l’affinité liant granulat, n’influent pas sur les résultats des essais mais reste une

question de technique en matière de durée d’extraction. Nous verrons plus tard que ce souci

ne subsiste pas.

Aucune différence n’est donc à traiter en ce qui concerne la qualité des constituants du

mélange bitumineux soumis aux essais.

Etant donné que le résultat des essais serait le même quelque soit la granularité du

mélange ou les caractéristiques des composants, aucune variation des caractéristiques de

l’échantillon d’enrobé n’est à appliquer.

Le choix de l’échantillon reste arbitraire. Mais en ce qui concerne le cas de Madagascar, et

comme par ailleurs, le matériau bitumineux le plus fréquemment utilisé dans le domaine

routier est le BBSG 0/10.

Nous choisirons donc de mettre à l’épreuve de ces essais d’extraction, en vue d’une

corrélation des résultats des machines KUMAGAWA et NEBA, des échantillons de BBSG

0/10.



2. Nombre d’échantillons

La tolérance sur les résultats de la teneur en liant donnée par extraction de teneur en liant des enrobé étant de 0,5%, il serait convenable de faire passer au moins 5 échantillon sur les deux machines, c’est-à-dire 10 échantillons.

Mais pour améliorer la précision de notre étude, on se permettra de faire 12 essais sur chaque machine, donc 24 échantillons.

3. Conception de l’échantillon et principe de l’expérience

Les échantillons seront conçus sur une formule de BBSG 0/10 ayant réussi les épreuves de formulation pour avoir des valeurs réalistes. C’est-à-dire qu’on a à disposition les granulats et le liant utilisés lors de la formulation. On connait la courbe granulométrique des granulats, les classes granulaires à incorporer et la teneur liant.

Le principe est qu’on va faire un mélange en connaissant précisément la courbe granulométrique et la teneur en liant de l’échantillon puis en vérifiant que ce sont ses mêmes quantités que l’on a incorporé dans le mélange qui vont vraiment être retrouvées après extraction sur les deux machines. Mais aucune étude de performance n’est à faire en ce qui concerne les expériences.

4. Conception du mélange

� Préparation des matériaux

o Le granulat est étuvé à 160°C pendant 8heures avant malaxage pour le libérer des éventuelles traces d’eau.

o Le liant est étuvé à 160°C pendant 4heures avant malaxage.

o Le malaxage s’effectue pendant 4minute à vitesse 2.

� Caractéristique des matériaux

o Le liant utilisé est du bitume 40/50.

o Le granulat est issu du granite. Le mélange se fait sur deux classes granulaires : sable 0/5 et gravillon 5/10.

La composition granulométrique théorique est présentée comme suit :

Tableau 40 : Composition granulométrique théorique

Tamis mm 0,063 0,08 0,1 0,16 0,2 0,315 0,5 1 2 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5

Tamisât % 5,5 6,95 8,4 9,7 11 15 18 24 30 36,5 43 52 69 85 97 100



Le granulat est caractérisé par la courbe granulométrique suivante :

Figure 28: Courbe granulométrique théorique



La prise pour un essai étant de 800g à 1200g, on se propose de confectionner des échantillons de 800g en raison du fait qu’il est un peu délicat de faire entrer un échantillon de plus de 950g dans la cartouche du KUMAGAWA.

Puisque nous avons besoin de 24 échantillons, il faudra donc faire au moins un mélange bitumineux de 19,2Kg. Mais il n’est quand même pas évident de quarter convenablement un mélange de 19Kg. On doit donc procéder à la confection du mélange par 3 vagues de 6400g. En prévision des risques de perte de matériaux lors du malaxage et des autres manipulations, on prend une marge de 200g.

Finalement, on malaxera des mélanges de 6600g en 3 temps ayant la composition comme le montre le tableau suivant :

Tableau 41 : Composition du mélange

Produit Producteur Nature Liant ext.[ppc]

Liant int.[%]

Poids utile(g)

Poids final (g)

Sable 0/5 concassé carrière PK13 RN7 Granite 46 43,64 2880,24 6600

Gravillon 5/10 concassé

carrière PK13 RN7 Granite 54 51,23 3381,18 6600

Liant Bitume pur 40-50 5,4 5,12 337,92 6600 5. Quartage

Le quartage est un système d’échantillonnage manuel. Il offre une meilleure impartialité de l’échantillonnage. Pour faire le quartage, on se munit de :

- Un plateau pour effectuer le travail ;

- Une truelle pour un dernier bien malaxer et quarter le mélange ;

- Une main d’épicier pour prélever l’échantillon ;

- Des gants de protection thermique ;

- Une brosse.

Pour exécuter le quartage, il est essentiel que tous les matériels et matériaux utilisés soient chauds, afin qu’il n’y ait pas trop de dépôt de matériaux fins sur le maté riel et que le matériau soit facile à malaxer et à manipuler. C’est pourquoi le port de gant de protection thermique est obligatoire.

La première étape du quartage consiste à bien malaxer le mélange pour que les granulats soient bien répartis et que les particules plus petites ne forment de grumeaux qui risquent de nuire à la fidélité du quartage. On sait bien que des particules de fines et de grave de même poids n’ont pas la même surface spécifique, et de ce fait n’auront pas la même teneur en liant et ce défaut impacterait sur les résultats de la dite teneur en liant.



Le mélange étant bien malaxé, on divise la confection en 4 quarts, d’où l’appellation même de « quartage » du processus, puis on prélève 2 quarts diamétralement opposés. Le choix des quarts à prélever est arbitraire.

On tachera de bien tout prélever sur les quarts à prendre, l’usage d’une brosse peut aider.

Pour notre cas, l’obtention des échantillons pour chaque essai se fait comme suit :

→ On fait la conception d’un premier mélange de 6600g

→ On procède au quartage pour avoir 2 mélanges de 3300g

Figure 29 :Quartage1

→ On procède au quartage de ces mélanges de 3300 g pour avoir 2 X 2 mélange de 1650g


→ Finalement on fait le quartage de ces 4 mélanges pour obtenir 8 échantillons d’environ 800g pour être ultérieurement soumis aux essais.




Conception des échantillons :figure 32

Confection 1 : 6600g

3300g 3300g

1850g 1850g

1850g

1850g

800g KUMAGAWA

1

800g NEBA 1

800g KUMAGAWA

2

800g NEBA 2

800g KUMAGAWA

3

800g NEBA 3

800g KUMAGAWA

4

800g NEBA 4



Il s’opère de même pour les 2 autres confections de 6600 g.

B. Emissions de suppositions et points où on doit prendre des précautions

1. NEBA

� Défaut de lavage

A la fin de l’extraction, il subsiste des traces de bitumes sur quelques tamis supérieurs. En effet il y a possibilité de projection du bitume sur la centrifugeuse car le matériau est trop proche de ce dernier et il y a des retombées du bitume sur les tamis supérieurs lors du séchage.

Figure 33 : Défaut de lavage NEBA

En plaçant le matériau dans un tamis situé en deuxième position en dessous de la centrifugeuse le problème ne s’est plus présenté.



Figure 34: Disposition tamis NEBA

� Défaut de lavage dans les tamis inférieurs.

Le défaut de lavage dans les tamis inférieurs du NEBA est dû au manque du temps d’extraction. En effet, le temps d’extraction est variable selon le matériau et selon la quantité de l’échantillon.

Par exemple pour le cas de l’extraction de la teneur en liant d’un BBTM 0/10 qui dure 20minutes de lavage et 20 minutes de séchage, les tamis inférieurs à O,5mm étaient encore sales. Pour finir l’extraction, on a du refaire un lavage de 15minute et un séchage de 20minutes en faisant monter les tamis sales mais en gardant le tamis de 0,063mm au fond pour ne laisser passer que les fines.

Mais il a encore été nécessaire de faire un tamisage manuel après.

Il est à noter qu’à chaque extraction, il faut utiliser un godet propre dans la tamiseuse car des fines sèches dans la centrigugeuse risquent d’endommager le matériel.

Le lavage du même BBTM 0/10 à 30 minutes de lavage et à 25minutes de séchage a donné un lavage parfait.

Après quelques essais sur différents matériaux on a pu préscrire les temps d’extraction suivants :

- BBTM 0/10 échantillon de 800 à 1200g, 30minutes lavage 30minutes séchage ;

- BBSG 0/10 échantillon de 800 à 1200g, 35minutes lavage et 30minutes séchage ;

- GB 0/20 échantillon de 1.5 à 2.5Kg, 45 minutes lavage et 30minutes séchage.



Ces résultats sont empiriques, et d’ailleurs la connaissance de la durée idéale du temps d’extraction ne s’obtient qu’après les 2 premières extractions selon l’expérience de l’opérateur.

� Dépôt de fines dans la machine

On a aussi pu observer un dépôt de fines dans le tuyau d’évacuation du solvant vers la centrifugeuse. Pour évaluer cette quantité on a lancé la machine à vide, c’est-à-dire sans matériau dans la tamiseuse, mais la quantité de fines recueillies dans le godet de la tamiseuse fut négligeable. Donc l’éventualité d’une erreur due à ce dépôt de fine est à écarter.

Figure 35 : Dépôts de fines NEBA

� Influence de la porosité des roches

On a émis la supposition d’une absorption du liant par certains granulats poreux comme le certains granites, et qui rendrait le lavage imparfait puisque le lavage au NEBA n’imbibe pas trop longtemps de solvant le matériau. Pour ce faire, on a extrait le liant d’un échantillon, on a pesé le matériau lavé et sec, puis on l’a relavé au KUMAGAWA. Le pesage après lavage au kumagawa n’a pas donné de différence. On peut donc conclure que le NEBA lave bien en profondeur l’enrobé sans tenir compte de la porosité du matériau.



2. Kumagawa

� Dépôt de fines et de liant sur la cartouche

On a eu des incertitudes sur le résultat d’une extraction. La cartouche n’étant pas très propre visuellement, on a essayé d’évaluer la nature des résidus sur la cartouche, c’est-à-dire qu’on a voulu savoir si ce dépôt était des fines ou du liant. S’il s’agit de fines, ce n’est pas un problème car les calculs se font par différence du poids de la cartouche pleine avant et après extraction. Mais s’il s’agit de dépôt de liant, c’est-à-dire que le matériau et mal lavé et que l’on n’a pas extrait toute la quantité de liant, les résultats seraient faussés.

Pour l’évaluation, on a pesé la cartouche neuve avant et après l’extraction, puis on a relavé la cartouche vide. On a vu que la différence est négligeable, donc la cartouche n’absorbe pas le liant, et que la salissure sur la cartouche est un dépôt de fine. L’erreur est donc due à un défaut d’échantillonnage.

II. Etudes Comparatives

A. Résultats des essais

On va présenter dans le tableau suivant les résultats comparatifs de l’essai au NEBA et de l’essai au KUMAGAWA sur douze(12) échantillons



Tableau 42 : Résultat Global des essais

COMPOSITION1 COMPOSITION2 COMPOSITION3

N°1 N°2 N°3 N°4 N°5 N°6 N°7 N°8 N°9 N°10 N°11 N°12

théorique Date NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM

0/10 Tamis 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10

7,1 0,063 7,7 6,2 7,7 6,3 7,1 6,1 7,8 8,1 8,3 6,8 7,3 7,6 7,8 6,7 8,06 6,8 6,62 5,4 7,1 6,279 6,4 4,86 6,584 5,88

8 0,08 8,7 7,6 8,8 8,5 8,4 6,7 8,9 9,6 9,3 8,3 8,7 9,6 8,7 8,6 9,06 8,3 7,37 6,9 7,95 7,741 7,5 6,46 7,389 7,15

11 0,125 12,1 11,2 11,8 10,6 11,4 8,8 11,8 12,4 12,5 11,7 11,9 12,6 12,0 11,7 12,6 11,4 10,3 9,6 10,8 10,51 10,3 9,04 10,27 9,87

13 0,16 14,9 13,0 14,9 12,3 13,8 11,6 14,6 13,8 15,3 13,5 14,3 14,1 14,8 13,5 15,5 13,2 12,9 10,9 13,7 11,96 12,4 10,7 12,9 11,5

16 0,2 17,8 15,7 18,0 13,9 16,3 14,4 17,4 15,8 18,2 15,4 16,6 16,4 17,5 15,4 18,3 15,1 15,4 12,9 16,6 13,42 14,6 12,3 15,53 13

19 0,315 19,8 18,1 20,2 18,2 19,1 16,7 19,2 19,9 20,4 19,8 19,8 20,9 19,5 19,8 20,5 19,5 17,4 17,0 18,5 18,16 17,8 17 17,75 17,1

22 0,5 23,9 21,9 24,4 22,2 23,1 20,8 23,4 23,9 24,7 23,9 24,0 25,0 23,6 23,8 25 23,7 21,5 20,9 22,8 22,2 21,8 21,2 21,93 20,8

29 1 30,1 27,6 30,7 28,2 29,1 27,3 29,4 29,8 30,9 29,7 30,0 31,0 29,3 29,7 31,3 29,5 27,5 26,7 29,4 28,68 28,1 26,8 32,98 26,2

37 2 37,3 33,5 38,1 35,4 36,1 34,6 36,3 36,5 37,9 36,5 36,6 38,2 35,2 36,6 38,4 36,1 35,2 33,7 38,7 37,28 36,2 33,8 35,69 32,5

41,5 3,15 43,3 38,2 44,2 45,9 42,9 40,3 42,0 42,6 43,4 42,2 41,8 44,1 39,8 42,1 44,1 41,3 41,1 39,8 45,4 43,94 42,6 40,1 42,1 37,9

47 4 49,4 42,9 50,2 56,4 49,7 46,0 47,8 48,7 48,9 48,0 47,1 50,0 44,3 47,5 49,8 46,6 47 46,0 52,1 50,61 48,9 46,4 48,51 43,4

58 5 61,3 55,0 61,9 63,8 60,5 57,3 59,4 61,4 59,2 58,0 57,7 60,5 55,3 57,6 60,7 57,3 58 56,5 62 60,89 59,4 58,6 58,99 54,3

69 6,3 73,3 67,1 73,6 71,2 71,3 68,6 71,1 74,0 69,4 67,9 68,4 71,0 66,4 67,6 71,5 68,1 69 67,1 71,8 71,17 69,8 70,8 69,47 65,2

85 8 91,9 85,9 89,4 86,9 88,5 87,4 87,6 89,1 86,4 86,1 86,4 86,6 85,5 85,6 89,1 85,4 86 83,9 87,3 78,59 83,9 88,3 87,64 83,6

98 10 99,8 98,7 98,9 98,6 99,0 97,7 97,9 99,1 98,2 98,3 98,1 99,1 98,7 98,5 97,8 97,6 98,7 98,3 98,4 98,6 98,5 99,3 98,81 98,5

100 12,5 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

64 m fine 67 56,1 68,7 64,8 64,16 51,7 70,9 74,1 74,9 62 66,1 73 68,5 65,1 74,9 63,5 53,4 52,6 66,8 64,1 58,46 48,7 59,7 53,1 759 m sec 770 737 779 767 764,2 767 799 770 809 751 761 763 784 757 827 762 724 757,6 841 828,1 779,4 754 808 743 800 m enr 811 777 822 810 806,1 809 840 810 851 795 801 806 826 801 870 806 763 799,4 888 873,1 821,2 795 852 782

5,4ppc % liant 5,4 5,4 5,5 5,6 5,5 5,5 5,2 5,2 5,1 5,8 5,3 5,6 5,3 5,8 5,3 5,7 5,4 5,5 5,6 5,4 5,4 5,4 5,4 5,3

5,36 5,37 5,52 5,61 5,48 5,53 5,17 5,21 5,14 5,75 5,26 5,63 5,33 5,80 5,26 5,68 5,40 5,52 5,64 5,43 5,36 5,44 5,45 5,25

8,4% %fine 8,7% 7,6% 8,8% 8,5% 8,4% 6,7% 8,9% 9,6% 9,3% 8,3% 8,7% 9,6% 8,7% 8,6% 9,1% 8,3% 7,4% 6,9% 7,9% 7,7% 7,5% 6,5% 7,4% 7,1%

11,7 s spéc 14,4 12,7 14,6 13,9 13,89 11,6 14,5 15,5 15,0 13,7 14,3 15,5 14,2 14,1 14,8 13,8 12,4 11,8 13,3 13,0 12,63 11,3 12,5 12,0

3,5 MR 3,3 3,4 3,4 3,4 3,4 3,5 3,1 3,1 3,1 3,5 3,2 3,4 3,3 3,5 3,2 3,5 3,4 3,5 3,5 3,4 3,4 3,5 3,4 3,3

écart 0,0 0,0 0,1 0,2 0,1 0,1 -0,2 -0,2 -0,3 0,4 -0,1 0,2 -0,1 0,4 -0,1 0,3 0,0 0,1 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 -0,1



B. Interprétations des résultats

Les interprétations porteront essentiellement sur :

• La teneur en liant ;

• Le pourcentage de fines ;

• Et le module de richesse.

Mais implicitement, on sait que :

• La teneur en liant est influencée par le pourcentage de fine ;

• Le module de richesse est fonction de la surface spécifique est de la teneur en liant. La surface spécifique dépend des passants à 6,3 mm ; 0,315mm et surtout ceux de 0,08mm dont le coefficient multiplicateur sur la surface spécifique est 135.

Une certaine logique existe entre ces paramètres .Théoriquement, si le pourcentage de fines augmente :

→ on doit avoir une augmentation de la teneur en liant et s’il n’ya pas changement du module de richesse. Ce cas se présente s’il s’agit d’une erreur de quartage ;

→ Une diminution du module de richesse si la teneur en liant ne change pas. Ce cas est du, soit à une erreur de pesage, soit à un mauvais enrobage du matériau par un défaut de malaxage.

Mais tout se joue surtout sur la teneur en liant et le module de richesse.



Tableau 43 : Tolérance sur les résultats.

Source : Norme européenne

1. Appréciation des valeurs moyennes pour chaque confection

a) Confection 1

� Résultats des essais

On va présenter dans le tableau suivant les résultats comparatifs de l’essai au NEBA et de l’essai au KUMAGAWA par appréciation des valeurs moyennes pour la confection1.



COMPOSITION1

N°1 N°2 N°3 N°4

Date NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM Moyenne

Tamis 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10

0,063 7,7 6,2 7,7 6,3 7,1 6,1 7,8 8,1 7,1

0,08 8,7 7,6 8,8 8,5 8,4 6,7 8,9 9,6 8,4

0,125 12,1 11,2 11,8 10,6 11,4 8,8 11,8 12,4 11,3

0,16 14,9 13,0 14,9 12,3 13,8 11,6 14,6 13,8 13,6

0,2 17,8 15,7 18,0 13,9 16,3 14,4 17,4 15,8 16,2

0,315 19,8 18,1 20,2 18,2 19,1 16,7 19,2 19,9 18,9

0,5 23,9 21,9 24,4 22,2 23,1 20,8 23,4 23,9 22,9

1 30,1 27,6 30,7 28,2 29,1 27,3 29,4 29,8 29,0

2 37,3 33,5 38,1 35,4 36,1 34,6 36,3 36,5 36,0

3,15 43,3 38,2 44,2 45,9 42,9 40,3 42,0 42,6 42,4

4 49,4 42,9 50,2 56,4 49,7 46,0 47,8 48,7 48,9

5 61,3 55,0 61,9 63,8 60,5 57,3 59,4 61,4 60,1

6,3 73,3 67,1 73,6 71,2 71,3 68,6 71,1 74,0 71,3

8 91,9 85,9 89,4 86,9 88,5 87,4 87,6 89,1 88,3

10 99,8 98,7 98,9 98,6 99,0 97,7 97,9 99,1 98,7

12,5 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

% liant 5,4 5,4 5,5 5,6 5,5 5,5 5,2 5,2 5,4

5,36 5,37 5,52 5,61 5,48 5,53 5,17 5,21 5,4

%fine 8,7% 7,6% 8,8% 8,5% 8,4% 6,7% 8,9% 9,6% 8,4%

s spéc 14,4 12,7 14,6 13,9 13,9 11,6 14,5 15,5 13,9

MR 3,3 3,4 3,4 3,4 3,4 3,5 3,1 3,1 3,3

3,27 3,36 3,36 3,45 3,37 3,52 3,15 3,13 3,3

écart tolérance 0,0 0,0 0,1 0,2 0,1 0,1 -0,2 -0,2 0,12




Figure 36: courbe granulométrique confection1



� Interprétation générale

- Les résultats de teneur en liant sont largement acceptables vis-à-vis de la tolérance imposée par les normes. La tolérance individuelle de 0,5% est vérifiée, et l’écart moyen observé est de 0,12% et ne dépasse donc pas la tolérance de 0,3% sur la moyenne.

- Il en est de même pour la valeur moyenne du module de richesse.

- Par contre on peut observer une sous estimation générale du pourcentage de fines de la part du KUMAGAWA par rapport au NEBA. Ce problème est dû à un tamisage insuffisant qui s’explique par le fait que lors d’une extraction au KUMAGAWA , les fines sont fortement collées aux plus grosses particules. De ce fait, même après un tamisage assez long, il reste encore des particules de fines restées coller aux plus grands granulats.

Remarque :

Selon les normes d’extraction de teneur en liant et d’ailleurs d’après la norme sur l’analyse granulométrique, on devrait faire un lavage à l’eau des granulats pour bien distinguer les fines. Mais pratiquement, ce processus n’est pas suivi car cela nécessitera encore beaucoup plus de temps.

� Echantillon n°1, 2 et 3

Il n’ya pas trop de différence que ce soit sur la teneur en liant, le pourcentage de fine, ou le module de richesse

� Echantillon n°4

La teneur en liant est en dessous, que ce soit pour le KUMAGAWA ou pour le NEBA. Dans ce cas, ceci est a priori dû à un défaut de quartage. Etant donné que l’échantillon n°3 et n°4 sont issus du quartage d’un même mélange, vu qu’on on a une teneur en liant un peu au dessus pur l’échantillon n°3, ce résultat semble logique.

Néanmoins, le pourcentage de fines montre l’éventualité d’un risque de mauvais pesage pour les 2 machines, puisque ce pourcentage de fine n’a pas trop changé.

La confection n°1 nous a montré que les 2 machines, que ce soit le NEBA ou le Kumagawa, sont fiables du point de vue résultat de la teneur en liant.

On a incorporé 5,4% de liant dans le mélange initial, à la fin des essais, ces 5,4 % ont été retrouvé.



Mais tout de même, il y a une sous évaluation du pourcentage de fine de la part du kumagawa qui est de l’ordre de 0,6%, inférieure à la tolérance de 2% sur les passants au tamis de 0,063 mm.

b) Confection 2





COMPOSITION2

N°5 N°6 N°7 N°8

Date NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM

Tamis 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 Moyenne

0,063 8,3 6,8 7,3 7,6 7,8 6,7 8,1 6,8 7,4

0,08 9,3 8,3 8,7 9,6 8,7 8,6 9,1 8,3 8,8

0,125 12,5 11,7 11,9 12,6 12,0 11,7 12,6 11,4 12,0

0,16 15,3 13,5 14,3 14,1 14,8 13,5 15,5 13,2 14,3

0,2 18,2 15,4 16,6 16,4 17,5 15,4 18,3 15,1 16,6

0,315 20,4 19,8 19,8 20,9 19,5 19,8 20,5 19,5 20,0

0,5 24,7 23,9 24,0 25,0 23,6 23,8 25,0 23,7 24,2

1 30,9 29,7 30,0 31,0 29,3 29,7 31,3 29,5 30,2

2 37,9 36,5 36,6 38,2 35,2 36,6 38,4 36,1 36,9

3,15 43,4 42,2 41,8 44,1 39,8 42,1 44,1 41,3 42,3

4 48,9 48,0 47,1 50,0 44,3 47,5 49,8 46,6 47,8

5 59,2 58,0 57,7 60,5 55,3 57,6 60,7 57,3 58,3

6,3 69,4 67,9 68,4 71,0 66,4 67,6 71,5 68,1 68,8

8 86,4 86,1 86,4 86,6 85,5 85,6 89,1 85,4 86,4

10 98,2 98,3 98,1 99,1 98,7 98,5 97,8 97,6 98,3

12,5 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

m fine 74,9 62 66,1 73 68,5 65,1 74,9 63,5 68,5

m sec 809 751,3 761 763,3 784,1 757,3 826,5 762,4 776,9

m enr 850,6 794,5 801 806,3 825,9 801,2 870 805,7 819,4

% liant 5,1 5,8 5,3 5,6 5,3 5,8 5,3 5,7 5,5

5,14 5,75 5,26 5,63 5,33 5,80 5,26 5,68 5,5

%fine 9,3% 8,3% 8,7% 9,6% 8,7% 8,6% 9,1% 8,3% 8,8%

s spéc 15,0 13,7 14,3 15,5 14,2 14,1 14,8 13,8 14,4

MR 3,1 3,5 3,2 3,4 3,3 3,5 3,2 3,5 3,3

3,11 3,54 3,21 3,38 3,26 3,55 3,19 3,49 3,34

écart tolérance -0,3 0,4 -0,1 0,2 -0,1 0,4 -0,1 0,3 0,23







� Interprétation

- La teneur moyenne en liant est de 5,5%, assez proche de la teneur en liant incorporée.

- Mais on remarque un décalage généralisé sur le résultat de la teneur en liant du NEBA par rapport au KUMAGAWA. Pourtant au niveau du pourcentage de fines et des résultats de l’analyse granulométrique il n’y a pas de grand décalage. Néanmoins, les résultats individuels des essais ne sont pas sortis de la tolérance de 0,5%, et la moyenne des écarts ne dépasse pas la tolérance de 0,3%.

En voyant ces différences de teneur en liant, la possibilité d’une erreur de quartage est à soulever. Mais le fait que le pourcentage de fines et que la granulométrie n’a pas trop changé, ceci n’est pas logique. Pourquoi le module de richesse affiche des différences ! Y a-t-il donc un mauvais enrobage de certains échantillons du à un mauvais malaxage lors de la composition ? Ce n’est pas possible car le problème ne s’est posé que pour le NEBA

A priori on peut émettre l’hypothèse de l’éventualité d’une inexactitude sur les résultats du NEBA, et supposer q’une corrélation doit être évaluée.

Il est à savoir que le matériel NEBA a connu des problèmes mécaniques durant l’exécution des essais sur cette série d’échantillon. Mais il est à noter que sur les trois conceptions de mélange, seul celui-ci présente ces anomalies. Donc la corrélation n’est pas valable, puisque pour les deux autres conceptions les résultats ont été acceptables à quelques millièmes de % près. Il s’agit donc ici d’une erreur de manipulation, et plus précisément de pesage au niveau du démarrage de l’essai et de défaut de lavage.

En effet, il ne peut s’agir ici que d’une erreur due au fait qu’il y a eu un résidus de liant sur les tamis engendré par un défaut de lavage causé par le disfonctionnement mécanique passager du matériel sans insinuer une imperfection des résultats que produirait en général la machine.

Néanmoins les résultats sont tolérables.

c) Confection 3





COMPOSITION3

N°9 N°10 N°11 N°12

Date NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM NEBA KUM Moyenne

Tamis 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10

0,063 6,6 5,4 7,1 6,3 6,4 4,9 6,6 5,9 6,1

0,08 7,4 6,9 7,9 7,7 7,5 6,5 7,4 7,1 7,3

0,125 10,3 9,6 10,8 10,5 10,3 9,0 10,3 9,9 10,1

0,16 12,9 10,9 13,7 12,0 12,4 10,7 12,9 11,5 12,1

0,2 15,4 12,9 16,6 13,4 14,6 12,3 15,5 13,0 14,2

0,315 17,4 17,0 18,5 18,2 17,8 17,0 17,7 17,1 17,6

0,5 21,5 20,9 22,8 22,2 21,8 21,2 21,9 20,8 21,6

1 27,5 26,7 29,4 28,7 28,1 26,8 33,0 26,2 28,3

2 35,2 33,7 38,7 37,3 36,2 33,8 35,7 32,5 35,4

3,15 41,1 39,8 45,4 43,9 42,6 40,1 42,1 37,9 41,6

4 47,0 46,0 52,1 50,6 48,9 46,4 48,5 43,4 47,9

5 58,0 56,5 62,0 60,9 59,4 58,6 59,0 54,3 58,6

6,3 69,0 67,1 71,8 71,2 69,8 70,8 69,5 65,2 69,3

8 86,0 83,9 87,3 78,6 83,9 88,3 87,6 83,6 84,9

10 98,7 98,3 98,4 98,6 98,5 99,3 98,8 98,5 98,7

12,5 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

% liant 5,4 5,5 5,6 5,4 5,4 5,4 5,4 5,3 5,4

5,40 5,52 5,64 5,43 5,36 5,44 5,45 5,25 5,4

%fine 7,4% 6,9% 7,9% 7,7% 7,5% 6,5% 7,4% 7,1% 7,3%

s spéc 12,4 11,8 13,3 13,0 12,6 11,3 12,5 12,0 12,4

MR 3,4 3,5 3,5 3,4 3,4 3,5 3,4 3,3 3,4

3,39 3,50 3,49 3,38 3,36 3,48 3,42 3,32 3,4

écart tolérance 0,0 0,1 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 -0,1 0,0





Etude comparative de l’essai NEBA et KUMAGAWA


� Interprétation

- La teneur en liant est bien régulière sans s’écarter trop loin de la valeur théorique. Les résultats individuels et leur moyenne passent tous les deux la tolérance. Mais la différence du pourcentage de fine recueilli subsiste toujours.

- Les petites variations du module de richesse sont dues au quartage, mais ces écarts sont négligeables.

2. Appréciation globale des essais

a) Les moyennes des essais

Tableau 47 : Moyenne des essais

Confection1 Confection2 Confection3

Date théorique Moyenne Moyenne Moyenne Moyenne générale

Tamis 0/10

0,063 7,1 7,1 7,4 6,1 6,9

0,08 8 8,4 8,8 7,3 8,2

0,125 11 11,3 12,0 10,1 11,1

0,16 13 13,6 14,3 12,1 13,3

0,2 16 16,2 16,6 14,2 15,7

0,315 19 18,9 20,0 17,6 18,8

0,5 22 22,9 24,2 21,6 22,9

1 29 29,0 30,2 28,3 29,2

2 37 36,0 36,9 35,4 36,1

3,15 41,5 42,4 42,3 41,6 42,1

4 47 48,9 47,8 47,9 48,2

5 58 60,1 58,3 58,6 59,0

6,3 69 71,3 68,8 69,3 69,8

8 85 88,3 86,4 84,9 86,5

10 98 98,7 98,3 98,7 98,5

12,5 100 100,0 100,0 100,0 100,0

0,0

m fine 64 64,7 68,5 57,1 63,4

m sec 759 769,1 776,9 779,3 775,1

m enr 800 810,7 819,4 821,7 817,2

% liant 5,4ppc 5,4 5,5 5,4 5,4

5,4 5,5 5,4 5,4

%fine 8,4% 8,4% 8,8% 7,3% 8,2%

s spéc 11,7 13,9 14,4 12,4 13,6

MR 3,4 3,3 3,3 3,4 3,4

3,32 3,34 3,4 3,4

écart tolérance 0,12 0,08 0,0 0,1



b) Interprétation

- On peut observer que sur les trois confections la teneur en liant est respectée. Et il en est de même pour le module de richesse et le pourcentage de fines.

- Des petits écart sont perçus au niveau des passant aux tamis de 0,08mm, O,315mm, 6,3mm et 2mm. Mais ces écarts ne dépassent pas en général la tolérance conventionnelle.

La moyenne générale sur les résultats des essais donnent des valeurs similaires aux valeurs théoriques.

On peut donc dire que ces deux machines d’extraction de teneur en liant offrent des résultats conformes et sont tous les deux similaires du point de vue résultats mis à part le fait qu’il faut ajuster le pourcentage de fine du KUMAGAWA par une correction de +0,6%.

On peut donc se permettre de donner les corrélations NEBA / KUMAGAWA suivantes :

Sur la teneur en liant :

NEBA=KUMAGAWA

Sur le module de richesse

NEBA=KUMAGAWA

Sur le pourcentage de fines

NEBA=KUMAGAWA+0,6%

Une corrélation globale NEBA / KUMAGAWA/THEORIQUE peut être évoquée :

Sur la teneur en liant :

THEORIQUE=NEBA=KUMAGAWA

Sur le module de richesse :

THEORIQUE=NEBA=KUMAGAWA

Sur le pourcentage de fines :

THEORIQUE=NEBA=KUMAGAWA+0,6%



III. Etude de rentabilité des machines

Données :

• La valeur du NEBA est estimée à 60.000.000 ariary

• La valeur du KUMAGAWA est estimée à 2.000.000 ariary

• L’électricité : 400 ariary /KW

• L’eau : 1.000 ariary /m 3

• Perchloréthylène : 40/Litre

• Bitume : 1.000 ariary /kg

• BBSG 0/10 : 100.000 ariary /tonne

1. Consommations du NEBA

a) Le temps

- L’extraction : de 1h15

- le séchage : 30 minutes

- le tamisage : 15 minutes

Au total l’essai prendra, y compris la rédaction de la fiche de travail et du PV d’essai, dans les 2h30min.

b) Bilan des consommations énergétiques lors d’un essai:

• Electricité

+ Résistance chauffantes :

- Puissance : 10KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai : 1h30

- Consommation totale : 15 KWh

+ Pompe à air :

- Puissance : 0 ,06 KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai : 1h30

- Consommation totale : 0,09 KWh



+ Réfrigérant :

- Puissance: 4 KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai : 2h

- Consommation totale : 8 KWh

+ Etuve :

- Puissance: 3 KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai : 30 minutes

- Consommation totale : 1,5 KWh

Donc, lors d’un essai, 26 KWh seront consommés.

• L’eau

Le NEBA économise l’eau en suivant un cycle bouclé et ne consommera qu’une quantité négligeable en eau.

• Le Perchloréthylène

Au premier démarrage de la machine, il faut 30 litres de perchloréthylène. Mais ceci est calculé comme étant inclus dans l’investissement initial, mais toutefois malgré le système de recyclage de solvant du NEBA, 1 litre tout les 10 essais sera perdu lors de la vidange systématique.

De ce fait on peut estimer que le NEBA consomme 0,1litre/essai en solvant.

c) Bilan :

� Electricité : 26 KWh

� Eau : O

� Perchloréthylène : 0,1litre

� Durée d’un essai : 2h30



2. Consommations du KUMAGAWA

a) Le temps

- Extraction : 6h

- Séchage : 4h

- Tamisage : 30min

Au total l’essai prendra, y compris la rédaction de la fiche de travail et du PV d’essai, dans les 11heures.

b) Bilan des consommations énergétiques lors d’un essai:

• Electricité

+ Résistance chauffante

- Puissance: 2,5KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai :6h

- Consommation totale : 15KWh

+ Etuve :

- Puissance: 3KW

- Durée d’utilisation lors d’un essai : 4h

- Consommation totale : 12KWh

Donc, lors d’un essai, 27 KWh seront consommés.

• L’eau

Le débit moyen de la source d’eau pour le refroidisseur étant de 1litre/minute, le KUMAGAWA consommera environ 600litres d’eau.

• Le perchloréthylène

Le KUMAGAWA utilise 2litres de perchloréthylène par essai.

c) Bilan

� Electricité : 27KWh

� Eau : 600litres



� Perchloréthylène : 2litres

� Durée d’un essai : 11heures

3. Comparaison du bilan NEBA/KUMAGAWA

Tableau 48 : Bilan NEBA/KUMAGAWA

NEBA KUMAGAWA

Electricité 26KWh 27KWh

Eau 0 600litres

Percloréthylène 0,1litre 2litres

Durée d’un essai 2h30 11heures

Sur le plan financier, les essais effectués sur ces deux machines ne présentent pas de coût élevés.

Mais il s’agit plutôt d’un effet environnemental.

� L’eau

On s’est que notre planète vit dans un stade critique où l’eau est devenue une richesse. On parle de l’or bleu, l’eau qui donne la vie. On peut constater que le KUMAGAWA rejette 600litres d’eau. Il faut donc penser à chercher un moyen pour recycler cette eau usée. Dans les chantiers lointains, il est assez difficile de trouver des points d’eau. Il est alors fortement recommandé de recycler cette eau par de épurateur pour eau distillée ou d’autres moyens possibles.

� L’électricité

Les consommations sont minimes mais pour des utilisations sans intermittence, il faut prendre des mesures de précautions pour économiser l’énergie par des dispositifs anti pertes, ou par utilisation de système d’apport électrique indépendant et environnemental.

� Le perchloréthylène

On sait que ce solvant est toxique. Il est donc conseillé de mettre en place un système de protection de l’opérateur ou en isolant le perchloréthylène du contact à l’opérateur. Il est recommandé de minimiser le plus possible l’utilisation du perchloréthylène même s’il est le moins toxique de son genre.



� Rendement

Le NEBA a 4 fois plus de rendement que le KUMAGAWA de par sa rapidité.

� Impacts environnementaux

On est à une époque où la protection de l’environnement prime avant tout. Le domaine du génie civil, et du Bâtiment et Travaux publics en particulier, est conscient de ses obligations envers l’environnement et la normalisation des entreprises œuvrant dans ce domaine est régie par une norme, une mentalité, une entité HSE (Hygiène-Sécurité-Environnement).

4. Bilan environnemental des machines

Tableau 49 : Bilan environnemental des machines

Problèmes environnementaux

NEBA KUMAGAWA

Rejet d’eau B M

Usage d’électricité A A

Emission de vapeurs de perchloréthylène

B M

Rejet de perchloréthylène B M

Emission de bruit A B

A : acceptable

B : bon

M : mauvais

Le NEBA respecte le plus l’environnement puisqu’il recycle l’eau et le perchloréthylène. Il protège l’opérateur des émissions de vapeur de solvant en étant hermétique. Néanmoins a un moteur assez bruyant. Le bruit est supportable mais il est recommandé de le mettre dans une salle isolée pour le confort des autres laborantins.

Le KUMAGAWA émet des vapeurs de perchloréthylène de quantité tolérable mais devient un danger pour l’opérateur et le milieu environnant pour une longue exposition à long terme. Il n’aide pas l’environnement car il ne contribue pas à l’économie de l’eau.



5. Etude de la rentabilité selon l’envergure du chantier

a) Cas d’un grand chantier

Soit une centrale de fabrication qui produit 400tonnes/heure de BBSG 0/10 pendant 12heures, donc environ 5000tonnes/jour.

Ce cas peut se présenter pour le revêtement d’une chaussée de 5cm d’épaisseur, de 6m de large, de 600 km de long, et de MVA 1,8t/m 3. On aura donc besoin de 0, 3m3/ml, soit 0,54t/ml. Au total i faudra produire 324.000tonnes de matériaux, et pendant 65 jours.

Le fabricant se doit donc de faire au moins 2 à 3 contrôles par jour.

� S’il utilise le kumagawa

L’obtention de résultat au KUMAGAWA se fait après 11heures. On peut donc envisager de faire un contrôle au deuxième camion et un autre après 6heures pour une correction du calage du lendemain. Dans ce cas, on a 5000tonnes de matériaux à risque, c’est-à-dire dans les 500.000.000 ariary à risque. La probabilité que ce cas se présente dépend de la régularité de la centrale. Mais si le problème se présente, les cas suivants sont à prévoir :

+ Si la teneur en liant a excédé :

- perte pour l’entreprise car c’est une dépense superflue. Si par exemple elle a excédé de 1%, on aune perte de 50 tonnes de liant, c’est-à-dire 50.000.000 ariary de pertes.

- Et en plus il faudra faire des travaux supplémentaires pour remédier aux risques sur la tenue du matériau. Il est d’usage de faire un sablage. En estimant que le sablage va couter environ 400 ariary /tonne, il faudra dépenser 2.000.000 ariary pour les travaux supplémentaire.

+ Si la teneur en liant est en baisse au que la granulométrie est défaillante :

L’enrobé risque de perdre ses performance et son étanchéité, il faudra pratique l’apport d’une mince couche de renfort. Si cette couche fait une épaisseur de 20%, il faudra donc dépenser 100.000.000 ariary en plus pour ces travaux supplémentaires.

� S’il utilise le NEBA

Le contrôle aura des résultats toutes les 2h30. Donc le produit à risque est de 1000tonnes, c’est-à-dire d’une valeur de 100.000.000 ariary. Le risque 5 fois moins élevé que celui du KUMAGAWA.



+ Si la teneur en liant est en excès :

- si cette teneur en liant a excédé de 1%, on aura 10tonnes de liant superflue d’une valeur de 10.000.000 ariary.

- les travaux supplémentaires comme le sablage seront évalué à 400.000 ariary

+ Si la teneur en liant est en baisse au que la granulométrie est défaillante :

Les travaux supplémentaires comme l’apport de couche de renfort de 20% couteront 20.000.000 ariary.

Si on fait la comparaison des pertes dans les cas les plus favorables et défavorables, on a :

� Si la teneur en liant excède : gain de 50.000.000 ariary si on utilise le NEBA

� Si la teneur en liant manque, ou s’il y a défaillance de la granulométrie : gain de 80.000.000 ariary si on utilise le NEBA

b) Cas d’un chantier moyen

Soit une centrale de fabrication d’enrobé qui produit 100 tonnes/heure de BBSG 0/10 pendant 12 heures, soit 1200 tonnes par jour.

Ce cas peut se présenter pour le revêtement d’une chaussée de 5cm d’épaisseur, de 6m de large, de 50 km de long, et de MVA 1,8t/m 3. On aura donc besoin de 0, 3m3/ml, soit 0,54t/ml. Au total i faudra produire 10800 tonnes de matériaux, et pendant 23 jours.

Le fabricant se doit donc de faire au moins 2 contrôles par jour.

� S’il utilise le kumagawa

L’obtention de résultat au KUMAGAWA se fait après 11heures. On peut donc envisager de faire un contrôle au deuxième camion et un autre après 6heures pour une correction du calage du lendemain. Dans ce cas, on a 1200 tonnes de matériaux à risque, c’est-à-dire dans les 120.000.000 ariary à risque. La probabilité que ce cas se présente dépend de la régularité de la centrale. Mais si le problème se présente, les cas suivants sont à prévoir :


- perte pour l’entreprise car dépense superflue. Si par exemple elle a excédé de 1%, on aune perte de 12 tonnes de liant, c’est-à-dire 12.000.000 ariary de pertes.



- Et en plus il faudra faire des travaux supplémentaires pour remédier aux risques sur la tenue du matériau. Il est d’usage de faire un sablage. En estimant que le sablage va couter environ 400 ariary /tonne, il faudra dépenser 480.000 ariary pour les travaux supplémentaire.

+ Si la teneur en liant est en baisse ou que la granulométrie est défaillante :

L’enrobé risque de perdre ses performance et son étanchéité, il faudra pratiquer l’apport d’une mince couche de renfort. Si cette couche fait une épaisseur de 20%, il faudra donc dépenser 24.000.000 ariary en plus pour ces travaux supplémentaires.


Le contrôle aura des résultats toutes les 2h30. Donc le produit à risque est de 250tonnes, c’est-à-dire d’une valeur de 25.000.000 ariary. Le risque 5 fois moins élevé que celui du kumagawa.


- si cette teneur en liant a excédé de 1%, on aura 2,5 tonnes de liant superflue d’une valeur de 2.500.000 ariary.



Les travaux supplémentaires comme l’apport de couche de renfort de 20% couteront 5.000.000 ariary


� Si la teneur en liant excède : gain de 10.000.000 ariary si on utilise le NEBA

� Si la teneur en liant manque, ou s’il y a défaillance de la granulométrie : gain de 20.000.000 ariary si on utilise le NEBA

c) Cas d’un petit chantier

Soit une centrale de fabrication d’enrobé qui produit 25tonnes/heure de BBSG 0/10 pendant 12 heures, soit 300 tonnes par jour.



Ce cas peut se présenter pour le revêtement d’une chaussée de 5cm d’épaisseur, de 6 m de large, de 10 km de long, et de MVA 1,8t/m 3. On aura donc besoin de 0, 3 m3/ml, soit 0,54t/ml. Au total il faudra produire 5.400 tonnes de matériaux, et pendant 20 jours.

Le fabricant se doit donc de faire au moins 1 contrôle par jour.

� S’il utilise le KUMAGAW A

L’obtention de résultat au KUMAGAWA se fait après 11heures. On peut donc envisager de faire un contrôle au deuxième camion pour une correction du calage du lendemain. Dans ce cas, on a 300 tonnes de matériaux à risque, c’est-à-dire dans les 30.000.000 ariary à risque. La probabilité que ce cas se présente dépend de la régularité de la centrale. Mais si le problème se présente, les cas suivants sont à prévoir :


- perte pour l’entreprise car dépense superflue. Si par exemple elle a excédé de 1%, on aune perte de 3 tonnes de liant, c’est-à-dire 3.000.000 ariary de pertes.

- Et en plus il faudra faire des travaux supplémentaires pour remédier aux risques sur la tenue du matériau. Il est d’usage de faire un sablage. En estimant que le sablage va couter environ 400 ariary /tonne, il faudra dépenser 120.000 ariary pour les travaux supplémentaires.


L’enrobé risque de perdre ses performance et son étanchéité, il faudra pratiquer l’apport d’une mince couche de renfort. Si cette couche fait une épaisseur de 20%, il faudra donc dépenser 6.000.000 ariary en plus pour ces travaux supplémentaires.


Le contrôle aura des résultats toutes les 2h30. Donc le produit à risque est de 62.5tonnes, c’est-à-dire d’une valeur de 6.250.000 ariary. Le risque est 5 fois moins élevé que celui du kumagawa.


- si cette teneur en liant a excédé de 1%, on aura 0.6tonnes de liant superflue d’une valeur de 600.000 ariary.


+ Si la teneur en liant est en manque ou que la granulométrie est défaillante :



Les travaux supplémentaires comme l’apport de couche de renfort de 20% couteront 1.250.000 ariary


� Si la teneur en liant excède : on a un gain de 2.400.000fmg si on utilise le NEBA

� Si la teneur en liant manque, ou s’il y a défaillance de la granulométrie : on a un gain de 5.800.000 ariary si on utilise le NEBA

On peut donc dire que :

-pour le cas de grands chantiers, le NEBA est très rentable et que le capital investis est vite récupéré. L’investissement est très rentable car on peut éviter jusqu’à 400.000.000fmg de perte

-pour le cas de chantiers moyens, le NEBA est rentable à long terme et que le capital investissement est vite récupéré. L’investissement est rentable car on peut éviter jusqu’à 20.000.000 ariary de perte

-pour le cas de petits chantiers, le NEBA est rentable et que le capital investissement est vite récupéré. L’investissement est rentable à moyen terme car on peut éviter jusqu’à 5.800.000ariary de perte

Il est à noter que la probabilité que ces cas d’erreur se produisent dépendent de la régularité de la centrale, et de cette fréquence peut être générée plus de perte ou moins.

IV. Analyse et suggestions

� Le NEBA peut accueillir jusqu’à 2,5Kg de prise, et ceci promet plus de précision sur les résultats de l’essai.

� Le défaut de lavage du NEBA peut être évité en mettant un tamis vide au sommet de la série de tamis en guise protection pour avoir un lavage parfait

� Le temps d’extraction idéal est obtenu empiriquement à la suite de 1 à 2 essais

� Il faut toujours vérifier que les tamis utilisés soient propre de trace de bitume avant chaque début d’essai.



� Les résultats des essais s’obtenant par différence, il est essentiel que les pesages se fassent dans les mêmes conditions de température et d’humidité, et avec les mêmes balances.

� Il faut mettre en place des dispositifs de sécurité pour l’exposition au perchloréthylène

� Il est préférable que l’opérateur ainsi que ses collègues travaillent dans les meilleures conditions possibles afin de produire plus. De ce fait :

� On doit mettre le NEBA dans une salle isolée phoniquement

� On doit isoler le KUMAGAWA dans une salle propre à elle, et mettre un système d’aération efficace

� L’eau déversée par le KUMAGAWA doit être vouée à d’autres tâches.

� Le KUMAGAWA engage un opérateur pendant toute la durée de l’essai pour surveiller les risques de débordement et est aussi menacé du danger des vapeurs de perchloréthylène. Tandis qu’avec le NEBA l’opérateur doit être présent seulement au début et à la fin de l’essai et peut effectuer d’autres tâches entre temps.

� le NEBA offre des résultats plus fiables en 4 fois moins de temps que le KUMAGAWA.

� La DRCI ou Durée de Récupération de Capital Investi du NEBA est courte malgré son investissement initial assez élevé.

CONCLUSION PARTIE III On peut dire que d’après les avantages qu’offre le NEBA, que ce soit du point de vue

économie d’énergie, ou environnemental, ou du point de vue rendement et rentabilité, il est fortement recommandé de laisser place au NEBA car il produit des résultats conformes en un minimum de temps et est d’une rentabilité importante pour toutes les envergure de travaux, que ce soit des petits, moyens ou grands chantiers.



CONCLUSION GENERALE

La préoccupation de conformité des ouvrages est bien évidemment toujours

présente pour mieux répondre aux attentes du client.

Le mot essentiel à retenir serait ainsi « objectif », qui définit le cap à maintenir,

sachant comme nous l’a dit Sénèque, qu’ « il n’y a pas de vent favorable à qui ne

connaît pas bon port de destination ».

Cela signifie qu’il faut engager les bonnes manœuvres et distinguer l’essentiel de

l’accessoire pour retenir les options les plus pertinentes.

Cette étude nous a permis d’en savoir plus sur le comportement et l’évolution

des matériaux bitumineux et l’importance du respect des prescriptions données par

la formulation. La formulation d’un type d’enrobé est une question de course aux

performances mais il n’existe pas de formule toute faite pour la conception d’un

enrobé car les compositions changent selon la nature et les propriétés des

composants utilisés.

L’évolution des besoins en performances et en qualité nous conduit à la

recherche de meilleurs moyens plus performants.

Pour répondre à ces normes de qualité, il est d’intérêt pour l’entreprise d’investir

dans des machines adaptées.

D’après les essais qu’on a faits, les résultats du NEBA et du KUMAGAWA sont

tous deux conformes mais le NEBA est encore plus proche des résultats réels

attendus.

D’après l’analyse comparative qu’on a effectué, on a pu constater qu’avec le

NEBA on pourrait avoir plus de rendement et avec le moins de risques possibles. De

ces faits, on peut déduire que c’est le NEBA qui est le plus rentable pour les

entreprises qui travaillent dans le domaine routier malgré son investissement initial

élevé.



L’adoption de la nouvelle machine de contrôle de la composition des enrobés

bitumineux par extraction de la teneur en liant NEBA contribuera à ces objectifs, et

son usage est très recommandé vu ses performances et sa fiabilité.

L’élaboration de ce mémoire en collaboration avec l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo et la Société Colas Madagascar m’a permis :

� D’appliquer mes acquis reçu pendant mes études au sein de l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

� D’enrichir mes connaissances en matière de travaux routiers

� De prendre un avant gout de l’environnement du travail en BTP

� D’avoir le sens de responsabilité et d’engagement

Dans l’avancé que prend les pays étrangers par rapport à Madagascar, Il est

essentiel de s’équiper des moyens conformes et performants pour pouvoir concourir

dans les grands marchés du génie civil pour une raison de fiabilité et de

performance, donc de crédibilité envers les clients potentiels. Dépenser pour ces

moyens est un investissement rentable et même à court terme dans le domaine

routier, l’essentiel et de maitriser ces moyens pour un rendement maximum.

Souhaitant que cette évolution permettra non seulement aux entreprises

d’améliorer leur savoir-faire, mais également à leurs collaborateurs, à tous les

niveaux, d’enrichir leur savoir-être dans le respect des valeurs de nos métiers.



Bibliographie (1.) AFNOR, NFEN 1426Détermination de la pénétration à l’aiguille ,

AFNOR,21pages,1999

(2.) AFNOR, NFEN 1427 Détermination de la température de ramollissement, AFNOR,

17pages, 2000

(3.) AFNOR, NFEN 13303 Détermination de la perte de masse au chauffage des bitumes

industriels, AFNOR, 13pages, 2003

(4.) AFNOR, NFEN 13357 Détermination du temps d'écoulement des bitumes fluidifiés et

fluxés, AFNOR, 15pages, 2003

(5.) AFNOR, NFEN 13589 Détermination des caractéristiques de traction des bitumes

modifiés par la méthode de force ductilité, AFNOR, 10pages, 2004

(6.) AFNOR, NFEN ISO 2592 Détermination des points d’éclair et de feu, AFNOR,

20pages, 2001

(7.) AFNOR, NFEN 12849 Détermination du pouvoir de pénétration des émulsions de

bitume, AFNOR, 12pages, 2002

(8.) AFNOR, NFEN 1428 Détermination de la teneur en eau dans les émulsions de bitume,

AFNOR, 17pages, 1999

(9.) AFNOR, NFEN 12846 Détermination du temps d'écoulement des émulsions de bitume

à l'aide d'un viscosimètre à écoulement, AFNOR, 14pages, 2002

(10.) AFNOR, NFEN 12850 Détermination du pH des émulsions de bitume, AFNOR,

9pages, 2002

(11.) AFNOR, NFEN 13075 Détermination du comportement à la rupture, AFNOR, 16

pages, 2002

(12.) AFNOR, NFEN 12697-1Méthodes d'essai pour enrobés à chaud, AFNOR, 47 pages,

2001



(13.) AFNOR, NF P 98 250-1 Préparation des mélanges hydrocarbonés, AFNOR, 9 pages,

2001


pages, 2002


pages, 1992

(16.) AFNOR, NF P 98 252 Détermination du comportement au compactage des mélanges

hydrocarbonés, AFNOR, 17 pages, 1999

(17.) AFNOR, NF P 18-572 MDE, AFNOR, 9 pages, 1990

(18.) AFNOR, NF P 18-573 LA, AFNOR, 9 pages, 1990

(19.) AFNOR, NF P 18-560Analyse granulométrique par tamisage, AFNOR, 10 pages,

1990

(20.) AFNOR, XP P 18-540 Granulats, AFNOR, 37 pages, 1997

(21.) AFNOR, NF EN ISO 9001, Systèmes de management de la qualité, AFNOR, 41 pages,

2000

(22.) Jean-Luc Delorme, Manuel LCPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud,

Laboratoire Régional de l’Est Parisien, 165pages, septembre 2005

(23.) RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina, routeII, 2008

(24.) Services techniques et médicaux de l’INRS,Fiche toxicologique N°29 :

Tetrachloroéthylène,8 pages, 2004

(25.) Xavier GUYOT, Contrôle qualité en construction routière, Colas Madagascar, 52

pages, Décembre 2004

ANNEXES



I

ANNEXE 1

Procédure et normes de prélèvement

1. Identification des échantillons

L’identification des échantillons prélevés devra se faire en renseignant certaines rubriques

de l’étiquette prévue à cet effet :

− Le nom de la personne ayant réalisé le prélèvement ;

− La date du prélèvement ;

− Le lieu du prélèvement (poste, chantier) ;

− Le producteur du prélèvement (poste) ;

− La nature du prélèvement ;

− Des observations si nécessaires.

2. Prise d’échantillon dans l’unité de fabrication

Prélèvement des mélanges hydrocarbonés en cours de fabrication

a) Appareillage :

− pelle ronde

− sacs résistants à la chaleur (enrobé à chaud) ou cuvette métallique

− boîte métalliques étanches ou sac plastiques étanches (enrobés à froid)

a) Sécurité :

− gants, combinaison, chaussures de sécurité



II

b) Exécution

− le prélèvement s’effectue dans la benne des camions (sauf sur le premier et le dernier)

au moyen de la passerelle de bâchage sur un côté du tas dans une zone visuellement

homogène ;

− écrêter le dessus du tas et prélever dans le sac ou dans la boîte environ 5 kilogrammes

de mélange hydrocarboné ;

− dans le cas des enrobés à froid, refermer immédiatement le couvercle de la boîte ;

− indiquer les renseignements demandés sur l’étiquette et la coller sur le sac ou la boîte.

3. Prise d’échantillon sur chantier

Prélèvement des mélanges hydrocarbonés sur un finisseur

a) Appareillage :

− pelle ronde ;

− sacs résistants à la chaleur (enrobés à chaud) ou cuvette métallique ;

− boîtes métalliques étanches ou sacs plastiques étanches (enrobé à froid).

b) Sécurité :

− Gants, combinaison, chaussures de sécurité.

c) Exécution :

− Le prélèvement s’effectue après l’application du premier camion à la vis du finisseur

au niveau des rallonges de table, en leur milieu et à 15cm du sol ;

− prélever dans le sac ou dans la boîte environ 5 kilogrammes de mélange

hydrocarboné ;

− dans le cas des enrobés à froid, refermer immédiatement le couvercle de la boîte ;



III

− indiquer les renseignements demandés sur l’étiquette et la coller sur le sac ou la boîte.

Figure 39 : Prélèvement au finisseur



IV

ANNEXE 2

Les essais d’extraction de teneur en liant

a) Méthode par extracteur à chaud (papier-filtre)

Mode opératoire

- Revêtir complètement l’intérieur du panier cylindrique avec le papier-filtre et sécher

l’ensemble à 110 °C. Laisser refroidir ensuite dans le dessiccateur et le peser à 0,1 g près.

- Placer soigneusement la prise d’essai dans le récipient muni du filtre et peser l’ensemble à

0,05 % près de la masse considérée. Réaliser les opérations de pesage comprenant le papier-

filtre séché aussi rapidement que possible pour éviter toute absorption indue d’humidité de

l’atmosphère. Placer le panier dans le réacteur et verser suffisamment de solvant (en fonction

de la taille de l’extracteur) sur l’échantillon pour assurer le reflux ;

- Verrouiller le couvercle avec le joint sec en position et fixer le tube recette et le réfrigérant ;

- Chauffer le réacteur en évitant toute surchauffe locale tout en assurant un débit de reflux

régulier de 2 à 5 gouttes par seconde à l’extrémité du réfrigérant ;

- Continuer à chauffer jusqu’à ce que l’extraction soit complète et que l’eau cesse de couler

dans le tube recette ;

- Retirer le réacteur avec le granulat et sécher jusqu’à masse constante ;

- Lorsque la masse constante est atteinte, laisser refroidir le panier et son contenu dans un

dessiccateur et procéder à la pesée ;



V

- Afin de retirer tous les éléments fins présents dans la solution à la fin de l’essai, filtrer la

totalité de la solution à travers un papier-filtre de qualité appropriée ou le centrifuger et

déterminer la masse de matière insoluble.

Figure 40 : Appareillage assemblé — Méthode par extracteur à chaud

b) Méthode par extracteur Soxhlet

Mode opératoire

- Peser le ballon et la cartouche après séchage à 0,05 g près. Placer la prise d’essai dans le

tubage d’extraction et peser le tubage avec la prise d’essai après refroidissement, en observant

une précision de 0,05 g ;



VI

- Placer la cartouche avec la prise d’essai sur la toile métallique dans l’extracteur,

préalablement rempli de solvant jusqu’à recouvrir la plus grande partie du matériau dans la

cartouche ; poser l’autre toile métallique sur la cartouche ;

- Ouvrir le robinet d’extraction ;

- Mettre en marche l’appareil de chauffage ;

- Arrêter l’extraction lorsque le solvant recueilli dans l’extracteur devient pratiquement

incolore ;

- Retirer le granulat avec son récipient et sécher jusqu’à masse constante ;

- Afin de retirer tous les éléments fins présents dans la solution à la fin de l’essai, filtrer la

totalité de la solution à travers un papier-filtre de qualité appropriée ou le centrifuger et

déterminer la masse de matière insoluble.



VII

Figure 41 : Extracteur Soxhlet modifié

c) Méthode par centrifugeuse à flux continu

Mode opératoire

- Placer la prise d’essai pesée dans le bol ;

- Recouvrir de solvant la prise d’essai placée dans le bol et laisser agir le solvant

suffisamment longtemps pour désagréger la prise d’essai sans toutefois dépasser une heure.

Placer le bol contenant la prise d’essai et le solvant dans l’appareillage d’extraction. Sécher le

disque filtre à masse constante et laisser le disque se refroidir dans le dessiccateur avant la

pesée. Déterminer la masse du manchon filtrant et le fixer autour du bord du bol. Serrer

fermement le couvercle du bol et placer un bêcher ou une fiole sous la vidange pour recueillir

l’extrait ;

- Commencer à faire tourner lentement la centrifugeuse, puis augmenter progressivement la

vitesse de rotation à 3 600 tr/min ou jusqu’à ce que le solvant cesse de s’écouler de la

vidange. Laisser la machine s’arrêter, ajouter environ 200 ml de solvant et répéter l’opération.

Répéter les ajouts de 200 ml de solvant jusqu’à obtenir un extrait pratiquement incolore.

Recueillir l’extrait et les résidus de lavage dans un récipient approprié ;

- Retirer le manchon filtrant du bol et le sécher à l’air. Si des manchons filtrants en feutre sont

utilisés, retirer à la brosse la matière minérale adhérant à la surface du manchon et l’ajouter

aux granulats extraits. Sécher le manchon jusqu’à masse constante dans un four à 105 °C ;

- Retirer soigneusement tout le contenu du bol, le placer dans un bac métallique et le sécher

jusqu’à masse constante à 105 °C ;

- Utiliser le mode opératoire alternatif spécifié en B.1.5.2.7 lorsque des manchons filtrants à

faible teneur en cendre sont utilisés ;

- Placer les granulats et les manchons filtrants dans un bac métallique propre et sécher. Plier

soigneusement le manchon filtrant séché et le poser sur les granulats. Brûler le manchon



VIII

filtrant. Déterminer la masse du granulat extrait contenu dans le bac immédiatement après

refroidissement à une température appropriée.

Figure 42 : Bol d’une unité d’extraction type



IX

ANNEXE 3 Tableau des équivalences entre TLext et TLint (tableau 50)



X

Source : Manuel LCPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud ANNEXE 4 Principales incertitudes de mesure des essais (tableau 51)



XI

Tableau 51( suite)



XII


ANNEXE 5



XIII

Fiches de travail type



XIV



XV



‐‐‐1‐‐‐

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS……………………………………………………………………… ..

SOMMAIRE…………………………………………………………………………………..I

LISTE DES TABLEAUX……………………………………………………………………II

LISTE DES FIGURES……………………………………………………………………...IV

LISTE DES ABREVIATIONS……………………………………………………………..VI

LISTE DES ANNEXES…………………………………………………………………...VIII

INTRODUCTION…………………………………………………...........1

PARTIE I GENERALITES sur les ENROBES BITUMINEUX

I. GENERALITES SUR LES ENROBES …………………………………………..4

1. Définition d’un enrobé bitumineux …………………………………………..4

2. D’où vient la recherche de la formulation?........................................................4

3. Le dimensionnement ………………………………………..………………….4

4. Rappel sur les couches d’une chaussée…………………………………………6

5. Les types de chaussées………………………………………………………….7

6. Le choix du matériau……………………………………………………………9

7. La politique routière ……………………………………………………………9

8. Types d’enrobés bitumineux………………………………………………….11

9. Les granulats…………………………………………………………………...14

10. Les liants………………………………………………………………………19



‐‐‐2‐‐‐

11. Les additifs……………………………………………………………………20

12. La teneur en liant……………………………………………………………...21

13. Le module de richesse K……………………………………………………...21

II. ESSAIS SUR LES PRINCIPALES COMPOSANTES D’UNE ENROBE……...22

A. Les granulats………………………………………………………………………22

1. Caractéristiques intrinsèques des gravillons …………………………………22

2. Caractéristiques de fabrication des gravillons et des sables ………………….23

3. Caractéristiques des fillers…………………………………………………….24

4. Fonctions et fonctionnements des granulats …………………………………24

B. Le liant……………………………………………………………………………..25

a) La consistance ………………………………………………………………..25

b) La sécurité d’utilisation……………………………………………………….28

C. Essai sur les enrobés .…………………………………………………..…………28

• Masse volumique maximale des matériaux bitumineux…………………28

• Détermination du comportement au compactage des mélanges

hydrocarbonés par l’essai PCG…………………………………………..29

• Essai Duriez……………………………………………………………...30

• Essai Marshall……………………………………………………………31

• Essai d’orniérage …………………………………………………………32

• Essai de module complexe……………………………………………….32

• Essai de fatigue…………………………………………………………...33

III. FORMULATION……………………………………………………………………33

A. Principes de la formulation……………………………………………………….35



‐‐‐3‐‐‐

B. Sélection et identification des constituants………………………………………36

1. Choix du granulat……………………………………………………………..36

2. Choix du liant …………………………………………………………………………41

C. Conception d’un mélange hydrocarboné………………………………………..43

• Granularité………………………………………………………………..43

• Teneur en liant……………………………………………………………43

• Module de richesse ………………………………………………………43

D. Mise au point du mélange………………………………………………………...45

E. L’épreuve de formulation………………………………………………………...48

F. Formulation d’un BBSG………………………………………………………….61

1. Granulats………………………………………………………………………61

2. Bitumes et additifs…………………………………………………………….62

3. Composition du mélange granulaire …………………………………………62

4. Teneur en liant………………………………………………………………...63

CONCLUSION PARTIELLE…….…………………………………………64

PARTIE II PRESENTATION DU PROJET ET DE L’ESSAI…….65

I. BUT DU PROJET ET CADRE DU PROJET……………………………………..66

1. Application de la norme ISO 9001……………………………………………66

2. Contrôle ……………………………………………………………………...67

a. Le contrôle intérieur …………………………………………………69

b. Contrôle extérieur……………………………………………………70

3. Utilisations de l’extraction de teneur en liant d’un enrobé……………………70

4. Les effets des résultats non conformes des contrôles…………………………72



‐‐‐4‐‐‐

5. Intérêts de l’essai d’extraction de teneur en liant……………………………..72

6. Intérêts du projet ……………………………………………………………...73

II. GENERALITES SUR LES EXTRACTEURS DE TENEUR EN LIANT ………74

1. Principes généraux de l’essai …………………………………………………74

2. Méthodes d’extraction ………………………………………………………..74

3. Les essais normalisés …………………………………………………………75

4. Séchage à masse constante……………………………………………………75

5. La répétabilité et la reproductibilité…………………………………………..76

6. Le solvant utilisé pour les méthodes kumagawa et le NEBA :

le perchloroéthylène……………………………………………………………...78

III. PRESENTATION DU NEBA ET DU KUMAGAWA…………………………….81

1. Le NEBA……………………………………………………………………...81

A. Matériels………………………………………………………………81

B. Les éléments de la machine…………………………………………...83

C. Exécution de l’essai…………………………………………………..87

D. Les erreurs de dysfonctionnement et entretien………………………..90

2. Le KUMAGAWA……………………………………………………………91

A. Matériels………………………………………………………………92

B. Les éléments de la machine…………………………………………...92

C. Déroulement de l’essai………………………………………………..95

CONCLUSION PARTIELLE………………………………………………………...97



‐‐‐5‐‐‐

PARTIE III EXPERIENCES ET ETUDES TECHNIQUES ...98

I. EXECUTION DE L’EXPERIENCE……………………………………………….99

A. Préparation des échantillons soumis aux essais……………………………99

1. Choix de l’échantillon……………………………………………….99

2. Nombre d’échantillons………………………………………………99

3. Conception de l’échantillon et principe de l’expérience……………100

4. Conception du mélange……………………………………………..100

5. Quartage……………………………………………………………102

B. Emissions de suppositions et points où on doit prendre des précautions.105

1. NEBA ………………………………………………………………..105

2. KUMAGAWA……………………………………………………….108

II. ETUDES COMPARATIVES……………………………………………………...108

A. Résultats des essais…………………………………………………………108

B. Interprétations des résultats……………………………………………….110

1. Appréciation des valeurs moyennes pour chaque confection………..111

a) Confection 1………………………………………………..111

b) Confection 2 ………………………………………………..115

c) Confection 3 ………………………………………………..118

2. Appréciation globale des essais……………………………………...121

a) Les moyennes des essais…………………………………...121

b) Interprétation……………………………………………….122



‐‐‐6‐‐‐

III. ETUDE DE RENTABILITE DES MACHINES…………………………………123

1. Consommations du NEBA…………………………………………………..123

2. Consommations du KUMAGAWA…………………………………………125

3. Comparaison du bilan NEBA/KUMAGAWA………………………………126

4. Bilan environnemental des machines………………………………………..127

5. Etude de la rentabilité selon l’envergure du chantier………………………..128

a) Cas d’un grand chantier……………………………………………...128

b) Cas d’un chantier moyen…………………………………………….129

c) Cas d’un petit chantier……………………………………………….131

IV. ANALYSE ET SUGGESTIONS ………………………………………………..132

CONCLUSION PARTIELLE……………………………………………………….133

CONCLUSION GENERALE……………………………………..134

Liste bibliographique…………………………………………………………………………..

Annexes…………………………………………………………………………………………

RANDRIANASOLO Njaka Thierry Rakoto

Lot IIU40A Ampahibe Antananarivo 0331182686

134 pages, 50 tableaux, 43 figures

« Etude comparative des essais NEBA et KUMAGAWA »

Résumé

Le cursus au sein de l’ESPA se finalise par l’élaboration d’un mémoire de fin d’étude reflétant les acquis pendant les années d’étude antérieures. Le présent mémoire se permet de faire l’étude de la fiabilité et de la rentabilité d’une nouvelle machine de contrôle de composition des enrobés bitumineux par extraction du liant, le NEBA.

La pérennité d’une chaussée est garantie par les performances de chaque couche qui le constitue. Les performances changent selon la nature des composants et leurs dosages. La composition idéale pour tel ou tel matériau est recherchée en laboratoire, et le respect de cette composition lors de la production doit être vérifié pour garder la qualité du produit au risque de grandes pertes pour l’entreprise. On doit donc utiliser des moyens rapides et fiables comme le NEBA pour contrôler cette conformité dans les plus brefs délais afin d’éviter ces pertes. Il est important, d’une part pour la satisfaction du client, d’offrir un produit conforme et performant, d’autre part pour l’entreprise de rester dans la position d’efficience pour le choix des moyens utilisés lors de ses prestations pour atteindre les objectifs.

L’efficience est fonction de la quantité des ressources utilisées pour atteindre les objectifs, c’est‐à‐dire penser efficience c’est produire les résultats adaptés à la finalité visée pour un coût minimum. Il y a dans efficience une notion d’élégance dans l’action, c’est l’objectif de l’ingénieur.

Abstract

The curriculum offered by the ESPA is epitomized through the writing up of a final dissertation pertaining on knowledge acquired throughout the previous study years. The present dissertation attempts to study the reliability and the profitability of a new machine which enables the control of the components of bituminous material by the extraction of bitumen, the NEBA.

The sustainability of a boardwalk is ensured by the quality of the layer which makes it up. The performances change according to the nature of the components and their dosages. The ideal components for such a material can be looked up in a laboratory and the strict following of such a component during the production must be verified to ensure the quality of the product to the detriment of great losses for companies. One should therefore use faster and more reliable means such as the NEBA to check the conformity in the shortest time frames to rule out losses. It is important on one part to meet the satisfaction of the client by the offering a standardized and high‐performing product, and on the other part for business to stay in the efficient position by choosing the means which are used during the executions to meet the objectives.

The efficiency depends on the quantity of the resources used to meet the objectives, i.e. to think about efficiency is to produce the outcomes adapted to the objective of reducing cost. Within the term efficiency, there is the notion of elegancy in action; it is the engineer’s target.

Mots clés: efficience, objectifs, stratégie, moyens, fiabilité, rentabilité, performance, qualité

ESPA/PROMOTION 2009

Documents

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/randrianasoloNjakaTR... · 2014. 11. 19. · Etude comparative