Objectifs

• mise en place d’un protocole précis, fiable et partagé de mesure du vieillissement des liants par la méthode de spectroscopie infrarouge ;
• mise au point d’un procédé de vieillissement accéléré des enrobés bitumineux à l’échelle industrielle. En effet, dans le cadre du PN MURE, la réalisation de chantiers expérimentaux constitue le cœur du projet. Ces chantiers constituent des objets d’observation et des sources d’échantillons à étudier pour valider les conclusions des travaux de laboratoire. Ils sont aussi une preuve objective et concrète de savoir-faire. La réalisation d’ouvrages permettant l’expérimentation du multi-recyclage d’agrégats d’enrobés dans un enrobé tiède a donc nécessité le développement d’une méthode de vieillissement accéléré applicable à plusieurs dizaines de tonnes d’enrobés.

Dans le cadre du PN MURE, la réalisation de chantiers expérimentaux constitue le cœur du projet. Ces chantiers constituent des objets d’observation et des sources d’échantillons à étudier pour valider les conclusions des travaux de laboratoire. Ils sont aussi une preuve objective et concrète de savoir-faire.

L’expérimentation in situ apportera au projet national MURE des connaissances relatives :

• à la validation des conclusions tirées des études de laboratoire par la comparaison entre les propriétés des enrobés confectionnés en laboratoire avec celles des enrobés produits industriellement sur chantier ;
• à l’applicabilité d’un procédé de vieillissement accéléré à l’échelle industrielle à des chantiers ;
• aux données qualifiées et quantifiées qui seront autant d’éléments de réponse aux questions de nature technique, environnementale et sanitaires posées par la problématique.

Cette tâche consiste à caractériser la composition des liants et leurs propriétés, celles des granulats et la structure de l’agrégat d’enrobé. Dans ce cadre-là, on se propose de déterminer en particulier :

• les caractéristiques physico-chimiques du liant vieilli qui a subi un premier choc (choc thermique et modifications chimiques) au cours de la fabrication et de la mise en œuvre de l’enrobé d’origine, suivi d’une évolution plus lente dans le temps (oxydation à basse température)
• l’évolution des propriétés géotechniques des granulats induite par le processus de recyclage. Il s’agit en particulier d’estimer l’impact des fraisages et malaxages successifs sur la courbe granulométrique (attrition, production de fines) et la forme des granulats (angularité) afin d’en évaluer les conséquences éventuelles sur la maniabilité à la mise en œuvre et la résistance à l’orniérage par fluage des enrobés incorporant des recyclés. Pour les différentes modalités envisagées, cette évolution sera suivie à travers des essais de laboratoire (courbe granulométrique, aplatissement, angularité) et une méthode originale de caractérisation par analyse d’image 2D de coupes d’éprouvettes d’enrobés. La pertinence d’une méthode alternative de caractérisation rapide par vidéo granulométrie après désenrobage sera également évaluée

L’objectif des recherches proposées dans ce thème est de quantifier et modéliser les évolutions des propriétés thermomécaniques des enrobés utilisant les agrégats issus des recyclages successifs.

Plusieurs questions restent à ce jour sans réponse et nécessitent des approfondissements. Certains de ces approfondissements correspondent à des verrous scientifiques dont la levée est essentielle pour le bon dimensionnement des structures routières à base de granulats recyclés :

• Modélisation des changements de propriétés thermomécaniques lors d’une phase de recyclage-formulation et évolution avec le nombre de recyclages,

• Évolution mécaniques et mobilisation des couches de bitumes autour de chaque agrégats dans l’enrobé après recyclages successifs (en complément des études de la tâche 1),

• Obtention des propriétés thermomécaniques des enrobés à partir de celles du bitume et problème d’analyse inverse permettant l’obtention des propriétés thermomécaniques du liant à partir de celles de l’enrobé.

• Qualification et validation d’une méthode de production d’éprouvette en laboratoire vis-à-vis des propriétés thermomécaniques.

Pour chaque procédé de fabrication (chaud, additif, mousse), il s’agira de :

• qualifier la capacité de mélange des centrales d’enrobage industrielles et des malaxeurs de laboratoire ;
• proposer des corrélations entre les deux échelles ;
• sur cette base, proposer des évolutions potentielles pour rendre cohérents les procédés utilisés en laboratoire et en centrale d’enrobage.

Le groupe de travail GT7 est centré sur la durabilité des enrobés multi-recyclés. Afin de caractériser la durabilité des enrobés, il faut s’intéresser aux phénomènes conduisant aux pertes des caractéristiques de surface et de structures dans le temps.

Parmi ces phénomènes, certains sont liés plus spécifiquement aux propriétés du bitume (vieillissement), d’autres aux granulats (perte de rugosité), d’autres aux interactions entre ces deux matériaux (décollage, désenrobage). Plusieurs actions (mécaniques sous la répétition du trafic, physico-chimiques liées à l’action de l’eau, ou thermiques liées aux cycles de température) qui sont généralement combinées, sont à l’origine de ces pertes de caractéristique. Actuellement, en vue du dimensionnement d’une chaussée, seul les effets liés à la fatigue ou la sensibilité à l’eau sont estimés par la méthode française.

Le domaine de la construction routière n’échappe pas au contexte règlementaire, scientifique et sanitaire actuel qui tend à encadrer les conditions de travail et les risques encourus par les salariés et à limiter la génération d’émissions par l’industrie. Le GT 8 a en charge les aspects sanitaires et environnementaux de la fabrication, de la mise en œuvre et de la vie en œuvre des matériaux issus de recyclages multiples qui n’ont pas encore été complètement caractérisés, ni celles de matériaux émergents, issus des recherches sur les enrobés tièdes.

Les objectifs de ce thème sont :

• Établir un modèle thermique valable pour n’importe quel taux de substitution d’agrégats d’enrobés, pour les tièdes et semi-tièdes;
• Évaluer le maintien du gain de ressources (bitume) sur plusieurs recyclages. Réfléchir à une manière d’évaluer le recyclage en boucles successives;
• Évaluer de manière globale sur aspect recyclage / versus mise en décharge

Le fait de passer de recycler à multi recycler n’impose pas de modification du réseau actuel des plates-formes de recyclage ni de leur pratique, lorsque celle-ci est conforme à la réglementation. De ce point de vue il n’y a pas de changement à anticiper. En revanche il faudra s’intéresser aux agrégats d’enrobés qui ne retournent pas dans les enrobés. Ils sont aujourd’hui valorisés d’une manière différente, mal documentée. Il faudra identifier les débouchés actuels : en effet il s’agit ici de presque la moitié de la ressource, débouchés pour lequel les agrégats d’enrobés présentent probablement un avantage.

En effet promouvoir l’augmentation du recyclage des agrégats d’enrobés en enrobés viendra tarir la ressource pour ces débouchés. Il est important d’identifier si ce changement de situation risque de devenir un frein pour le développement du recyclage en enrobés. Auquel cas il faudrait trouver des matériaux de substitution pour cette ou ces utilisations.

Pour le maître d’ouvrage, se mettre dans la perspective du multi recyclage pourrait conduire à une amélioration de la traçabilité des informations relatives à une section de chaussées donnée. Cela ne pourra que faciliter le passage dans le futur, du statut de déchet à celui de matériau alternatif qui caractérise le parcours de l’agrégat d’enrobés, de la chaussée en place à sa place dans la nouvelle chaussée.