Avec le développement rapide récent des travaux de construction routière, la technologie des structures en béton bitumineux a connu des progrès rapides et a permis d'atteindre un grand nombre de réalisations techniques abouties et excellentes.
Actuellement, le béton bitumineux est largement utilisé dans la construction routière, ce qui souligne son importance dans les projets de construction. Cependant, malgré les progrès réalisés, il convient de prendre conscience de la gravité croissante des problèmes de déformation et de dégradation des chaussées en béton bitumineux.
Les nids-de-poule et les déformations importantes de la chaussée peuvent avoir un impact significatif sur la sécurité routière.Fibre de basalte en brins hachésIl s'agit d'un nouveau type de matériau fibreux, grâce à ses propriétés mécaniques uniques, sa bonne stabilité et son rapport coût-performance élevé, ce qui en fait un excellent matériau de renforcement pour le béton.
Performance defibres de basalte hachées
La fibre de basalte coupée est une fibre minérale inorganique d'une longueur inférieure à 50 mm, découpée dans le substrat de fibre de basalte correspondant et pouvant être dispersée uniformément dans le béton.
Fibre de basalte en brins hachésLe basalte court présente d'excellentes propriétés, notamment une résistance à la traction axiale et un module d'élasticité élevés (2250-2550 MPa pour la résistance à la traction et plus de 78 GPa pour le module d'élasticité). Il offre une résistance exceptionnelle aux hautes températures, permettant un fonctionnement continu entre -269 et 650 °C. Sa haute résistance à la corrosion et sa stabilité chimique en milieux corrosifs (acides, bases, solutions salines) lui confèrent une excellente résistance à la corrosion alcaline, notamment dans les solutions alcalines saturées, le ciment et autres milieux alcalins. Le taux de rétention de la résistance à la rupture d'un fil unique est supérieur à 75 %. Compatible avec les adhésifs inorganiques, le basalte court présente un taux d'absorption d'humidité inférieur à 1 % et une capacité d'absorption constante dans le temps, ce qui témoigne de sa stabilité, de sa longue durée de vie et de son respect de l'environnement. Enfin, il offre de bonnes performances d'isolation, une filtration à haute température, une résistance aux radiations et une bonne perméabilité aux ondes. Le tableau 1 présente les indicateurs de performance technique des fibres de basalte coupées.
Analyse de l'application de fibres de basalte coupées dans les chaussées en béton bitumineux
Fibre de basalte en brins hachésLe béton bitumineux est principalement fabriqué en ajoutant des fibres de basalte hachées dans une proportion appropriée aux matériaux de béton bitumineux destinés aux revêtements routiers, et en les mélangeant dans des conditions strictes de rapport de mélange, de température, d'humidité, de temps de mélange et autres.
Comme chacun sait, outre les fibres de basalte, des matériaux fibreux tels que les fibres de polyester, de bois et de laine minérale peuvent être utilisés comme matériaux de renforcement dans le béton bitumineux. Cependant, leur utilisation depuis de nombreuses années a révélé certains problèmes liés à leur emploi dans ce type de béton, notamment une faible résistance au vieillissement, un faible effet de renforcement et des risques pour la santé humaine.
L'apparition des fibres de basalte coupées a comblé une lacune tant au niveau des matériaux que des méthodes, résolvant efficacement les problèmes existants dans les chaussées en béton bitumineux et contribuant grandement à leur promotion. Son rôle dans les chaussées en béton bitumineux se manifeste sous les aspects suivants :
(1) Les fibres de basalte coupées, en raison de leur faible absorption d'eau, peuvent être ajoutées au béton bitumineux pour augmenter l'épaisseur du revêtement bitumineux, le rendant moins sujet à la fissuration et à l'instabilité de la plateforme routière en raison de l'absorption d'eau et de l'expansion.
(2) Les fibres de basalte coupées peuvent non seulement tirer parti de leur module élevé et de leur résistance à la traction, tout comme les fibres d'acier, pour empêcher l'expansion des fissures après leur apparition, mais aussi éviter les situations où les fibres d'acier ont tendance à s'agglomérer pendant le mélange, ce qui n'est pas propice au pompage et rend le processus de construction complexe.
(3) La fibre de basalte hachée est une fibre typique pour l'acide nitrique, présentant une bonne compatibilité. Grâce à sa surface duveteuse, elle absorbe l'asphalte, ce qui permet une répartition homogène de la fibre dans le béton et la formation d'une couche d'interface solide. Ceci améliore la résistance au vieillissement et la durabilité du revêtement en béton bitumineux.
(4) Les fibres de basalte coupées présentent une excellente résistance à la température et à la déformation. Leur plage de températures de fonctionnement s'étend de -270 °C à 651 °C, et elles conservent leur stabilité même à haute température. Elles empêchent également le glissement des éléments minéraux dans le béton, renforcent sa stabilité et améliorent efficacement la résistance à l'orniérage des chaussées en béton bitumineux sous haute température.
De plus, les fibres de basalte coupées présentent également une excellente résistance aux basses températures, notamment pour améliorer la résistance à la fissuration à basse température des chaussées en béton bitumineux.
L'ajout de fibres de basalte coupées au béton bitumineux permet d'améliorer la résistance aux chocs, l'orniérage et les propriétés mécaniques des chaussées en béton bitumineux. Plus précisément, ces fibres jouent un rôle crucial dans l'amélioration de la résistance à la fissuration, de l'étanchéité, de la durabilité, de la résistance aux chocs, de la résistance à la traction et de l'esthétique des chaussées en béton bitumineux.
Méthodes de construction et précautions pourfibres de basalte hachéesbéton asphalté
(1) Température de construction
La température de mise en œuvre du béton bitumineux à fibres de basalte (fibres courtes) ne doit pas être trop basse, car ces fibres augmentent la viscosité du bitume. Par conséquent, la température de mise en œuvre de ce type de béton doit être supérieure à celle d'un béton bitumineux ordinaire, sous peine de provoquer un mélange hétérogène.
(2) Contrôle de la qualité de la construction
Le contrôle de la qualité de la construction du béton bitumineux à fibres de basalte et à brins coupés doit porter une attention particulière au contrôle de la qualité du processus d'inspection, de mesure et de mélange de chaque composant du béton à fibres de basalte et à brins coupés.
Lors de la construction, la quantité de fibres de basalte courtes doit être choisie dans une fourchette raisonnable, en fonction des exigences techniques. Comme ces fibres ne réagissent pas avec les autres composants du béton ni avec les adjuvants, leur teneur ne modifie pas la composition du béton initial.
Durant la construction, la qualité des différents matériaux entrant dans la composition du béton armé de fibres de basalte coupées doit être calculée et déterminée en fonction des proportions du mélange et de la quantité de mélange utilisée en une seule fois. He Junyong, Tian Chengyu et leurs collaborateurs ont étudié les proportions optimales du mélange de béton armé de fibres de basalte par la méthode des plans d'expériences orthogonaux. Cinq facteurs ont été retenus comme principaux facteurs expérimentaux : la teneur en fibres, le rapport eau/ciment, la teneur en cendres volantes, le taux de sable et la consommation unitaire d'eau.
Le tableau 2 présente les proportions optimales du mélange de béton renforcé de fibres de basalte obtenues par l'expérience.
Des expériences ont montré que plus le taux de fibres de basalte coupées est élevé, meilleure est la résistance à la fissuration du béton, à 1,2 kg/m³. Dans une certaine plage, la résistance à la compression du béton augmente avec l'augmentation de la teneur en fibres de basalte coupées, puis diminue et augmente de manière courbe.
(3) Séquence et méthode d'alimentation
Dans le processus de mélange defibres de basalte hachéesPour le béton bitumineux, l'ordre d'incorporation des fibres de basalte coupées doit être respecté. Lors de leur utilisation, ajoutez les fibres de basalte coupées en même temps que les granulats, comme le sable et les graviers. Il est préférable d'ajouter le sable et les graviers simultanément. Incorporez les fibres de basalte coupées au sable, puis ajoutez le bitume et mélangez à l'état humide.
L'ajout de fibres peut se faire manuellement ou automatiquement. L'ajout manuel consiste à incorporer manuellement des fibres de basalte coupées et pesées après l'introduction des granulats chauds dans la cuve de malaxage. Cette méthode présente toutefois des inconvénients : une forte intensité de main-d'œuvre, une faible homogénéité de malaxage et la nécessité d'adapter le temps de malaxage aux conditions réelles pour assurer une dispersion plus homogène des fibres dans le béton bitumineux.
L'alimentation automatique consiste à utiliser un doseur de fibres de basalte pour mesurer automatiquement la quantité de matériau à ajouter et l'introduire dans la cuve de mélange avec les granulats chauds. Ce doseur présente des avantages tels que le dosage automatique, le pré-broyage et un système de transport pneumatique, et permet un ajout de fibres pratique, rapide et précis. En pratique, le choix de la méthode la plus appropriée doit être adapté aux spécificités du chantier.
(4) Précautions de pavage
Il convient tout d'abord de veiller à la propreté de la surface à paver ; ensuite, préchauffer la plaque de lissage de la machine à paver à 120 °C, tout en contrôlant la vitesse de pavage à environ 3 à 4 mètres par minute ; le coefficient de desserrage doit être déterminé à partir d'un essai de pose réalisé sur le chantier ; la température de pavage doit être maintenue à 160 °C.
(5) Mise en forme et durcissement
Béton mélangé avecfibres de basalte hachéesLe moulage ne doit pas présenter d'exigences particulières, si ce n'est celle d'assurer un compactage complet du béton bitumineux. Ce compactage doit être maximal à haute température.
Exemples d'applicationfibres de basalte hachéesen chaussée en béton bitumineux
Le raccordement de l'échangeur de Haining sur l'autoroute Jiashao (avec une structure de chaussée composée d'une base de 20 cm en gravier concassé stabilisé au ciment et de couches de 6 cm (AC-20C) et 4 cm (AC-16C) en béton bitumineux) et de la route provinciale 08 a été approuvé par le Bureau municipal des sciences et technologies de Haining. Afin d'explorer des méthodes scientifiques et efficaces pour améliorer la résistance à l'orniérage de la chaussée, garantir la sécurité et le confort de la route, et traiter l'orniérage de manière simple et pratique, avec un délai de construction court et des coûts d'entretien réduits, des essais de cure ont été menés sur un béton bitumineux modifié avec des fibres de basalte coupées.
Du point de vue de l'effet du traitement, l'ajout de fibres de basalte coupées améliore considérablement la stabilité à haute température du revêtement en béton bitumineux, renforce la durabilité du revêtement, prolonge sa durée de vie et réduit l'apparition d'ornières secondaires, offrant ainsi une garantie solide pour la sécurité de conduite.
Conclusion
Fibre de basalte en brins hachésGrâce à leurs propriétés mécaniques uniques, leur bonne stabilité et leur faible coût, les fibres de basalte constituent un excellent matériau de renforcement pour le béton. Les perspectives d'application du béton bitumineux renforcé par des fibres de basalte coupées sont très vastes. Ce matériau présentera des avantages économiques et sociaux indéniables et deviendra sans aucun doute l'un des principaux matériaux de construction pour les autoroutes et autres infrastructures routières.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
Tél. : +86 18683776368 (également sur WhatsApp)
Tél. : +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresse : N° 398, New Green Road, Xinbang Town, district de Songjiang, Shanghai
Date de publication : 13 mars 2024