Étude de faisabilité et développement d'une procédure de récupération et de réhabilitation des abrasifs routiers en vue de leur utilisation

Résumé

Cette thèse à caractère expérimental s’inscrit dans le contexte de la recherche, de l’identification et de la validation de solutions pratiques et économiques qui permettraient de réutiliser des millions de tonnes de matériaux granulaires d’abrasifs épandus chaque année au Québec pour assurer la sécurité des transports en période hivernale. A ce titre, il est bien entendu que ces solutions doivent se conformer à la Politique québécoise de gestion de matières résiduelles qui s’y applique puisqu’il s’agit de réutilisation des ressources naturelles exploitées. Quoique cette thèse s’arrime et résume un état de l’art plutôt modeste sur ce sujet, elle a permis de mettre en évidence et de comparer, pour une première fois, certaines caractéristiques physiques et chimiques des abrasifs avant et après un cycle hivernal. Elle a permis également d’identifier une solution valable et pratique de décontamination rendant les abrasifs récupérés, après un cycle hivernal, aptes à une réutilisation au sein de la D.T du MTQ de l’Outaouais ainsi de la ville de Granby. Elle se penche donc, dans un premier temps, sur l’évaluation de la nature et du degré de la contamination des abrasifs et porte un jugement sur leur milieu récepteur qu’est la chaussée après un cycle hivernal. A cet effet, la caractérisation chimique des prélèvements effectués dans deux régions administratives et géologiques différentes du Québec, permet de constater et d’asseoir peut-être la similitude de la nature de leur contamination, et de justifier d’en poser au moins l’hypothèse. Et c’est là une autre contribution. En effet, il ressort de l’analyse expérimentale que l’exposition de ces abrasifs à l’environnement des chaussées les a contaminés aux hydrocarbures C10-C50 et à certains métaux, principalement le zinc, le cuivre et le plomb. Cette étude expérimentale pionnière a également révélé que la répartition des métaux concernait toutes les fractions granulaires des résidus mais toutefois avec une prédominance marquée pour les fines < 80 μm et le fuseau 630 μm-2.5 mm. Cette thèse a finalement dégagé que les abrasifs sont également contaminés par des matières organiques, animales et végétales et des poussières, d’où encore la nécessité de les nettoyer avant réutilisation. Elle se penche, dans un second temps sur l’évolution des propriétés intrinsèques et mécaniques des abrasifs après leur nettoyage. Le comportement des abrasifs montre une dégradation de leurs propriétés intrinsèques, due essentiellement à une transformation de leur fuseau granulométrique qui rétrécit, laquelle résulte des efforts principalement de compression entre le passage du trafic et la chaussée, notamment sous l’effet combiné du passage des roues des véhicules et de plusieurs autres paramètres tels que l’eau et le contact avec d’autres matériaux. Il n’en demeure pas moins qu’ils conservent toutefois des propriétés mécaniques qui les classent dans la catégorie 1 des matériaux fins de la norme NQ 2560-11/2002. La granularité des abrasifs lavés permet ainsi de les classer dans le fuseau AB-10 de la norme NQ 2560-114-VI/2002 et sont de ce fait, adaptés pour être possiblement réutilisés comme abrasifs composés de granulats concassés, pour un autre cycle hivernal. De plus, les résultats des essais effectués permettent de classer les abrasifs dans la catégorie 3 des «Lignes directrices relatives à la gestion de béton, de brique, d’asphalte et de pierre de taille ». Cette classification ouvre la voie à un certain nombre de possibilités de réutilisation d’autant plus qu’il ressort dans cette analyse expérimentale que leur potentiel de lixiviation est faible, laquelle avait toutefois été établi dans l’état de l’art. Cette étude a enfin recherché, dans un troisième temps, les différentes possibilités de réutilisation des abrasifs en accord avec les lois, les normes et les règlements en vigueur au Québec. Deux applications dans les enrobés sont à ce titre réalisées. Le premier mélange bitumineux est formulé et produit avec succès, soit un enrobé EB 10-S avec un apport atteignant 60% d’abrasifs. Le second mélange formulé et produit est un enrobé GB 20 avec un apport de 35% d’abrasifs. Quoique les deux formulations aient passé les exigences associées aux essais de compression, la seconde formulation a échoué aux exigences de la norme associée à l’orniéreur. Il n’en demeure pas moins qu’avec des teneurs moindres, la réutilisation dans les enrobés demeure une alternative économiquement supérieure et beaucoup plus avantageuse que l'enfouissement.

Date	29 févr. 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Gabriel J. Assaf (Directeur(-trice))