FR2974080A1

FR2974080A1 - Compositions d'enrobe bitumineux pour couches superieures de chaussees comprenant des particules de polymeres organiques expansees

Info

Publication number: FR2974080A1
Application number: FR1153348A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Deudon
Original assignee: Colas SA
Current assignee: Colas SA
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-19
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: KR101983683B1; FR2974080B1; KR20120118513A

Abstract

L'invention concerne une composition d'enrobé bitumineux comprenant un mélange granulaire, au moins un liant hydrocarboné et des particules de polymères organiques expansées présentant de propriétés anti-bruit ainsi que leur procédé de préparation. L'invention concerne également l'utilisation d'une telle composition pour la réalisation de couches supérieures de chaussées anti-bruit, et une couche supérieure de chaussée anti-bruit à base d'une telle composition.

Description

La présente invention concerne des compositions d'enrobé bitumineux pour couches supérieures de chaussées qui permettent une réduction des bruits générés par le trafic ainsi que leur procédé de préparation. La circulation des véhicules sur une chaussée entraîne des nuisances sonores.

Ces nuisances, généralement nommées bruit de contact pneumatique chaussée ou BCPC, peuvent être importantes en fonction de l'emplacement des chaussées par rapport aux zones habitées, voirie urbaine ou périurbaine par exemple, en fonction du débit, de la composition et de la vitesse du trafic, voie rapide ou voie lourde par exemple.

Il existe un besoin de réduction des nuisances sonores attribuables à la circulation des véhicules sur la couche de roulement des chaussées. La capacité d'une couche de roulement à réduire les nuisances sonores apportées par le bruit de contact pneumatique chaussée (BCPC) des véhicules est un paramètre qui dépend entre autres de la nature de la couche de roulement, des conditions de trafic, des conditions météorologiques et qui diminue au cours du temps à la suite de l'évolution de la nature de la couche de roulement sous l'effet du trafic et/ou des cycles climatiques. Des études sur le bruit de contact pneumatique chaussée (BCPC) ont montré que celui-ci dépend, pour une grande part, de la texture de la chaussée et de la capacité d'absorption acoustique de la couche de roulement. La réduction du bruit varie en fonction de l'épaisseur, de la quantité et de la tortuosité des cavités communicantes ainsi que de la granulométrie des granulats superficiels. Avec la circulation, les vides présents dans la couche supérieure de chaussée se colmatent, notamment en milieu urbain, ce qui réduit leur performance acoustique, cela se traduit par une diminution des vides présents dans la couche de roulement. De façon à prévenir cette perte inéluctable de la teneur en vides, certaines méthodes ont consisté à mettre au point des enrobés à granulométrie toujours plus ouverte (composition d'enrobé sans sable présentant des teneurs en vide élevées). Le demandeur a trouvé de manière surprenante que l'utilisation de particules de polymères organiques expansées permet d'obtenir des revêtements routiers anti-bruit particulièrement avantageux. Ces particules de polymères organiques expansées viennent combler les vides présents dans le revêtement routier. Tout d'abord, de manière surprenante, la présence de ces particules dans les vides de la couche de roulement ne modifie pas les propriétés acoustiques et permet 35 même dans certain cas une amélioration. De plus, ces billes ou particules jouent le rôle d'absorbant ou d'amortisseur. La présence de ces particules permet de prévenir le colmatage du réseau de vide. Le colmatage du réseau de vide est, comme exposé ci-dessus, une des causes de la perte dans le temps des propriétés acoustiques. En prévenant le colmatage, on empêche l'altération du réseau de vide permettant ainsi de maintenir quasi-constantes dans le temps les propriétés acoustiques. La présence de ces particules permet également d'améliorer les performances en termes de résistance aux changements climatiques. En effet, l'eau n'est plus susceptible de s'introduire dans les vides. On évite ainsi l'éclatement ou le gonflement de la couche de roulement en cas de gel car l'eau ne peut plus s'infiltrer. Ce phénomène est encore plus important dans le cas d'utilisation de particules de polymères organiques hydrophobes. Enfin, l'introduction des particules peut être réalisée par simple mélange avec l'ensemble des constituants de l'enrobé, par exemple, dans un malaxeur. Le procédé de préparation ne nécessite pas de modification compliquée du procédé de préparation ou de mise en oeuvre de l'enrobé. Les particules de polymères organiques viennent naturellement combler les vides de ces enrobés. Ainsi, la présente invention a pour but une composition pour couches supérieures de chaussées dont la composition particulière permet de minimiser les bruits générés par le trafic routier. Cette composition, lorsqu'elle est destinée à la préparation d'une couche de roulement, conduit à une couche dont l'ensemble des performances ou caractéristiques habituellement attendues pour un enrobé de couche de roulement est vérifié, à savoir : - une bonne tenue mécanique sous la plupart des trafics, - des caractéristiques de surface autorisant une bonne adhérence entre les pneumatiques et la chaussée, notamment par temps humide, - une durabilité des performances et caractéristiques ci-dessus, dont celle de réduction du bruit, - une recyclabilité dans l'optique du développement durable, - un aspect esthétique satisfaisant, et - une facilité de mise en oeuvre, tant au niveau de la fabrication que de l'application. Les buts ci-dessus sont atteints par une composition d'enrobé bitumineux pour couches supérieures de chaussées comprenant un mélange granulaire et au moins un liant hydrocarboné caractérisée en ce que : a) le mélange granulaire vérifie les conditions suivantes : - 0 à 25% en masse, de préférence 10 à 20% en masse et mieux 10 à 15% des constituants du mélange granulaire sont des granulats 0/2 mm, - 70 à 95% en masse, de préférence 75 à 90% en masse et mieux 85 à 90% en masse 35 des constituants du mélange granulaire sont des granulats 2/4 mm et/ou 4/6 mm, de préférence 2/4 mm, b) la composition comprend en outre des particules de polymères organiques expansées.

La présente invention a également pour objets un procédé de préparation de la composition d'enrobé pour couches supérieures de chaussée définie ci-dessus, l'utilisation d'une telle composition pour la réalisation de couches supérieures de chaussée anti-bruit, et une couche supérieure de chaussée anti-bruit à base d'une telle composition. La composition pour couches supérieures de chaussées présente les caractéristiques suivantes pouvant être prises isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles et présentant chacune des avantages spécifiques : - les particules de polymères organiques expansées comprennent des microparticules de graphite, - les particules de polymères organiques expansées ont une masse volumique apparente inférieure à 100 kg/m3 ou comprise entre 15 et 50 kg/m3, de préférence comprise entre 20 et 35 kg/m3, mieux comprise entre 25 et 30 kg/m3 , - les particules de polymères organiques expansées ont une granulométrie comprise entre 0,1 et 5 mm, de préférence entre 0,5 et 3,58 mm, mieux entre 1 et 4 mm et de manière encore plus préférentielle entre 1 et 3 mm, - les particules de polymères organiques expansées représentent 0,1 à 1 % en masse, de préférence 0,1 à 0,5% et mieux 0,2 à 0,3 % en masse par rapport à la masse totale de la composition d'enrobé, - les particules de polymères organiques expansées sont ajoutées à raison de 50 à 200 I par tonne de composition d'enrobé à l'exclusion desdites particules, - le mélange granulaire vérifie les conditions suivantes : - 70 à 100 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 6,3 mm, - 70 à 100 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 4 mm, - 10 à 40 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 2 mm, - 1 à 9 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 0,063 mm, - de manière préférée, le mélange granulaire vérifie au moins une des conditions suivantes : - 100% en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 6,3 mm, et/ou - au plus 95 % en masse, de préférence au plus 90% en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 4 mm, et/ou - au moins 75 % en masse, de préférence au moins 85% en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 4 mm, et/ou - au plus 35 % en masse, de préférence au plus 30% en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 2 mm, et/ou - au moins 15 % en masse, de préférence au moins 25% en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 2 mm, et/ou - 4 à 8 % en masse des constituants du mélange granulaire ont des dimensions inférieures à 0,063 mm, - le mélange granulaire comprend des granulats 0/2 et 2/4, de préférence le mélange granulaire comprend 10 à 15% de granulat 0/2 et 85 à 90 % de granulats 2/4, - les granulats ont une masse volumique réelle supérieure à 2000 kg/m3, de préférence supérieure à 2500 kg/m3, - la proportion résiduelle en liant hydrocarboné est comprise entre 4,5 et 6,5%, de préférence entre 5,4 et 6,2%, - le liant hydrocarboné est choisi parmi un bitume pur, un bitume modifié par un polymère tel qu'un élastomère de la famille des SBS, un liant d'origine végétale ou un liant de nature purement synthétique, - le liant est sous forme anhydre, fluxé, ou sous forme d'émulsion. La proportion résiduelle de liant correspond à la masse de liant hydrocarboné exprimée en pourcentage, par rapport au poids total des granulats et du liant hydrocarboné (ne comprend ni les fluxant, ni les constituants autres des émulsions). Selon l'invention, les particules ou billes de polymères organiques expansées ont une forme essentiellement sphérique. Parmi les polymères convenant selon l'invention, on peut notamment citer les particules ou billes à base de styrène (à savoir le polystyrène), copolymère styrène/hydrocarbure éthyléniquement insaturé, et leurs mélanges. Parmi les copolymères qui conviennent, on peut notamment citer ceux qui sont élaborés à partir de styrène et d'au moins un des monomères suivants: éthylène, propylène, butylène, butadiène et isoprène. D'un point de vue pratique, il est préférable que le matériau polymère soit choisi parmi l'ensemble constitué par: (i) le polystyrène, (ii) les copolymères styrène/éthylène, styrène/propylène, styrène/butylène, styrène/butadiène, et styrène/isoprène ayant un rapport molaire motifs styrène/motifs hydrocarbure éthyléniquement insaturé supérieur ou égal à 1/1, et (iii) leurs mélanges. Dans ce cadre, le matériau polymère sera avantageusement soit le polystyrène, soit un copolymère styrène/éthylène, styrène/propylène, styrène/butylène, styrène/butadiène, ou styrène/isoprène, ayant un rapport molaire motifs styrène/ motifs hydrocarbure éthyléniquement insaturé allant de 55/45 à 90/100.

Les particules ou billes de ce matériau polymère ont en général une granulométrie moyenne se situant entre 0,1 et 10 mm après expansion. Selon un mode de réalisation préférentiel, les billes ou particules de polymères organiques expansées sont « graphitées », c'est-à-dire qu'elles comprennent des microparticules de graphite. Le procédé de fabrication de telles particules est connu et décrit notamment dans le brevet US-6 340 713. Les particules graphitées sont préférées car ces particules de par la présence du graphite ont une température de dégradation plus élevée. Selon l'invention, on entend par « température de dégradation des particules de polymères organiques», la température à laquelle on observe une perte ou une altération du caractère expansé. Cette température peut aisément être déterminée à l'aide d'un banc Kofler par simple observation de la température à laquelle les particules expansées s'affaissent ou commencent à fondre. Les billes ou particules de polymère graphité utilisées ont une teneur en graphite comprise entre 1 et 20 % (masse/masse). Cette teneur est avantageusement comprise entre 1 et 5 %, et encore de préférence entre 2 et 3 %. Le coefficient de conductivité thermique À (correspondant au flux de chaleur qui traverse 1 m2 d'une paroi de 1 m d'épaisseur, lorsque la différence de température entre les 2 faces est de 1 degré) des particules de polymères organiques est de préférence inférieure à 0,05 W/m.K, de préférence inférieure à 0,04 W/m.K.

A titre de billes non graphitées, on peut citer celles commercialisées sous la dénomination Styrobéton® et à titre de billes graphitées, celles commercialisées sous la dénomination Activator® ou Néopore®. D'autres caractéristiques, aspects et avantages de l'invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, ainsi que des exemples concrets, mais nullement limitatifs, destinés à l'illustrer. Au sens de la présente description, on entend par "granularité" la distribution dimensionnelle des grains d'un mélange granulaire, exprimée comme un pourcentage massique de matériau passant au travers d'un ensemble spécifié de tamis. Par "passant", on entend la fraction d'un mélange granulaire passant à travers le plus petit des tamis utilisés dans la désignation d'une classe granulaire. Ces définitions correspondent à celles des normes XP P18-545 et EN 13043. Les passants sont obtenus lors de l'essai de détermination de la granularité par analyse granulométrique par tamisage selon la norme EN 933-1. Une classe granulaire, notée d/D avec d<D, désigne un intervalle de dimensions de particules en termes de dimension inférieure (d) et supérieure (D) de tamis, exprimées en mm. La dimension d'une particule, et plus généralement d'un constituant d'un mélange granulaire, correspond à son diamètre si ce constituant est de forme sphérique. Si le constituant n'a pas une forme sphérique, sa dimension correspond à la longueur de son axe primaire, c'est-à-dire la plus longue ligne droite qui peut être dessinée entre une extrémité de ce constituant et une extrémité opposée. Elle peut être caractérisée par tamisage. Cette définition de la granulométrie s'applique pour les granulats utilisés selon l'invention mais également pour les particules de polymères organiques.

La composition pour couches supérieures de chaussées selon l'invention comprend au moins un liant et un mélange granulaire satisfaisant les conditions précitées. Par le terme « masse volumique apparente », on entend selon l'invention la masse volumique d'un mètre cube du matériau pris en tas, comprenant à la fois des vides perméables et imperméables de la particule ainsi que les vides entre particules. Le matériau étant non compacté. Selon l'invention, le terme granulat représente un granulat répondant aux exigences d'une utilisation routière. Ces granulats sont de préférence issus du concassage de roches massives ou de roches alluvionnaires.

Les granulats utilisés selon l'invention peuvent être choisis en fonction de leur composition granulaire. Les granulats classiques désignent donc un matériau granulaire utilisé dans la construction. Un granulat peut être naturel, artificiel ou recyclé. Le terme « granulat naturel » désigne un granulat n'ayant subi aucune déformation autre que mécanique. Le terme « granulat artificiel » désigne un granulat d'origine minérale résultant d'un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Le terme « granulat recyclé » désigne un granulat obtenu par traitement d'une matière inorganique précédemment utilisée dans la construction. Les granulats utilisés sont des granulats routiers, répondant aux normes pertinentes : NF EN 13043 en Europe et ASTM C33 aux Etats-Unis d'Amérique. Les classes granulaires (d/D) des constituants de ces enrobés faisant l'objet de la série de normes produits français NF P98-130 à NF P98-141 pouvant être utilisés selon l'invention sont les suivantes : 0/2, 0/4, 2/4, 0/6,3, 2/6,3 et 4/6,3. Ces classes granulaires s'entendent au sens de la norme XP P18-540, remplacée aujourd'hui par la norme XP P18-545. Les granulats classiques présents dans une composition selon l'invention peuvent être, sans limitation, des fillers, fines, sable, sablon, gravier, gravillons, graves, pierres broyées, poussières, filler. On entend par filler des particules dont au moins 70 0/0 en masse sont de dimensions inférieures à 0,063 mm. Le liant hydrocarboné utilisé dans la présente invention assure une solidarisation entre les différents constituants du mélange granulaire en se solidifiant lors de la mise en oeuvre de la couche supérieure de chaussée, dans laquelle il recouvre partiellement ou totalement lesdits constituants. Il peut éventuellement être utilisé pour coller les constituants du mélange granulaire sur le support sur lequel ils sont répandus. Etant donné que les propriétés anti-bruit tirent principalement leur origine de la granularité et de la composition particulière du mélange granulaire, les liants hydrocarboné utilisables dans l'invention peuvent être de natures très diverses. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le liant est un "liant bitumineux", qui désigne un composé bitumineux choisi parmi les bitumes purs, modifiés ou leurs mélanges, et susceptible de durcir et de lier entre eux des matériaux granulaires. Le liant bitumineux selon l'invention est généralement un mélange de matières hydrocarbonées naturelles issues de la fraction lourde obtenue lors de la distillation du pétrole, ou provenant de gisements naturels se présentant sous forme solide ou liquide, de densité généralement comprise entre 0,8 et 1,2. Il peut être préparé par toute technique conventionnelle. Sont admis comme liants bitumineux au sens de l'invention les bitumes purs définis dans la norme NF EN 12591, tels que les bitumes de classe 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 ou 20/30, sans limitation. Ces classes normalisées correspondent à des gammes de pénétrabilité à 25°C déterminées selon la méthode EN 1426 et sont exprimées en 1/10 mm. Plus avantageusement, les liants bitumineux sont des bitumes modifiés définis dans la norme NF 14023, par exemple les bitumes modifiés par incorporation d'additifs de toute nature tels que des additifs en vue d'améliorer les caractéristiques d'adhésivité ou la tenue mécanique sous trafic élevé ou agressif, ou en vue d'apporter artificiellement les propriétés nécessaires à une mise en émulsion cationique. On peut citer les bitumes améliorés par incorporation de fibres organiques ou minérales, notamment de verre, de carbone ou de cellulose, par incorporation d'élastomères synthétiques ou naturels de type poudre de caoutchouc (polybutadiène, caoutchouc styrène-butadiène ou SBR), copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), copolymères statistiques ou à blocs de styrène et de diènes conjugués, par exemple les copolymères à blocs SBS, par incorporation de thermoplastiques tels que par exemple, les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène), les polyamides et les polyesters, ou bien par incorporation de résines thermodurcissables telles que les résines époxy (liants bitume/époxy) ou les résines polyuréthanes. Cette liste n'est bien entendu pas limitative. Il est également possible d'utiliser des mélanges de bitumes de différents types. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le liant peut être d'origine végétale. Ce peut être une résine naturelle ou une résine d'origine végétale modifiée par synthèse. Cette catégorie de liant est intéressante car issue d'agro-ressources qui sont par définition renouvelables. On citera à titre d'exemple les liants décrits dans la demande de brevet FR 2853647 tels que le Végécol® commercialisé par la société Colas. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le liant est un liant de nature purement synthétique. Généralement, un tel liant synthétique est de nature organique, préférentiellement de nature polymérique. Il peut être formé d'un matériau thermoplastique, élastomère ou d'un matériau thermodurcissable, c'est à dire réticulable, ou d'un mélange d'un ou plusieurs de ces matériaux. Bien évidemment, la composition selon l'invention peut comprendre des mélanges de liants appartenant aux différentes catégories citées, c'est-à-dire qu'elle comprend au moins un liant choisi parmi les liants bitumineux, les liants d'origine végétale et les liants de nature purement synthétique. Les liants utilisés dans l'invention peuvent comprendre des additifs tels que des catalyseurs de durcissement de type sels métalliques, et/ou un ou plusieurs agents colorants tels que des pigments minéraux ou des colorants organiques. Les liants présentés ci-dessus peuvent en outre être fluxés par un fluxant ou fluidifiant destiné à abaisser leur viscosité, par exemple un fluxant à base de solvants d'origine pétrolière, pétrochimique ou carbochimique, ou un fluxant à base de matières grasses d'origine naturelle. Ces liants peuvent éventuellement contenir de 0,5 à 35 0/0 de fluxant, préférentiellement de 0,5 à 10 %, en masse par rapport à la masse totale de liant. Ces liants peuvent être sous forme anhydre ou sous forme d'émulsion selon notamment NF EN 13808, voire un mélange des deux. Lorsque le liant est utilisé sous forme d'émulsion, l'affinité liant / eau dépend de la tension interfaciale entre ces deux produits. Cette affinité peut être améliorée au moyen d'un tensioactif de type anionique, cationique, zwitterionique ou non ionique, comme par exemple un chlorhydrate d'amine grasse, un sel d'acide gras, un sel d'ammonium quaternaire, un polyoxyde d'éthylène ou des mélanges de ces composés. De préférence, le mélange granulaire et le(s) liant(s) est (sont) employé(s) dans des quantités telles que le module de richesse de la composition, tel que défini dans la norme NF P98-149, est supérieur ou égal à 3, de préférence compris entre 3,3 et 3,6 Les particules de polymères organiques expansées ont pour fonction de remplir les vides contenus au sein de l'enrobé. Pour déterminer les quantités de polymères organiques expansées à ajouter, il convient de déterminer la compactibilité de l'enrobé à l'aide de l'essai à Presse à Cisaillement Giratoire (PCG) ainsi que la masse volumique réelle de l'enrobé selon la norme NF EN12697-5. Pour cela on réalise des éprouvettes comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné (sans particules de polymères organiques expansées). Cet essai permet de déterminer le pourcentage de vides géométriques en fonction du nombre de girations. Il existe une corrélation entre le nombre de girations et l'épaisseur de mise en oeuvre de l'enrobé.

Les valeurs de teneur en vide obtenues à 20 et 40 girations correspondent respectivement à celles d'enrobés mis en oeuvre sur une épaisseur de 2 cm et 4 cm. Par conséquent, un enrobé appliqué sur 4 cm et présentant une certaine teneur en vide à 40 girations doit théoriquement posséder la même teneur en vide une fois mis en oeuvre.

Le volume de particules de polymères organiques à ajouter est déterminé selon la relation suivante : i 1 % de vide à x girations MVRE x 100 V ^ ppe Vppe : volume en m3 de particules de polymères organiques expansées par tonne d'enrobés, MVRE :Masse volumique réelle de l'enrobé en tonne par m3, 0/0 de vide à x girations : pourcentage de vide obtenu par PCG à x girations, x étant 10 choisi selon l'épaisseur de mise en oeuvre de l'enrobé. L'invention a donc également pour objet un procédé de préparation d'une composition pour couches supérieures de chaussées selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : a) confection d'une éprouvette à partir d'une composition d'enrobé comprenant un 15 mélange granulaire et un liant hydrocarboné, b) détermination : - du pourcentage de vide géométrique selon l'essai de la presse à cisaillement giratoire (PCG) selon la norme NF EN 1269-31 pour une composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné, 20 - de la masse volumique réelle selon la norme NF EN12697-5 de la composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné, c) calcul du volume de particules de polymères organiques expansées à ajouter pour combler tout ou partie des vides de la composition d'enrobé, de préférence tous les vides, en fonction de la masse volumique réelle et du pourcentage de vide 25 géométrique, d) mélange du liant ou des liants, du mélange granulaire et des particules de polymères organiques expansées selon le volume déterminé à l'étape b). Le volume des particules de polymères organiques expansées pour combler tous les vides de la composition d'enrobé est calculé selon la relation suivante : 30 i 1 % de vide à x girations MVRE x 100 V ^ ppe avec : Vppe : volume en m3 de particules de polymères organiques expansées par tonne d'enrobés, 35 MVRE : Masse volumique réelle de l'enrobé en tonne par m3, 0/0 de vide à x girations : pourcentage de vide obtenu par PCG à x girations, x étant choisi selon l'épaisseur de mise en oeuvre de l'enrobé.

Le procédé de préparation sera adapté en fonction du type de particules de polymères organiques expansées choisies. En effet, l'homme du métier choisira une température de préparation adaptée, c'est-à-dire une température de préférence inférieure à la température de dégradation ou de déformation des ces particules.

L'étape d) est réalisée à une température choisie en fonction de la température de dégradation des particules de polymères organiques. L'étape d) peut donc être réalisée, selon un mode de réalisation de l'invention, à une température inférieure à 140°C ou comprise entre 100 et 140°C, de préférence inférieure à 130°C. En effet, les particules de polymères organiques graphités ne sont pas dégradées à des températures allant jusqu'à 140°C. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, pour éviter tout risque de dégradation des particules de polymères organiques expansées, la composition peut être préparée à une température inférieure à 100°C. Pour cela, le liant hydrocarboné est mis en émulsion ou fluxé et l'étape c) est réalisée à une température inférieure à 100°C, de préférence à température ambiante. Les particules de polymères organiques expansées non graphitées ont, en général, des températures de dégradation proche de 120°C. Le choix du liant ou de sa mise en forme émulsifié, fluxé sous forme de mousse sera adapté de façon à pouvoir baisser la température de fabrication.

Le procédé comprend de préférence une étape d'enrobage total ou partiel du mélange granulaire par le liant (ou les liants). L'enrobage peut être réalisé à chaud ou à froid, conformément à la norme NF P98-150, délivrant des enrobés dits à chaud ou à froid. Lors de la préparation d'un enrobé à froid, lorsque le liant est mis en émulsion, la technique correspondante porte le nom d'enrobage à l'émulsion.

Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une composition telle que définie précédemment pour la réalisation de couches supérieures de chaussées ayant des propriétés anti-bruit. Les compositions de la présente invention sont particulièrement adaptées à une utilisation en zone habitée, où la circulation des véhicules engendre des bruits de circulation qui peuvent être particulièrement nuisibles pour les riverains.

Ces bruits répétés ont effectivement des conséquences défavorables sur leur sommeil et leur santé, ils peuvent notamment entraîner des troubles physiologiques affectant la respiration, la pression sanguine et le système nerveux. L'utilisation des compositions de l'invention fournit des couches supérieures de chaussées diminuant les bruits engendrés notamment par les moteurs des véhicules et les bruits de contact pneumatiques/chaussée. Les compositions de couches supérieures de chaussées de la présente invention permettent notamment la préparation de couches de roulement telles que définies dans le guide technique Conception et Dimensionnement des Structures de Chaussées du SETRA / LCPC de 1994 et la norme NF P98-150 pour ce qui est des enrobés hydrocarbonés. Ainsi, par couche de roulement, on entend dans la présente invention la couche de matériaux en contact direct avec les pneumatiques des véhicules.

La présente invention a pour autre objet une couche supérieure de chaussée à propriétés anti-bruit à base d'au moins une composition pour couches supérieures de chaussées telle que définie précédemment. La couche supérieure de chaussée a une épaisseur compactée inférieure ou égale 50 mm, mieux allant de 25 à 45 mm et encore mieux allant de 30 à 40 mm.

L'épaisseur totale de la couche supérieure de chaussée de l'invention est fonction du type d'application et de l'effet d'absorption acoustique recherché. La fourchette d'épaisseur optimale pour obtenir une absorption maximale du bruit du trafic routier pour une couche supérieure de chaussée objet de la présente invention est l'intervalle 25 à 45 mm, bornes incluses, plus avantageusement de 30 à 40 mm, avec de préférence une tolérance de -1 cm sur la borne inférieure et +1 cm sur la borne supérieure. La couche supérieure de chaussée de l'invention peut être appliquée sur des supports neufs ou anciens constitués d'un matériau lié avec un liant hydrocarboné ou avec un liant hydraulique. Cette couche présente des propriétés phoniques conduisant à une réduction considérable des émissions sonores induites par le contact pneumatique/chaussée lors du passage d'un véhicule. La granularité particulière des compositions de l'invention conduit, pour des épaisseurs d'application telles que décrites ci-dessus, à des couches supérieures de chaussées ayant un pourcentage de vide préférentiellement supérieur ou égal à 20 0/0 au sens de la norme EN 12697-8. La couche supérieure de chaussée de l'invention a de préférence un pourcentage de vide allant de 25 à 30 % au sens de la norme EN 12697-8. La couche supérieure de chaussée définie ci-dessus peut être préparée selon une technique d'enrobage, c'est-à-dire en utilisant une composition conforme à l'invention préparée par mise en contact des liants avec le mélange granulaire avant application sur le support concerné. Le support sur lequel la couche de l'invention est déposée peut éventuellement avoir subi une étape de préparation connue. Différentes caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront nettement au vu des exemples illustratifs exposés ci-après.35 Exemples 1. Matériaux utilisés 1. Granulats et particules de polymères organiques Distribution granulométrique 0/2 2/4 Filler Polystyrène Polystyrène des Granulats Quenast Quenast Meac expansé expansé graphite Nature des granulats 100 100 100 100 - 8 100 100 100 100 - 6,3 100 100 100 100 - 4 100 87 100 100 - 2 94 14 100 98 - 1 61 4 100 96 - 0,5 38 3 100 1 - 0,25 25 3 100 1 - 0,125 - 2 96 1 - 0,063 12,2 2,2 93 0,5 - Masse volumique apparente 2720* 2720* 2710 - NF EN 1097-6 (kg/m3) Masse volumique vrac ou x x x 20 à 23 25 à 30 apparente (kg/m3) 2. Liant hydrocarboné

10 Le liant hydrocarboné utilisé est un bitume modifié Bitulastic® EB ou EC correspondant à un mélange de bitumes routiers et d'un élastomère thermoplastique de type polystyrène-polybutadiène-polystyrène séquencé additivé par 0,4% d'un additif liquide de type amine permettant d'abaisser la température de fabrication des enrobés. Sa masse volumique réelle est de 1030 kg/m3 mesuré selon la norme la NF EN 15326.

II. Préparation des enrobés et caractéristiques

1. Composition des enrobés et distribution granulométrique Le tableau 1 précise pour chacune des compositions testées, leur composition ainsi que la distribution granulométrique du mélange granulaire.

Pour préparer une composition pour couches supérieures de chaussées selon l'invention, une éprouvette est confectionnée à partir d'une composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné. Une telle éprouvette correspond par exemple à la composition comparative. Le pourcentage de vide géométrique selon l'essai de la presse à cisaillement giratoire (PCG) selon la norme NF EN 1269-31 ainsi que la masse volumique réelle de cette composition d'enrobé ont été déterminés. On obtient à 40 giration un pourcentage de vide de 26,4% et la masse volumique réelle de cette composition d'enrobé est de 2,507 t/m3. Un enrobé préparé à partir de cette composition destiné à être mis en oeuvre sur une épaisseur de 4 cm présentera une teneur en vide de 26,4%. Par conséquent, le volume de particules de polymères organiques expansées (Vppe) à ajouter par tonne de composition d'enrobé pour combler tous les vides de la composition d'enrobés sera : Vppe = (1/2,507) x (26,4/100) = 0,105 m3. Tableau 1 Composition de l'invention Composition comparative (0/4) Composition* (% en masse) - Granulat Filler Meac 0,95 0,95 0/2 Quesnat 11,3 11,39 2/4 Quesnat 82,3 82,54 - Polystyrène expansé graphité 0,25 - - Liant 5,1 5,12 Distribution granulométrique 0,063 (Tamis) 5,1 5,1 0,125 6 6 0,250 7 7 0,5 9 9 1 13 13 2 25 25 4 89 89 6,3 100 100 8 100 100 * % en masse par rapport à la masse total de la composition d'enrobé. 2. Procédé de préparation et caractéristiques

Les enrobés sont préparés selon la norme NF EN 12697-35 dans un malaxeur à 20 une température comprise ente 125°C et 160°C (voir tableau 2) pendant 240 s. Le tableau 2 regroupe les caractéristiques des différents enrobés testés.

Tableau 2 Composition de l'invention Composition comparative (0/4) Température de malaxage °C 130 130 Surface spécifique (m2/kg) 10,05 10,05 Module de richesse K 3,49 3,49 Masse volumique réelle pré-séchée du 2717 2717 mélange granulaire (kq/m3) Masse volumique réelle de l'enrobé 2507 2507 (kg/m3) NF EN 12697-5 de juillet 2003 Méthode C Essai de compactage à la PCG - 31,1 (NF EN 12697-31 et NF EN 12697-8) : - 26,4 - Vides à 10 girations (%) - 25,1 - Vides à 40 girations (%) - 22,2 - Vides à 60 girations (%) - Vides à 200 girations (%) Compactabilité NF EN 12697-10 - 2,92 - K - 37,3 - V(1) % (% de vide pour 1 giration) Les conditions de l'essai PCG sont les suivantes : Type et modèle de PCG 2 ou 3 Vitesse de rotation (t/min) 30 Angle d'inclinaison (°) 0,55 Force F (N) 11 700 Méthode de calibrage Annexe A Hauteur minimale des éprouvettes hmin (mm) 150 Diamètre des éprouvettes D (mm) 150 Pour évaluer les performances d'absorption acoustique des compositions, les enrobés sont préparés selon la norme NF EN 12697-35 dans un malaxeur. Les éprouvettes obtenues sont compactées à l'aide d'une Gyropac jusqu'à obtention de la compacité voulue, c'est-à-dire jusqu'à obtention de la compacité mesurée lors de l'essai PCG. Les propriétés d'absorption acoustique ont été réalisées à l'aide d'un tube d'impédance. Le principe de l'essai fait l'objet des normes NF EN 10534-1 et 2. Le diamètre de moulage des éprouvettes correspond à celui du tube d'impédance. compacité visée = compacité mesurée à l'essai PCG à 40 girations Compositions Composition de l'invention Composition comparative Fréquence de max a 1574 1320 1146 1002 882 1600 1316 1132 1014 898 Valeur de max a 0,954 0,94 0,901 0,88 0,849 0,965 0,931 0,91 0,908 0,86 DL a* 2,1 3 3,3 3,3 2,9 1,9 3,1 3,3 3,3 3 Teneur en vide (%) 28,8 28 27,6 27,5 27 29,7 29,7 28,3 28,2 27,5 Epaisseur (mm) 26 30,8 35,6 40,5 45,4 26,2 31,5 35,9 41 45,7 compacité visée = compacité mesurée à l'essai PCG à 40 girations Composition Composition de l'invention Composition comparative Fréquence de max a 1434 1242 1006 896 1420 1204 1008 862 Valeur de max a 0,876 0,828 0,777 0,752 0,899 0,828 0,821 0,714 DL a* 2,5 2,8 2,8 2,5 2,5 2,9 2,9 2,3 Teneur en vide (%) 24,8 24,3 23,9 23,5 28 25,7 25,8 23,9 Epaisseur (mm) 26 30,9 35,8 40,7 27 31,5 36,8 41 Remarque : La Teneur en vide correspond à la valeur mesurée lors du compactage du corps d'épreuve au Gyropac. On cherche à atteindre une compacité voulue, la plus proche possible de la valeur mesurée à la PCG. Pour les compositions d'enrobés de l'invention, le polystyrène expansé graphité (PSE) vient combler les vides. La mesure de la teneur en vide correspond donc à la teneur en PSE comblant les vides. Pour réaliser cette mesure, on assimile le PSE à du vide. En effet, la masse volumique du PSE étant négligeable par rapport aux granulats, l'erreur de mesure n'est pas significative.

Conclusion : Les exemples comparent, à différentes valeurs de compacité, les performances acoustiques d'une même formule avec et sans billes de polystyrène. On constate que les compositions d'enrobé selon l'invention permettent d'obtenir des performances acoustiques au moins égales et de les pérenniser. Composition de l'invention Composition comparative (0/4) Compacité visée PCG 40 girations PCG 200 girations PCG 40 girations PCG 200 girations DL a* 3,3 2,8 3,3 2,9 Teneur en vide (%) 27,5 24 28,3 25,8 Epaisseur (mm) 35-40 30-35 35-40 30-3520

Claims

REVENDICATIONS1. Composition d'enrobé bitumineux comprenant un mélange granulaire et au moins un liant hydrocarboné caractérisée en ce que : a) le mélange granulaire vérifie les conditions suivantes : - 0 à 25% en masse des constituants du mélange granulaire sont des granulats 0/2 mm - 70 à 95% en masse des constituants du mélange granulaire sont des granulats 2/4 mm et/ou 4/6 mm, b) la composition comprend en outre des particules de polymères organiques expansées.
2. Composition d'enrobé bitumineux selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules de polymères organiques expansées comprennent des microparticules de graphite.
3. Composition d'enrobé bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules de polymères organiques expansées ont une masse volumique apparente comprise entre 15 et 50 kg/m3.
4. Composition d'enrobé bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules de polymères organiques expansées ont une granulométrie comprise entre 1 et 4 mm.
5. Composition d'enrobé bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules de polymères organiques expansées représentent 0,1 à 1 % en masse par rapport à la masse totale de la composition d'enrobé.
6. Composition d'enrobé bitumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mélange granulaire comprend : - 10 à 15% de granulat 0/2 et - 85 à 90 % de granulats 2/4.
7. Procédé de préparation d'une composition pour couches supérieures de chaussées selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : a) confection d'une éprouvette à partir d'une composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné, b) détermination : - du pourcentage de vide géométrique selon l'essai de la presse à cisaillement giratoire (PCG) selon la norme NF EN 1269-31 pour une composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné, - de la masse volumique réelle selon la norme NF EN12697-5 de la composition d'enrobé comprenant un mélange granulaire et un liant hydrocarboné,c) calcul du volume de particules de polymères organiques expansées à ajouter pour combler tout ou partie des vides de la composition d'enrobé en fonction de la masse volumique réelle et du pourcentage de vide géométrique, d) mélange du liant ou des liants, du mélange granulaire et des particules de polymères expansées selon le volume déterminé à l'étape b).
8. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour la réalisation de couches supérieures de chaussées ayant des propriétés antibruit.
9. Couche supérieure de chaussée à propriété anti-bruit à base d'au moins une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
10. Couche supérieure de chaussée selon la revendication 9, ayant une épaisseur compactée inférieure ou égale 50 mm, mieux allant de 25 à 45 mm et encore mieux allant de 30 à 40 mm.15