LES TECHNOLOGIES DES INSTALLATIONS POUR LA RÉUTILISATION DU MATÉRIAU BROYÉ DES SOLS
Dans de nombreux pays, il n’existe pas de directives limitant l’utilisation de produits broyés dans les mélanges bitumineux ; le choix est souvent demandé au concepteur ou au cahier des charges.
Avec des contrôles appropriés, les bons dosages et grâce à l’utilisation d’installations adéquatement équipées, il est possible de produire un excellent enrobé bitumineux qui n’a rien à envier au mélange réalisé avec des matériaux vierges uniquement. De manière générale, une bonne règle consiste à utiliser des pourcentages de broyage élevés dans les couches inférieures du sol (enrobés de base ou liant), tandis que dans le tapis d’usure, il est préférable d’utiliser des pourcentages très faibles.
L’UTILISATION DE MATÉRIAU BROYÉ PRÉSUPPOSE DONC :
- Un traitement préalable de celui-ci au moyen d’une installation de concassage
et une nouvelle sélection de différentes tailles ;
- L’utilisation d’un laboratoire spécialisé et de confiance
pour étudier le mélange souhaité et mettre au point le mélange de conception optimale ;
- La connaissance de ce qui sera réutilisé
afin d’identifier le type et la quantité de granulats vierges nécessaires pour intégrer le fuseau granulométrique ;
- La connaissance du bitume contenu dans le matériau broyé
qui, étant plus vieux, a une pénétration inférieure par rapport à celle du bitume vierge à l’origine et est plus dur car lors de son mélange dans l’installation, et puis ensuite au cours de sa vie utile dans le sol, subit des processus d’oxydation qui modifient ses propriétés. Quand on utilise du matériau broyé, la majeure viscosité du vieux bitume pourrait donc donner une certaine résistance au mélange. Les propriétés du bitume présentes à l’intérieur d’un enrobé bitumineux utilisant du matériau broyé peuvent être compensées par l’ajout de bitume vierge ayant une gradation adéquate et des additifs spécifiques régénérants.
Ce qui a été décrit jusqu’ici est certainement une condition préalable à l’utilisation du matériel broyé, mais seul, cela n’est pas suffisant. Le thème du matériau broyé ne doit pas être abordé comme une simple question technique mais interagit de plus en plus avec les questions de nature environnementale. À la table des discussions qui voit une collaboration constructive et positive entre les pouvoirs publics, les entreprises de production et les constructeurs d’installations, la question à laquelle donner une réponse environnementale, éthique et technique est : de quelle manière puis-je utiliser du matériau broyé pour obtenir un mélange de qualité égal à celui d’un mélange traditionnel, tout en préservant le bitume dans le matériau broyé et en maximisant le pourcentage utilisé d’un côté, tandis que de l’autre, de quelle manière peut-on traiter les émissions produites dans l’usine ?
Il devient très important que le matériau broyé, pendant la phase de retrait, soit subdivisé en fonction de la position du paquet duquel il est extrait et qu’il soit recouvert, en phase de stockage, pour maintenir le pourcentage d’humidité aussi bas que possible ; ce facteur, comme nous le verrons, influence de manière déterminante l’utilisation du matériau broyé.
LES TECHNOLOGIES D’APPLICATION DANS LA PRODUCTION D’ENROBÉS À CHAUD ET À FROID
Nous parlerons maintenant des moyens les plus courants et les plus immédiats d’utiliser du matériau broyé dans l’installation, en prêtant une attention particulière aux aspects cohérents avec le principe qui vient d’être exposé sur le respect de l’environnement.
Dans la production d’enrobés bitumineux à chaud, étant donné que la température du mélange à la pose doit être telle qu’elle permette la bonne malléabilité, le produit broyé doit être chauffé de manière à préserver les caractéristiques du bitume en réduisant les émissions. Nous distinguons 2 modes de chauffe du matériau broyé,, respectivement installés par les différents fabricants avec des solutions techniques spécifiques.
CHAUFFAGE DU MATÉRIAU BROYÉ PAR CONTACT DIRECT AVEC LES GRANULATS VIERGES
Le premier mode consiste à chauffer le matériau broyé par contact direct avec les granulats vierges. La chauffe des matériaux inertes vierges permet de faire évaporer l’eau présente dans le matériau broyé froid et ainsi d’atteindre la température correcte dans le mélange final. Parmi ces techniques, on peut distinguer celles où le matériau broyé est introduit en amont de la phase de mélange, ou directement dans la phase finale de mélange.
Dans le premier cas ou en amont du malaxeur, cela signifie généralement à l’intérieur du cylindre rotatif de séchage ; il faut donc une prédisposition sur le cylindre pour l’introduction du matériau broyé et une ligne d’alimentation dédiée composée d’une trémie doseuse et d’une bande transporteuse dédiée. Pour différentes raisons, il est recommandé de ne pas réutiliser le tamis et il devient donc très important de connaître la fraction du matériau broyé qui est introduit.
Des pourcentages de matériau broyé importants peuvent être utilisés, bien au-delà de 30 %, après une sélection et une préparation soigneuses du matériau. L’humidité contenue dans le matériau broyé est libérée dans le sécheur et est donc aspirée par le filtre à manches.
Suite à l’augmentation graduelle et progressive de la température du bitume, il s’ensuit également une augmentation de la quantité de composés organiques volatils libérés. Les applications les plus récentes permettent d’obtenir un transfert de chaleur qui n’est pas nocif pour le bitume contenu dans le matériau broyé.
Dans le second cas, il est possible d’utiliser des pourcentages de matériau broyé jusqu’à 40 %, ce qui permet de l’introduire directement à l’intérieur du malaxeur, de sorte qu’il puisse être utilisé sans devoir renoncer à l’utilisation du tamis. Il est nécessaire que toute l’humidité présente dans le matériau broyé soit éliminée ainsi que des matériaux inertes vierges à la fois pour atteindre la bonne température dans le mélange final et pour permettre la couverture parfaite du mélange avec le nouveau bitume : et par conséquent, dans la mesure où ce phénomène physique de séchage et ensuite de chauffe doit avoir lieu dans l’intervalle de temps réservé à chaque pâte dans le malaxeur, les granulats vierges sont nécessairement chauffés à de très hautes températures. Un cycle de mélange plus long est souvent nécessaire, ce qui entraîne une réduction de la capacité de production, qui peut être compensée par l’utilisation d’un malaxeur plus grand.
Le traitement de la vapeur d’eau qui se développe dans le malaxeur implique son élimination à travers le filtre à manches.
En conclusion, un pourcentage élevé de matériau broyé à froid et humide signifie une température élevée de surchauffe du matériau vierge ainsi qu’une production élevée instantanée de COV. Les températures élevées endommagent ensuite à la fois le bitume contenu dans le matériau broyé et le nouveau qui a été introduit : pour toutes ces raisons, cette technique est efficace et utile car elle permet l’utilisation de fractions spécifiques en quantités importantes (car avant l’insertion dans le malaxeur, le matériau broyé est toujours pesé) mais la limite maximale recommandée est inférieure à 40 % pour les raisons précédemment décrites.
CHAUFFE DU MATÉRIAU BROYÉ À TRAVERS UN TAMBOUR DÉDIÉ
Le deuxième mode de chauffe du matériau broyé, à savoir dans un tambour dédié comme il advient pour les granulats vierges, permet de chauffer des quantités importantes de matériau broyé à des températures supérieures à 130 °C. Il est facile de comprendre pourquoi il est possible d’obtenir des pourcentages d’utilisation même supérieurs à 60-70 % car dans la phase finale de mélange, il est nécessaire d’intégrer le mélange avec apport moindre de matériau vierge pour obtenir la température finale d’équilibre désirée.
L’évolution de la technique a été motivée par la nécessité de contenir et de limiter les émissions élevées des installations équipées de ces systèmes. En effet, les applications les plus récentes prévoient des systèmes de chauffe du matériau broyé par non plus l’exposition à la chaleur directe d’une flamme dans le cylindre de séchage parallèle dédié au sol broyé mais à travers de grands volumes d’air chauffé à l’extérieur du cylindre sécheur. De cette manière, le matériau broyé est progressivement accompagné pour atteindre des températures proches de la température du mélange final, permettant ainsi une utilisation jusqu’à presque 100 %. Bien sûr, la question se pose toujours d’identifier dans quels produits est réellement utilisable un pourcentage aussi élevé et une technologie aussi coûteuse.
Aux différentes techniques d’utilisation du matériau broyé dans la production d’enrobés à chaud, des systèmes adéquats d’aspiration, de transport et de traitement des émissions doivent être nécessairement associés. Pour que ces systèmes soient efficaces, l’aspiration doit avoir lieu en même temps que la génération des fumées, être rapportée à la vitesse d’exhalation et effectuée au plus près des points d’émission, en prenant soin de protéger au maximum la zone de courants d’air parasitaires externes. Les émissions diffuses sont ainsi véhiculées et il est possible d’agir sur celles-ci avant l’émission finale à la cheminée. La meilleure solution technique est intimement liée et dépend des caractéristiques du site de production, des méthodes de travail et du rapport coûts/bénéfices de la proposition technique, en vue du respect du principe de «gestion» des émissions.
Utilisation de matériau broyé dans la production de mélanges à basses températures
Enfin, nous parlerons brièvement de l’utilisation du matériau broyé dans la production de mélanges à basses températures là où les installations sont dotées des équipements spécifiques. Cette combinaison ouvre des scénarios intéressants ; par exemple, les problèmes liés à l’emballage du matériau broyé disparaissent complètement.
DANS LA PRODUCTION À TIÈDE, UNE MULTITUDE D’AVANTAGES SE CONJUGUENT, D’ABORD ENVIRONNEMENTAUX, PUIS ÉCONOMIQUES :
- Économies du combustible pour chauffer les granulats vierges,
savoir une réduction des émissions dans l’atmosphère mais également des coûts de production plus bas ;
- Une réutilisation plus efficace du bitume
où, le nouveau bitume et le bitume récupéré à travers le matériau broyé, ne subissent pas les dommages liés aux températures élevées quand ils sont au contact des granulats vierges ;
- Les émissions de COV et celles d’odeurs liées à la production d’enrobés bitumineux sont considérablement réduites
dans la production de mélanges à basses températures, déjà de 20 degrés inférieurs à celle traditionnelle.