#13 - L'économie circulaire dans le cas des enrobés bitumineux : comment gagner la confiance de toutes les parties prenantes ?

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Publié par Jean-Eric Poirier

Inventer ne suffit pas pour innover. Pour que des résultats de recherche soient utilisés dans la vie de tous les jours, ils doivent être acceptables et acceptés.

Acceptables, pour les hommes de l’Art, cela veut dire qu’ils peuvent être reproduits à volonté, dans des limites fixées à l’avance. Acceptés, pour les utilisateurs, cela signifie qu’ils ont confiance dans la capacité des acteurs du marché à produire ces résultats sur demande. Cette question de la complémentarité entre maîtrise technique et confiance du marché a été le moteur d’un projet de recherche collaborative, le Projet National MURE (pour MUltiRecyclage des Enrobés) qui s’est déroulé de 2014 à 2018.

Il avait comme objectif de démontrer le savoir-faire en matière de recyclage à taux élevé (40 et 70%), pratiqué conjointement avec le tiédissement des températures de production et d’application des enrobés et de prévoir les conséquences du recyclage d’enrobés contenant déjà des taux élevés d’agrégats d’enrobés (enrobés usagés). Le projet IMPROVMURE financé par l’ANR et piloté par Eiffage Infrastructures, conduit en parallèle, est venu consolider ce savoir-faire en y apportant des explications scientifiques.

La méthode

Des chantiers de démonstration, 9 au total, ont été réalisés de 2015 à 2018. Les taux d’agrégats d’enrobés sont de 40 ou 70%. Les enrobés sont fabriqués à chaud, 150 à 170° C et à tiède, 125 à 145°C (mousse ou additif). Trois de ces chantiers ont été construits en quatre étapes de façon à simuler la construction neuve de la couche de roulement, puis trois recyclages, soit environ une quarantaine d’année de service. Les enrobés industriels ont été caractérisés de la façon la plus complète possible.
En parallèle, des enrobés fabriqués en laboratoire ont été utilisés pour démontrer la pertinence des méthodes actuelles de formulation quel que soit le cas de figure considéré.
Cet article expose le principe des chantiers de démonstration, puis la méthode de vieillissement accélérée utilisée pour simuler sur chantier une dizaine d’année de service. On présente les résultats expérimentaux qui démontrent la capacité de produire des enrobés conformes aux usages attendus lorsque ces enrobés sont constitués de 40 à 70% d’agrégats d’enrobés.

Usine d’enrobage de Colas à Bonneville (74). Conçue pour recycler jusqu’à 70% et plus. Réalisation des chantiers ATMB

Simuler 45 ans de la vie d’une chaussée

Les chantiers du projet ont été réalisés suivant un protocole spécifique. La plupart des chantiers réalisés dans le cadre du projet se présentent sous la forme d’une section de 400 m de long environ sur 5 mètres de large, en 8 cm d’épaisseur
Etape 1
On applique sur les premiers 100 m un enrobé, E0, ne contenant pas d’AE et fabriqués suivant la technique de production testée pour le chantier en question. Les 300 autres mètres sont constitués par des enrobés E1 comportant 40 % ou 70% d’un AE conventionnel, AE0, tel qu’on en trouve dans les centres de recyclage de matériaux.
Etape 2
Quelques temps après l’application on vient fraiser les 200 derniers mètres. Le fraisage est réalisé de façon ménagée afin de produire un fraisât dont la granularité soit celle d’un 0/10. Le fraisât, environ 120 tonnes, est ensuite vieilli de manière artificielle et accélérée afin de transformer le bitume du fraisâts pour que ses propriétés soient proches de celle du liant d’AE0. L’AE artificiel, AE1, est alors utilisé, à raison de 40%, respectivement 70%, pour confectionner un enrobé E2 qui sert à reconstituer les 200 mètres préalablement fraisés du chantier. Deux jours après on fraise les 100 derniers mètres du chantier. L’opération de vieillissement est reconduite. Un agrégat d’enrobé artificiel AE2 est produit, puis utilisé pour fabriquer un enrobé E3 est produit contenant 40%, respectivement 70 % d’AE2. Les 100 mètres de la couche de roulement manquants sont reconstruits.

Figure 1 : Schéma du chantier type


Résultat
Au final la planche expérimentale est composée de 4 sections de 100 m chacune reproduisant une étape de construction neuve suivie de 3 étapes d’entretien (figure 1).
Chaque chantier fait l’objet d’une étude préalable. Des échantillons sont prélevés tout au long des étapes de réalisation. Ils font l’objet de contrôles ou d’étude afin d’assurer d’une par la réalisation conforme du chantier par rapport à l’étude et d’autre part pour reproduire une partie des essais sur les enrobés industriels de façon à établir le lien entre l’étude de laboratoire et la réalité du chantier.

Les chantiers réalisés



Le bitume de l’enrobé appliqué

Le sujet recyclage s’accompagne de plusieurs questions. L’une d’entre-elles, peut-être la plus prégnante, est celle du mélange entre le liant de l’agrégat d’enrobé et le bitume d’apport. Au cours de l’étude de formulation on suppose que le mélange est parfait. Pour la fabrication en laboratoire cette hypothèse était justifiée jusqu’à présent par des indices indirects.

Chantier Portet-sur-Garonne / Entreprise SPIE Batignolles Malet

Eurovia a développé un essai qui caractérise plus directement la qualité du mélange des liants. On a pu alors montrer que dans les cas des chantiers à 40% et à l’échelle de cet essai il n’y a pas de différence entre les trois techniques de production des enrobés et que l’homogénéité du bitume est quasiment constante du début à la fin du désenrobage. C’est un des résultats principaux du PN. Il conforte les conclusions relatives aux modules des enrobés.
Grâce à cet essai il est maintenant possible de démontrer par un essai qu’une usine d’enrobage donnée est capable de réaliser correctement le mélange de liants. Comme cet essai est pratiqué par un seul laboratoire il est indispensable qu’un travail soit engagé pour en établir la robustesse.

PN MURE
Intéressé(e) ? Découvrez l'étude de cas rattachée à cet article.

La maniabilité

A l’occasion de plusieurs chantiers il a été possible de mesurer la maniabilité des enrobés (capacité d’un enrobé à être appliqué par des moyens manuels. Cette caractéristique est différente de l’aptitude au compactage telle qu’évaluée par l’essai dit PCG. Différentes méthodes ont été employées. Elles ne donnent pas toutes des résultats identiques mais fournissent des conclusions convergentes quant à l’effet des AE sur la maniabilité. A savoir que plus le taux d’AE est important et plus le délai de maniabilité diminue. Il y aura là un sujet de recherche à engager car ce phénomène sera de nature à limiter le développement du recyclage à fort taux pour les chantiers impliquant une application manuelle qui sont les plus nombreux.


Impact environnemental

Le relargage dans l’eau de substances dangereuses a pu être qualifié dans le cas d’enrobés contenant des AE. Pour les enrobés à 40% quel que soit la méthode de production, on observe que les substances dangereuses relarguées le sont en quantités très faibles et très inférieures aux seuils tels que définis dans le guide d’utilisation des matériaux alternatifs. De ce point de vue il n’y a pas de conséquences défavorables à employer des taux de recyclage élevés.

Les quantités d’enrobés produites à l’occasion des chantiers n’étaient pas suffisantes pour pouvoir qualifier les émissions dans l’air. Ce paramètre n’a pas pu être mesuré.

Chantier Boulevard Bineau. Maître d’ouvrage CD92. Entreprise Eiffage Infrastructures

Propriétés des enrobés

La méthode de formulation des enrobés reste pertinente car les essais techniques sur lesquels elle repose restent adaptés à prévoir les propriétés des enrobés du chantier lorsque les constituants sont identiques entre laboratoire et chantier.
Si l’histoire d’un AE, c’est-à-dire l’origine et la proportion de ses différents composants, est connue, la formulation de l’enrobé est réalisée avec une plus grande facilité. Cependant il n’est pas nécessaire de la connaitre pour utiliser l’AE : les essais de caractérisation fournissent les informations pertinentes pour formuler avec efficacité. L’homogénéité du stock reste un facteur clé pour garantir que l’enrobé industriel sera conforme à l’enrobé de l’étude.


Propriétés de surface des chaussées en enrobés multi-recyclés

Les études ont été conduites au sein du laboratoire Eiffage Infrastructure à Corbas (69) à l’aide d’une machine Wehner et Schulze. Les éprouvettes sont des disques de diamètre 22.5 cm. Les enrobés sont polis par des cônes en caoutchouc. Le coefficient de friction normalisé est mesuré après 90 000 cycles.
L’inclusion d’AE même à un taux de 70% n’affecte pas les performances d’adhérence, telles que mesurées par le coefficient de friction. Le nombre de cycle de recyclage diminue très peu ce niveau d’adhérence, de l’ordre de 10% pour les enrobés tièdes et de 5% pour les enrobés chaud.
La procédure de fabrication, chaud, tiède, ne modifie pas la classification de l’enrobé en termes d’adhérence. Cependant le procédé à la mousse pourrait être optimisé dans le cas de l’incorporation de 70% d’AE.


Les documents de référence

Les événements, informations, données de chantiers, résultats d’essais produits au cours des 5 années du projet sont consignés dans des livrables qui ont le mérite d’enregistrer les traces du PN. Des mémoires de synthèse ont été rédigés. Ils seront accessibles à tous, partenaires du projet ou non. Certains seront adressés à IDRRIM pour contribuer à faire évoluer les documents qui encadrent la pratique quotidienne des travaux d’enrobés.

Les chevilles ouvrières du projet


L’apprentissage de la collaborativité

Une conséquence de ce projet est également d’avoir démontré qu’il y a un intérêt pour des questions qui sont communes à toutes les parties prenantes à travailler de façon collaborative. Cette méthode de recherche a le très grand avantage de partager rapidement entre tous les acteurs d’un projet les résultats et conclusions et ainsi de pouvoir les faire passer rapidement dans la pratique quotidienne. Le projet national « Durée de vie des chaussées » également conduit de façon collaborative est une intéressante indication que la profession routière a saisi tout l’intérêt de cette démarche.

Un article signé Jean-Eric Poirier, directeur du Projet National MURE

Consulter l'article précédent : #12 - Bureaux d’étude et économie circulaire : de la nécessité de croiser les regards


           

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Modéré par : Alice Dupuy

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