ETUDE DE L’ADHESION LIANT-GRANULAT DANS LES ENROBES NEUFS ET RECYCLES

La formation du liant bitumineux consécutive au processus de rupture de l’émulsion au contact des substrats minéraux est supposée offrir aux matériaux à l’émulsion les performances mécaniques attendues. L’un des facteurs qui déterminera l’atteinte de cet objectif est la qualité de l’adhésion du liant résiduel sur le granulat. La qualité d’adhésion du liant sur les granulats neufs et les agrégats d’enrobé a été évaluée dans cette thèse au moyen d’un essai normalisé bien connu, à savoir l’essai de sensibilité à l’eau souvent baptisé « Duriez ». Les résultats de ce test ont été analysés selon la pétrographie des granulats, à la lumière de la nature et la teneur des tensioactifs par rapport aux compacités atteintes lors de la fabrication des éprouvettes, aux résistances mécaniques en compression des mélanges et leur tenue à l’eau. Selon [32], les performances suivantes ont été rapportées d’après les études conduites sur le recyclage : – Compacité sur éprouvettes Duriez : 86 à 93 %, – Résistance en compression simple après 14 jours à 18 °C : 5,0 à 8,0 MPa, – Rapport immersion-compression à 18 °C (après 7 jours de conservation à l’air et dans l’eau) : 0,70 à 0,75. 

Compacités des éprouvettes

Duriez Les pesées hydrostatiques des éprouvettes Duriez des enrobés neufs et recyclés après mûrissement ont permis de déterminer les compacités des différents échantillons. La Figure 116 indique l’évolution de ces compacités selon la nature et la teneur en émulsifiant et la nature des granulats. Toutes les éprouvettes satisfont aux spécifications de compacité Duriez, telles qu’indiquées cidessus. Figure 116. Compacité des éprouvettes Duriez d’enrobés neufs et recyclés A travers ce graphique, nous notons que les éprouvettes d’enrobés fabriquées avec l’émulsifiant B présentent des compacités supérieures ou égales à celles produites avec l’émulsifiant A, à l’exception de la formule de diorite recyclée à 1,2 et 1,5 %. Il apparaît également que les formules recyclées ont des compacités supérieures ou égales à celles des formules neuves à une exception près, celle de la diorite recyclée à 1,2 % d’émulsifiant B. Ce résultat est en cohérence avec la littérature [215,216]. La forme des agrégats et la couverture du liant vieilli ont pour effet de faciliter le compactage et de réduire les vides. Cela expliquerait, entre autres, cette meilleure compacité des enrobés recyclés par rapport aux enrobés neufs. Les mélanges de diorite semblent plus sensibles que ceux du granite à la teneur en émulsifiant. Comme précédemment mentionné, la forte réactivité de la diorite et de l’AE1 favorise la rupture précoce de l’émulsion par l’effet de remontée de pH, entraînant ainsi une moins bonne dispersion du liant dans la matrice granulaire, ce qui est à l’origine de l’augmentation des vides dans les mélanges fabriqués à faible teneur en émulsifiant.

Résistance en compression des enrobés neufs et recyclés

Les résistances en compression simple des éprouvettes Duriez des enrobés neufs de diorite (BBEdi) et de granite (BBEgr) et des enrobés recyclés de diorite (BBREdi) et de granite (BBREgr) conservées à sec et après immersion sont présentées dans la Figure 117. Figure 117. Résistances en compression simple des éprouvettes d’enrobés neufs (a, b) et recyclés (c, d) de diorite (a, c) et de granite (b, d). Une comparaison par nature de tensioactif montre que les résistances mécaniques en compression des éprouvettes sèches et immergées sont supérieures pour les enrobés fabriqués à base 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 0,9% 1,2% 1,5% Résistance à la compression (MPa) Teneur en émulsifiant (a) BBEdi-A Sec [C] BBEdi-B Sec [C] BBEdi-A immergé [i] BBEdi-B immergé [i] 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 0,9% 1,2% 1,5% Résistance à la compression (MPa) Teneur en émulsifiant (b) BBEgr-A Sec [C] BBEgr-B Sec [C] BBEgr-A immergé [i] BBEgr-B immergé [i] 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 0,9% 1,2% 1,5% Résistance à la compression (MPa) Teneur en émulsifiant (c) BBREdi-A Sec [C] BBREdi-B Sec [C] BBREdi-A immergé [i] BBREdi-B immergé [i] 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 0,9% 1,2% 1,5% Résistance à la compression (MPa) Teneur en émulsifiant (d) BBREgr-A Sec [C] BBREgr-B Sec [C] BBREgr-A immergé [i] BBREgr-B immergé [i] Chapitre 4 : Etudes à l’échelle macroscopique des enrobés neufs et recyclés 215 d’émulsifiant B que ceux produit avec l’émulsifiant A. L’écart de résistance en compression entre les formules avec l’émulsifiant A et les formules avec l’émulsifiant B est plus accentué au niveau des éprouvettes immergées pour les deux natures de granulats (diorite et granite). Ceci met en évidence l’influence du type d’affinité qu’entretiennent les tensioactifs avec l’eau ou l’huile sur l’adhésion. Le tensioactif A ayant une affinité plus forte pour l’eau que le tensioactif B, cela explique qu’en présence d’eau (pour les éprouvettes immergées) la qualité de l’adhésion liantgranulat est médiocre aussi bien pour la diorite que pour le granite avec ce tensioactif. L’influence de la teneur en émulsifiant est également mise en évidence à travers les résistances en compression des éprouvettes immergées pour les deux natures d’émulsifiant. Au niveau des enrobés neufs et recyclés de diorite, la résistance en compression est d’autant meilleure que la teneur en émulsifiant A est élevée. Ce constat a été vérifié au laboratoire par la réalisation d’une formulation à la teneur de 1,8 % dont le résultat n’est pas présenté ici pour une question d’uniformité des graphiques. Avec l’émulsifiant B, la résistance en compression des éprouvettes immergées d’enrobés neufs de diorite formulés avec 0,9 % de teneur en émulsifiant est plus faible que celles des formules de 1,2 et 1,5 %, tandis que pour les enrobés recyclés un accroissement des résistances est observé avec l’augmentation de la teneur en émulsifiant. Pour le granite, les résistances en compression des éprouvettes immergées d’enrobés neufs ne laissent pas transparaître une tendance particulière par rapport à la teneur en émulsifiant A. Il est simplement noté que les résistances sont plus faibles à la teneur de 1,2 % comparativement aux teneurs de 0,9 et 1,5 %. Au niveau des enrobés recyclés, il est remarqué une augmentation des résistances en compression avec l’accroissement de la teneur en émulsifiant A. Avec l’émulsifiant B, la résistance en compression des éprouvettes immergées d’enrobés neufs est en légère baisse lorsque la teneur en émulsifiant B augmente, quand il est constaté, au niveau des enrobés recyclés, une plus faible résistance aux teneurs de 1,2 et 1,5 % par rapport à celle de 0,9 %. Relativement à la nature de granulat, les résistances en compression des enrobés neufs de diorite sont inférieures à celles des enrobés neufs de granite avec l’émulsifiant A, sauf dans le cas du mélange à 1,2 %, conservés à sec. Pour les enrobés recyclés, les résistances en compression des formules avec diorite surpassent celles des formules avec le granite sur toute la gamme de teneur en émulsifiant A, aussi bien pour les éprouvettes conservées à sec que les immergées. Avec l’émulsifiant B, les résistances en compression des éprouvettes d’enrobés neufs et recyclés de Chapitre 4 : Etudes à l’échelle macroscopique des enrobés neufs et recyclés 216 diorite conservées à sec sont supérieures à celles de leurs homologues de granite, et celles des éprouvettes immergées sont inférieures à la teneur en émulsifiant de 0,9 %, et supérieures aux teneurs de 1,2 et 1,5 %. Une analyse comparative peut être effectuée entre les propriétés mécaniques des enrobés neufs et recyclés. Les deux systèmes (enrobé neuf et recyclé) sont différents. Dans le système granulaire des enrobés recyclés, il y a la fois la présence de granulats neufs et d’agrégats d’enrobé. Les phénomènes aux interfaces dans un tel système ne se déroulent pas suivant les mêmes mécanismes que pour un système granulaire essentiellement neuf. La question légitime est de s’interroger sur l’apport qualitatif des agrégats dans les enrobés recyclés par rapport aux enrobés neufs. Un regard croisé des histogrammes de résistances en compression des éprouvettes de la Figure 117, en juxtaposant enrobés neufs et enrobés recyclés, peut être réalisé pour traiter la question. L’examen des histogrammes (a) et (c) de la Figure 117 pour la diorite montre clairement une supériorité des résistances en compression des éprouvettes d’enrobés recyclés par rapport aux enrobés neufs pour les deux natures d’émulsifiant sur toute la gamme de teneur. L’écart de résistance est plus fort avec les éprouvettes conservées à sec que les éprouvettes immergées et il s’amplifie avec l’augmentation de la teneur en émulsifiant. L’inspection des histogrammes (b) et (c) sur la même figure indique que pour le granite, les résistances en compression des enrobés neufs et recyclés sont presque équivalentes pour la teneur en émulsifiant de 0,9 %, avec parfois une légère supériorité des neufs sur les recyclés. En revanche aux teneurs de 1,2 et 1,5 %, les résistances des enrobés recyclés dépassent légèrement celles des enrobés neufs. L’augmentation de la résistance mécanique des enrobés recyclés s’observe surtout avec l’accroissement de la teneur en émulsifiant, quelle que soit la nature. Cela est lié à la contribution des agrégats à travers le liant vieilli. Le gain remarquable en résistance mécanique des enrobés recyclés de diorite par rapport à ceux de granite provient de la composition chimique des AE1. En effet, ces derniers sont très riches en SiO2, comme on peut le voir dans le Tableau 6 présenté au chapitre 2, qui apporte une plus grande polarité (électronégativité) au mélange granulaire de diorite recyclé. Cette polarité est favorable au mécanisme d’adsorption, d’hétérofloculation et d’adhésion dans le cas des émulsions cationiques.