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Enrobé à chaud
Définition
Un enrobé est un recouvrement fin de granulats qui sont des granites 0/10, par des bitumes de classe 35/50. Le recouvrement se fait par malaxage à chaud dans une centrale d’enrobage.
Fabrication
Préchauffage
Le bitume de classe 35/50, utilisé pour la fabrication de l’enrobé, est préchauffé dans un fondoir à bitume de capacité 5000 l. Le bitume chauffé est pompé par une pompe à liant avec chauffage au moment du malaxage. Si la quantité de bitume nécessaire pour fabriquer une gâchée d’enrobé est atteinte, le bitume est reconduit dans le fondoir et ne récircule qu’à l’arrivée des granulats.
Prédosage
La production commence dans un prédoseur à quatre compartiments. Une chargeuse alimnente les 3 compartiments du prédoseur avec des granites concassés de granulométrie 0/4, 4/6, 6/10. Le prédoseur est un des organes essentiels puisqu’il règle la quantité des granulats.
Ses 4 compartiments ont une forme trapézoïdale, muni chacun d’un extracteur à tambour et une ouverture réglable selon le dosage à granulats nécessaire. Le débit Q en tonne par heure de chaque extracteur peut être vérifié par l’expression suivante : 𝑄 (𝑘𝑖𝑙𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑚𝑒𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒)=𝑣×ℎ×𝑙×𝑑
Où : v : vitesse linéaire du tapis (m.s-1);
h : hauteur de l’ouverture (m) ;
l : largeur du tapis (m),
d : densité du granulats (kg/m3)
Le calibrage se fait manuellement à l’aide d’un levier dont chaque déplacement correspond à une valeur recommandée par le Service Technique.
Les 4 tambours de l’extracteur sont reliés entre eux par un arbre à embrayage. Les granulats extraits sont ensuite acheminés par un tapis à rouleau vers le tambour sécheur.
Séchage
Les granulats prédosés sont introduites par le biais d’un tapis enfourneur dans le tambour sécheur. Ce tambour est équipé d’un brûleur à gasoil qui produit de la flamme longue et dure. Puisque le tambour tourne, les granulats sont relevés puis retombés en rideau dans la flamme qui les sèche.
Dépoussiérage
Comme le séchage produit beaucoup de poussière qui ne doit pas être jetée dans l’atmosphère, un système de dépoussiérage est installé à côté du tambour sécheur. Ce système de dépoussiérage est équipé de deux cyclones dont l’une arrête les grosses particules de fines et les renvoie au malaxeur via un vis-d’Archimède ou vis sans fin. Le second cyclone à lame d’eau récupère les fines inférieures à 80 μm qui ne sont pas interceptées par le premier et le renvoie dans un bassin de décantation. L’eau, après décantation de la boue, est réaspirée dans l’hydrocyclone. Après traitement des poussières, la fumée dégagée par la centrale d’enrobage est de couleur blanche, mais qui n’est que de la vapeur d’eau.
Pesage
En sortant du tambour sécheur, les granulats séchés sont dirigés vers une balance qui les pèse. La portée est indiquée sur le cadran de lecture. Un système pendulaire avec levier ouvre les valves de conduit de bitume dès que la quantité est atteinte.
Malaxage
C’est ici que se passe l’enrobage proprement dite. Une fois que les granulats sont séchés, ils atteignent une température de 150 à 160 °C. Le malaxeur est constitué d’une trémie blindée à l’intérieur de laquelle se trouvent deux bras rotatifs munis de palettes. La rotation dans des sens opposés de ces deux bras permet de mélanger les granulats, le bitume et les fines jusqu’à l’obtention d’un mélange homogène.
Stockage
Le mélange obtenu est transporté par un skip avec une capacité de 250 kg vers un silo de stockage qui stocke temporairement l’enrobé. Le camion qui transportera l’enrobé est parqué en dessous du silo et lorsque le tonnage à emporter est atteint, on ouvre le silo. Le chargement se fait quelques heures avant la mise en oeuvre sur le chantier pour garder la température car si la température diminue, l’enrobé n’est plus utilisable.
Formulation de l’enrobé
Il existe plusieurs classes d’enrobé telles que le BBM ou béton bitumineux mince dont l’épaisseur moyenne de mise en oeuvre est comprise entre 30 et 50 mm, le BBDr ou béton bitumineux drainant dont le pourcentage de vide et la forme des vides sont tels que les eaux pluviales peuvent circuler dans les vides communiquants, le BBSG ou Béton bitumineux semi-grenu utilisé pour la réalisation des couches de liaison ou des couches de roulement pour des chaussés à trafics moyen ou fort.
Ce qui nous intéresse ici c’est cette dernière classe destinée à la fabrication des couches de roulements.
Constituant du béton bitumineux semi-grenu
Agrégats
Les agrégats utilisés sont des granites et migmatites concassés au PK 13, avec une granulométrie de 0/4, 4/6 et 6/10, leur pourcentage respectif étant de 34, 27 et 33 %.
Bitume
Le bitume utilisé est de classe 35/50, fabriqué et mis en containeur en Afrique du Sud par TERMCOTANK qui dispose déjà d’un circuit de chauffage. On utilise 5,5 % de ce bitume pour faire une enrobé.
TPH
C’est un amidoamine fabriqué par CHEMORAN qui est utilisé pour dopé le bitume de l’enrobé. 0,3 % de TPH est suffisante pour doper une bitume 35/50.
Filler
1 % de filler ou fines de granite sont introduits par l’intermédiaire d’un vice sans fin transportant des fines depuis le dépoussiérage jusqu’au tambour sécheur dans le but d’améliorer l’adhésivité et la compacité de l’enrobé.
Le BBSG est donc constitué par 34 % de sable de granite de granulométrie 0/4, 27 % de 4/6 et 33 % de gravillon 6/10. 5% de l’enrobé est constitué par du bitume pur de classe 35/50 dopé à 0,3 % de TPH. Pour produire 70 tonnes de BBSG, il faut sécher 66 tonnes de granulat dont la répartition est la suivante :
– 24 tonnes de sable 0/4 ;
– 19 tonnes de 4/6 ;
– 23 tonnes de 6/10.
Ces 66 tonnes de granites sont enrobées avec 3,5 tonnes de bitume et 10 litres de TPH.
L’enrobé obtenu devra avoir la spécification exigée par la norme européenne des bétons bitumineux, sinon la production est classée non conforme et à refaire avec modification des réglages.
– Bitume : 35/10
– Classe granulométrique : 0/10
– Utilisation : couche de roulement ou de liaison
– Température d’enrobage : 150 °C
– Teneur en liant : 5 % de bitume dopé à 0,3 % de TPH
– Tenue à l’eau : TTSR 70
– Résistance à l’orniérage : inférieur ou égal à 10 % à 60 °C, 30000 Cycles ; Vi= 5% ; Vs = 8%.
CARACTERISTIQUES DU GRANULAT
Pétrographie de la roche exploitée
La carrière PK 13 se trouve sur la formation magmatique d’Antananarivo, pas loin de la formation granitique d’Ambatomiranty. Mais la roche exploitée varie entre le granite et la migmatite à texture équante sans orientation. Sa structure est grenue. C’est une roche leucocrate de couleur gris blanchâtre. Souvent, on rencontre des granites migmatitiques. Le granite est formé par du quartz, du feldspath potassique, de plagioclase, et parfois d’amphibole.
Granite
Le granite est une roche magmatique plutonique, c’est-à-dire formé par cristallisation lente d’un magma à une certaine profondeur (roches endogènes), et est en général grenu, à texture équante, de teinte claire (blanche, grise ou rose) et homogène dans de grands volumes. Le granite est constitué essentiellement à 80 % de quartz xénomorphe, de feldspath alcalin et de plagioclase. Parfois le mica, l’amphibole, ou la tourmaline sont présents dans le granite à titre de minéraux accessoires [6].
La densité du granite varie de 2,63 à 2,75. Sa force d’écrasement va de 1 à 14 kg/cm2. Le granite est plus résistant que le grès, que le calcaire et le marbre, et il est donc difficile à extraire. C’est une pierre de construction importante, les granites de meilleures qualités étant très résistants à la désagrégation. [7]
Migmatite
C’est un mélange de roches de types granite et gneiss, celui-ci en général à grain grossier et à foliation souvent peu marquée ou confuse avec quartz, microcline et oligoclase, myrmékites fréquents, et selon les cas biotite, muscovite, andalousite, sillimanite, cordiérite, grenat. Cette roche est à la limite des roches métamorphiques catazonales et des roches magmatiques, et leur genèse est liée à une anatexie (fusion) partielle. Certaines parties de la roche fondent et constituent alors le mobilisât (magma à composition granitique), d’autres restent solides (le restât ou les restites) [6].
Caractéristiques mécaniques et physiques du granulat
La détermination de l’aptitude d’une roche à se transformer en granulats implique un ensemble d’essais normalisés sur la roche concernée.
L’essai au laboratoire permet de déterminer les caractéristiques du granulat.
Granulométrie
La granulométrie qui repose sur la détermination des grandeurs du granulat exige l’analyse granulométrique, une opération permettant d’arranger les grains constituant un granulat dans une classe granulaire c’est-à-dire une fourchette de dimension différente. La classification est établie en connaissant la granularité qui est la répartition dimensionnelle des grains.
Principe de l’analyse granulométrique
L’opération se fait par tamisage à l’aide d’une série de tamis normalisés [8]. Ces tamis possèdent une maille carrée et sont en progression géométrique de raison Q 𝑄=10110⁄≈1,259 >1
Pour N nombre de tamis utilisés, il donne lieu à N+1 fractions granulométriques comprises entre la plus petite dimension d et la plus grande D. Les grains retenus par les tamis sont appelés refus et les grains passant au travers s’appellent les tamisâts. Le pourcentage de tamisât cumulé est donné par la relation suivante : % 𝑇𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é=100 %−% 𝑅𝑒𝑓𝑢𝑠 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é
Avec : % 𝑅𝑒𝑓𝑢𝑠 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é=𝑃𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑢𝑠 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é𝑃𝑜𝑖𝑑𝑠 é𝑐ℎ𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛×100
Les pourcentages des tamisâts cumulés sont rapportés sur un repère semi-logarithmique dont, sur l’abscisse les dimensions des mailles (échelle logarithmique) et en ordonnée les pourcentages (échelle arithmétique). La courbe ainsi obtenue est de la forme % 𝑇𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎𝑡 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é=𝑓[log(𝑑)]
Objectif de l’analyse granulométrique
Il est nécessaire de faire une analyse granulométrique afin d’observer et de garder l’homogénéité du granulat. Par exemple, le taux des fines passant dans une maille de 0,08 mm dans les bétons hydrauliques ou bitumineux doit être inférieur ou égal à 12 %. L’excès en fines nécessite beaucoup d’eau tandis que son absence diminue les résistances mécaniques du béton.
Masse volumique
On appelle masse volumique d’un matériau, le quotient de la masse du matériau par son volume.
On définit, suivant l’état du matériau :
la masse volumique absolue (spécifique) du solide, 𝜌𝑆=𝑀𝑆𝑉𝑆
la masse volumique naturelle (humide) à la réception du matériau, 𝜌ℎ=𝑀ℎ𝑉𝑡
la masse volumique sèche 𝜌𝑑=𝑀𝑆𝑉𝑡
la masse volumique saturée (après saturation des granulats) : 𝜌𝑠𝑎𝑡=𝑀𝑆𝑎𝑡𝑉𝑡
Avec MS la masse du matériau sec, VS le volume des grains après broyage, Vt le volume de l’échantillon, Mh la masse naturelle, Msat la masse de l’échantillon saturé.
La masse volumique joue un rôle important dans la détermination des autres essais.
Résistance au polissage
La résistance au polissage des granulats est déterminée en faisant l’essai au coefficient de polissage. Cet essai est appelé essai CPA défini par la norme EN 1097-8 [9]. Il repose sur la mesure de la résistance des gravillons et cailloux à l’action de polissage exercée par les pneus automobiles dans des conditions similaires à celles qui règnent à la surface d’une route.
L’essai est effectué sur des granulats passant au travers d’un tamis de 10 mm et retenus sur une grille de 7,2 mm et se déroule en deux parties. Il consiste à mettre les éprouvettes sous une action de polissage dans une machine de polissage accélérée. L’état de polissage atteint par chaque éprouvette est mesuré en procédant à un essai de frottement, le CPA étant ensuite calculé à partir des mesures du frottement.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : CONTEXTES GENERAUX
I.1. Présentation de Colas Madagascar
I.2. Description du site PK 13
I.3. Différents postes au site PK 13
II.1. Granulats
II.2. Revêtement routier
II.3. Béton bitumineux
III.1. Définition
III.2. Enrobé à froid stockable (COMPOMAC)
III.3. Enrobé à chaud
DEUXIEME PARTIE : CONDITIONS REQUISEs POUR LA FABRICATION DES GRANULATS
IV.1. Pétrographie de la roche exploitée
IV.2. Caractéristiques mécaniques et physiques du granulat
II.3. Caractéristiques chimiques
IV.3. Caractéristiques intrinsèques
V.1. Méthode d’exploitation à ciel ouvert
V.3. Remise en état du site
TROISIEME PARTIE : TECHNIQUE DE FABRICATION DE GRANULAT
VI.1. Foration de trou
VI.3. Chargement des trous
VI.4. Choix de l’explosif
VI.5. Raccordement
Chapitre VII : PARAMETRAGE TECHNIQUE DU TIR
VII.1. Objectif du tir
VII.2. Conception de la géométrie de tir
VII.3. Mesure technique
VII.4. Sécurité du personnel et des engins
Chapitre VIII : FRAGMENTATION ET CLASSIFICATION
VIII.1. Théorie de la fragmentation
VIII.2. Technologie de fragmentation
Chapitre. IX : Calcul de production
IX.1. Débit
IX.2. Temps de production
IX.3. Productivité
IX.4. Justification du choix des appareils de fragmentation
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
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