Exemples d'emploi actif des additifs à sec : Turquie, Géorgie, Kazakhstan et Ukraine. Coûts économiques et coûts de temps, conclusion et bilan.
Exemples d'emploi actif des additifs à sec
Turquie, autoroute D-100, section Istanbul — Izmit
Sur cette section a été employée la technologie d'introduction directe (à sec) de l'additif polymère dans le malaxeur sans modification préalable du bitume. Cela a permis de :
- Réduire la formation d'ornières à une température de l'air de +45 °C à moins de 2 mm (d'après les résultats d'essais dynamiques) ;
- Augmenter la résistance au cisaillement de la chaussée de 60–70% par rapport aux sections où était employée la modification classique du bitume ;
- Économiser 7 000–9 000 euros par semaine grâce à la réduction de la consommation d'énergie et à la suppression de l'étape d'homogénéisation du bitume.
La technologie a été mise en œuvre par l'une des principales entreprises de Turquie et approuvée par le laboratoire routier national. L'expérience a confirmé son applicabilité dans les régions à forte sollicitation thermique et à trafic intense.
Géorgie, sections de routes à Tbilissi, place « Avlabari »
A été employée la technologie « à sec » de l'additif polymère « MPC » VELETON™ dans le malaxeur sans modification préalable du bitume, sur la base de la centrale JEO GROUP. Cela a permis de :
- Réduire la formation d'ornières à une température de surface allant jusqu'à +65 °C à 1,5 mm ;
- Augmenter la résistance au cisaillement de la chaussée de 60–70% par rapport aux sections où était employée la modification classique du bitume ;
Cette section, avec l'additif polymère appliqué par la méthode « à sec », est sous l'observation des spécialistes du laboratoire municipal depuis plus de 3 ans, sans aucune remarque sur la chaussée.
« Overall, the test results complied with the specifications, and no distress or failure was recorded after 7 years of being under service. This could indicate that plastomers and the dry method can be considered as reliable alternatives for high quality asphalt pavement production. »
« Dans l'ensemble, les résultats des essais étaient conformes aux spécifications, et aucune dégradation ni aucun défaut n'a été relevé après 7 ans d'exploitation. Cela peut signifier que les polymères et la méthode “à sec” peuvent être considérés comme des alternatives fiables pour la production d'une chaussée en enrobé de haute qualité. »
(source researchgate.net)
Kazakhstan, Astana, rue Tlendieva
Sur cette section de route, les services routiers effectuaient une réparation moyenne avec fraisage au moins 2 fois par an, du fait que la voie de gauche est une section de freinage des poids lourds avant le feu et que les charges de calcul dépassent les charges admissibles de plus de 2 fois. A été employée la technologie « à sec » de l'additif polymère dans le malaxeur sans modification préalable du bitume pour la couche inférieure (dense, à gros grains, A-40) et la couche supérieure (dense, SMA-20). Cela a permis de :
- Ne pas effectuer de réparation moyenne de cette section depuis plus de deux ans ;
- Augmenter la résistance au cisaillement de la chaussée de 70–90% par rapport aux sections où était employée la modification classique du bitume ;
Ukraine, Kyiv, pont « Severny »
Auparavant, sur ce chantier, les services routiers effectuaient au moins une fois par an un entretien courant des couches supérieures. Cela tient aux charges élevées sur le corps de chaussée et à la température accrue de la couche supérieure (en période estivale).
A été employée la technologie « à sec » de l'additif polymère dans le malaxeur sans modification préalable du bitume pour la couche supérieure (dense, à grains fins A-20).
À ce jour, le chantier est en service depuis plus de trois ans sans aucun défaut visible et se trouve sous observation trimestrielle des services routiers de la ville.
Coûts économiques et coûts de temps
Dans la construction routière moderne, les coûts économiques et les coûts de temps jouent un rôle clé, en particulier dans le fonctionnement d'une centrale d'enrobage. Le coût des matériaux, de l'énergie et de la logistique influe directement sur la rentabilité du projet, et les retards de production peuvent entraîner des dépassements de planning de mise en œuvre et une hausse des coûts de matériel et de main-d'œuvre.
L'optimisation des procédés de production, le choix de modificateurs économiquement efficaces et la gestion rationnelle des ressources permettent de réduire le prix de revient de l'enrobé sans perte de qualité. Dans des délais de construction serrés, il est important de réduire au minimum le temps de chauffage du bitume, de dosage des composants et de transport de l'enrobé, afin d'assurer sa mise en œuvre dans le régime de température optimal et d'éviter une surconsommation de matériaux.
1. Consommation d'énergie et technologie de modification
Modification du bitume par un polymère SBS ou analogue. Lors de l'emploi d'un polymère SBS (ou analogue), le bitume est préalablement chauffé à 180–190 °C (parfois davantage) et le polymère est introduit dans des installations de mélange. Cela exige une consommation d'énergie importante pour chauffer les équipements (réacteur, malaxeurs, stockage de bitume) et maintenir la température élevée pendant toute la durée du procédé de modification. Du temps et de l'énergie supplémentaires sont également souvent nécessaires pour la réticulation (homogénéisation) du SBS avec le bitume. Le bitume modifié aux polymères (BMP) ainsi obtenu doit ensuite être stocké à température élevée, ce qui continue de « consommer » de l'énergie et crée un risque de dégradation thermo-oxydative du polymère lors d'un maintien prolongé.
Modification « à sec » de l'enrobé bitumineux. Avec l'introduction « à sec », le polymère (sous forme de granulés) est ajouté directement dans le malaxeur lors de la production de l'enrobé bitumineux, en même temps que les matériaux minéraux. La température du bitume ne change pas par rapport à l'enrobé ordinaire (sans polymères) et s'établit autour de 155–160 °C, et aucun procédé séparé d'homogénéisation du bitume avec le polymère n'est nécessaire, car l'additif polymère « à sec » se répartit uniformément dans l'enrobé bitumineux, fond au contact des matériaux pierreux chauffés, puis lie entre eux tous les composants de l'enrobé bitumineux.
Cela influe très positivement sur les propriétés du bitume, car les procédés oxydatifs et thermo-destructifs n'ont pas lieu, et les hydrocarbures aromatiques restent dans la composition du bitume au lieu de « brûler », comme lors de la modification par des additifs de type SBS. Cela permet de conserver la ductilité et la plasticité du bitume.
Du point de vue énergétique, il n'y a pas de cycle supplémentaire de mélange à haute température du bitume avec le polymère. Les dépenses totales de maintien des températures et de malaxage sont donc sensiblement inférieures à celles de la variante classique du BMP.
2. Coûts de temps
Modification du bitume par un polymère SBS ou analogue. Une étape distincte est nécessaire à la centrale (ou dans le cadre d'une installation externe) pour la préparation du BMP : chauffage du bitume (4-5 heures), dosage, homogénéisation (6-8 heures), maintien/thermostabilisation (4-6 heures), analyse de la qualité. Toutes ces opérations allongent le cycle technologique d'au moins 8-12 heures et exigent un personnel exceptionnellement qualifié. En cas de stockage défaillant du BMP (non-respect du régime de température), une séparation et une perte de propriétés sont possibles.
Modification « à sec » de l'enrobé bitumineux. Dans cette technologie, l'étape de modification est intégrée directement au procédé de production de l'enrobé. Le polymère est introduit dans l'enrobé en même temps que les composants minéraux (gravillons et filler) au moyen d'un doseur spécial de haute précision. Cela permet de renoncer à une étape distincte de prémélange du polymère avec le bitume. Cette approche répond aux exigences actuelles du secteur de la construction routière, s'appuie sur des solutions technologiques modernes, exclut l'influence du facteur humain et réduit le risque d'erreurs lors de la modification. Il en résulte que le procédé devient plus efficace, que les coûts de temps et les coûts financiers de la modification sont supprimés, et que le contrôle de la qualité devient plus stable et plus prévisible.
« La méthode “à sec” se caractérise par sa simplicité, sa souplesse, une faible consommation d'énergie et un faible niveau de pollution de l'environnement, ce qui en fait un choix idéal pour la réparation des chaussées. »
(source sciencedirect.com)
Conclusion
En production de grande ampleur (plusieurs centaines ou milliers de tonnes d'enrobé par jour), l'écart de consommation d'énergie entre la modification du bitume (par des additifs de type SBS ou d'autres) et l'introduction « à sec » du polymère sur une même centrale peut atteindre 9 000 - 11 000 dollars par mois, ce qui, sur une saison de construction, se transforme en une somme considérable.
En outre, la modification « à sec » de l'enrobé bitumineux, dans laquelle les additifs granulés sont introduits directement dans le malaxeur avec les matériaux minéraux et le bitume, permet de simplifier considérablement le procédé de production dans les centrales d'enrobage. Cette approche supprime la nécessité d'une étape distincte de préparation du bitume modifié, ce qui dispense à son tour des coûts d'équipements supplémentaires d'introduction, de dosage et d'homogénéisation du polymère dans le bitume. Le besoin d'un malaxage et d'un maintien prolongés du bitume à haute température pour dissoudre l'additif disparaît.
Cela permet d'économiser un temps considérable et de réduire les coûts opérationnels. La centrale n'a pas besoin de conserver en réserve des cuves à bitume distinctes pour différents types de liant (ordinaire et modifié), ce qui est particulièrement pertinent pour les unités de production petites et mobiles. La consommation d'énergie diminue, les pertes de matériaux lors des changements d'une gâchée à l'autre se réduisent.
L'application de la méthode « à sec » se répercute également positivement sur les propriétés de mise en œuvre de l'enrobé bitumineux. Un tel matériau se compacte plus facilement dans les régimes technologiques standard grâce à la répartition uniforme du modificateur dans le corps même de l'enrobé. Cela réduit le risque de formation de vides, de déchirures et de zones non compactées dans la chaussée finie, ce qui influe directement sur la durabilité et la résistance de la route.
En outre, la modification « à sec » réduit la probabilité d'erreurs technologiques qui apparaissent souvent lors de la préparation du bitume modifié à la centrale. Dans la technologie classique, des problèmes tels que ceux-ci sont possibles :
- dissolution incomplète ou irrégulière du polymère dans le bitume ;
- surchauffe et destruction thermique de la structure polymère ;
- séparation et instabilité du liant obtenu lors du stockage ;
- confusion lors du travail avec plusieurs types de bitume.
Avec la méthode « à sec », ces risques sont réduits au minimum, car la modification se produit directement au cours du procédé de production de l'enrobé bitumineux, sans opérations complexes sur le poste à bitume. Cela rend la technologie plus stable, plus reproductible et plus commode pour les centrales.
Bilan
La question de la modification des bitumes et des enrobés bitumineux devient de plus en plus actuelle, puisque tous les bitumes ne possèdent pas une aptitude suffisante à la modification par des polymères ni la qualité nécessaire. Cela pousse les producteurs à chercher des méthodes alternatives d'amélioration substantielle des propriétés de l'enrobé bitumineux, en tenant compte des particularités des composants de l'enrobé. L'une des solutions éprouvées et efficaces est l'ajout d'additifs polymères directement dans le malaxeur.
Cette méthode possède une série d'avantages substantiels par rapport à la modification classique du bitume par des polymères. Premièrement, la qualité de la modification devient indépendante de la technologie de production du bitume, ce qui importe particulièrement lorsqu'on travaille avec des bitumes de distillation qui interagissent mal avec les polymères. Deuxièmement, du temps et des ressources énergétiques sont économisés, car la nécessité d'un réchauffage et d'une homogénéisation prolongés du bitume modifié aux polymères est supprimée. Troisièmement, le risque de vieillissement thermique du bitume diminue, car la température à laquelle il est chauffé ne dépasse pas les valeurs de travail dans le malaxeur. Il en résulte que les producteurs obtiennent des propriétés plus prévisibles et plus stables de l'enrobé bitumineux, ce qui simplifie le contrôle de la qualité en production et réduit le risque d'apparition de défauts de chaussée.
Avec le soutien actif des principaux producteurs d'enrobés bitumineux, des instituts de recherche spécialisés et de la communauté des ingénieurs, la technologie d'introduction « à sec » des additifs polymères ne s'est pas seulement imposée, elle s'est établie comme une méthode de modification du bitume à part entière et hautement efficace — qui ne cède en rien à la technologie classique de modification du bitume et la dépasse sur plusieurs paramètres clés. C'est pourquoi elle est employée toujours plus largement comme la solution optimale, répondant aux exigences actuelles du secteur en matière de qualité, de technologicité et d'efficacité économique.
« The dry process modification is characterized by simplicity, flexibility, low energy consumption, and low pollution, making it an ideal choice in pavement repair engineering. »
« La méthode “à sec” se caractérise par sa simplicité, sa souplesse, une faible consommation d'énergie et un faible niveau de pollution de l'environnement, ce qui en fait un choix idéal pour la réparation des chaussées. »
(source sciencedirect.com)
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