DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[0001] La présente invention concerne un procédé de rodage de l'état de surface d'une piste d'essai pour véhicules, ladite piste étant en enrobé bitumineux, comprenant la mise à disposition d'une machine de traitement comprenant une tête rotative portant au moins un élément de frottement pour modifier l'état de la surface de ladite piste d'essai, la mise en place sur la machine de traitement d'au moins un disque abrasif rotatif et le traitement de la surface à modifier.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] Les fabricants de revêtements routiers développent continuellement de nouveaux produits afin d'améliorer la qualité des routes. De façon générale, on vise à augmenter la durabilité des revêtements ainsi que leurs qualités mécaniques en vue de l'obtention d'une meilleure tenue de route des véhicules. Dans ce but, on cherche donc le plus souvent à augmenter le coefficient de frottement du revêtement.

[0003] De leur côté, les constructeurs et les équipementiers automobiles doivent pouvoir tester leurs véhicules et composants dans des conditions les plus réalistes et répétitives possibles. En particulier, en ce qui concerne les pneumatiques, les règlements R1 17 et R228 de l'Union Européenne précisent dans leur Annexe 5 la méthode de mesure de l'indice d'adhérence sur sol mouillé des pneumatiques. Cette méthode prévoit notamment que le coefficient moyen de force de freinage maximal d'un pneumatique d'essai doit être compris dans des plages spécifiques de valeurs. Certaines normes prévoient ainsi des valeurs de coefficient de frottement pour les revêtements des pistes sur lesquelles les essais sont effectués. [0004] Du fait des qualités sans cesse améliorées des revêtements neufs d'une part, et des objectifs de réaliser des essais représentatifs de conditions routières sur des revêtements plus anciens, les pistes d'essais nouvellement construites peuvent ne pas respecter certaines exigences en regard du coefficient de frottement. Diverses approches ont donc été tentées afin de traiter la surface des revêtements neufs des pistes afin de les rendre rapidement conformes, à des coûts acceptables. Les méthodes connues sont essentiellement basées sur le principe suivant : faire frotter un patin de gomme avec ou sans ajout de particules abrasives pour aboutir à l'usure du sol.

[0005] Compte tenu des surfaces importantes à traiter, le procédé doit être simple, efficace, et adaptable à de longues pistes. A ce jour, aucune méthode véritablement concluante n'est disponible.

[0006] Les machines de polissage sont également bien connues. Par exemple, le document US20070272223 décrit une machine de polissage comprenant une surface de frottement rotative pourvue de poils. Ces poils peuvent être couverts de particules abrasives telles que par exemple du carbure de silicium. Ce type de machine est utilisé par exemple pour polir des sols de béton.

[0007] Le document WO20051 13198 illustre un exemple de brosse de polissage comprenant des poils incrustés de particules abrasives métalliques. Ces poils abrasifs sont par exemple utilisés afin de polir des sols de béton.

[0008] Il subsiste un besoin pour établir un procédé permettant de roder une piste d'essai neuve dont le coefficient de frottement du revêtement ne permet pas d'effectuer des essais représentatifs.

[0009] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. EXPOSE DE L'INVENTION

[0010] L'objectif principal de l'invention consiste à définir un procédé de traitement de surface permettant d'abaisser le niveau d'adhérence d'une piste d'essai neuve pour l'amener dans une cible déterminée, comme par exemple une cible prévue par la réglementation en vigueur.

[0011] Pour ce faire, l'invention prévoit un procédé de rodage de l'état de surface d'une piste d'essai pour véhicules en enrobé bitumineux, comprenant les étapes suivantes :

- mise à disposition d'une machine de traitement comprenant une tête rotative portant au moins un élément de frottement, pour modifier l'état de la surface de ladite piste d'essai ;

- mise en place sur la machine de traitement d'au moins un disque abrasif rotatif ;

- mise en œuvre de déplacements de la machine de traitement sur la piste d'essai de façon à réduire le coefficient de frottement pour atteindre un niveau de frottement correspondant à une valeur cible.

[0012] Ce procédé permet de modifier les caractéristiques de frottement de la piste en vue d'obtenir une plage de caractéristiques déterminées, par exemple des caractéristiques d'adhérence spécifiques sur sol mouillé..

[0013] Il est à noter que ce procédé n'a pas d'influence significative sur la profondeur des macro textures (PMT, selon la norme EN13036-1 ) et par conséquent n'affecte pas les caractéristiques de drainage. Tel que décrit plus loin dans ce document, les autres tests expérimentés ont tous un impact négatif concernant ce descripteur.

[0014]Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé comprend une étape préalable de préparation consistant à éliminer le liant bitumineux en surface des granulats par hydro décapage. Une telle étape permet l'obtention de résultats favorables avec des délais de mise en œuvre réduits. [0015] Selon un mode de réalisation avantageux, l'élément de frottement est un disque abrasif à poils imprégnés de particules abrasives.

[0016] Les poils ont avantageusement une hauteur supérieure à 15 mm.

[0017] Le facteur de forme des poils est avantageusement compris entre 1/50 et 1/10, et plus préférentiellement entre 1/40 et 1/30.

[0018] Par exemple, la hauteur des poils est avantageusement inférieure à 60 mm. Le diamètre des poils est avantageusement compris entre 2 et 4 mm.

[0019] De manière inattendue, cette configuration permet l'obtention de résultats particulièrement avantageux. L'outil utilisé permet d'effectuer un travail sur tout le pourtour des agrégats, et non seulement leur surface supérieure.

[0020] De manière avantageuse, les particules abrasives des poils sont de type carbure de silicium (SiC), céramiques ou carbure de tungstène.

[0021] Ces particules, recouvrant ou noyées dans les poils ou filaments, permettent d'interagir de façon optimale avec les agrégats du revêtement.

[0022] Selon un mode de réalisation avantageux, la vitesse de rotation des disques rotatifs est comprise entre 1000 et 1500 tours/minute et plus préférentiellement de sensiblement 1200 tours/minute.

[0023] Selon encore un mode de réalisation avantageux, la vitesse de déplacement de la machine est comprise entre 0,5 et 15 mètres/minute et plus préférentiellement entre 5 et 10 mètres/minute.

[0024] Le fait que le frottement soit généré par des disques rotatifs permet d'éviter de donner un aspect directionnel à l'abrasion. [0025] Le nombre de passages de la machine est de préférence compris entre 1 et 10 et plus préférentiellement entre 2 et 6.

[0026] De manière avantageuse, la pression moyenne de contact des poils des disques abrasifs est comprise entre 1 et 5 bars, préférentiellement entre 2 et 4 bars.

[0027] Selon un mode de réalisation avantageux, on applique sur la machine de traitement une charge de travail de préférence comprise entre 200 et 400kg et plus préférentiellement entre 260 et 300kg.

[0028] Selon encore un mode de réalisation avantageux, la machine comporte un capteur donnant une indication sur l'évolution du traitement, comme par exemple un capteur de type pendule (tel qu'un capteur « British Pendulum Tester»). Cette configuration permet de piloter de façon simple le déroulement du procédé.

[0029] L'invention prévoit également une machine de traitement de surface de piste d'essais de pneumatiques pour la mise en œuvre du procédé de rodage préalablement décrit, comprenant une tête rotative portant au moins un élément de frottement apte à modifier l'état de la surface de ladite piste d'essai, dans lequel l'élément de frottement est un disque abrasif à poils imprégnés de particules abrasives, et dans lequel le facteur de forme des poils est avantageusement compris entre 1/50 et 1/10, et plus préférentiellement entre 1/40 et 1/30.

DESCRIPTION DES FIGURES

[0030]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 9, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :

- la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de machine de traitement de surface;

- la figure 2 est une vue de dessous de la machine de la figure 1 , équipée de brosses à poils abrasifs ; - la figure 3 est une vue schématique de profil d'une brosse à poils abrasifs ;

- la figure 4 est une représentation schématique en perspective d'un filament qui compose la brosse à poils abrasifs ;

- la figure 5 est une vue de dessous d'un exemple de disque abrasif ;

- la figure 6 est une représentation schématique en vue de profil d'un chariot chargé en position polissage et muni d'un patin ;

- la figure 7 est un tableau illustrant les effets constatés sur le revêtement pour différents types de polissages ;

- la figure 8 est un tableau résumant les types de pneumatiques utilisés pour les essais comparatifs ;

- la figure 9 est un tableau récapitulatif des variations du AST obtenues pour chacun des essais effectués.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0031] Comme nous l'avons vu précédemment, les niveaux d'adhérence recherchés pour les pistes d'essai de véhicules et/ou de pneumatiques sont par exemple définis dans des normes.

[0032] Le procédé doit pouvoir couvrir toute la plage de valeurs 0,5 < MAST -i 6 _P ces < 0,9, et plus préférentiellement des valeurs 0,6 < MAST -i 6 _P ces < 0,8.

[0033] Diverses techniques de polissage ont été testées sur une piste qui a été spécialement construite pour cette étude. Les divers résultats obtenus montrent que la technique de rodage à l'aide d'une surfaceuse équipée de brosses à poils abrasifs de grande hauteur est la plus efficace pour atteindre la cible recherchée en niveau de AST - Les analyses ont permis de constituer une double démonstration :

i) d'une part que la technique permet d'atteindre une cible d'adhérence dans toute la plage préalablement citée ;

ii) des essais de comportement de pneumatiques connus effectués sur une piste neuve traitée avec le procédé selon l'invention ont permis d'obtenir des résultats des classements des pneumatiques comparables à ceux préalablement obtenus sur des pistes d'essai réglementaires ou autre.

Caractéristiques concluantes

Vitesse d'avancement : 0.5m/min ;

Nombre de passages à effectuer : > 4 ;

Vitesse d'abaissement du μ : 0.07pt AST par passage ;

Piste utilisée pour déterminer les critères efficaces

[0034] Une piste de 550m ² a été spécialement construite dans une zone à faible activité d'un centre d'essais de pneumatiques. Elle se compose de deux revêtements différents (SoM et Sol2) repris des pistes de freinage sur sol mouillé. Après un travail de préparation qui a consisté à éliminer le liant bitumineux en surface des granulats par hydro décapage et délimiter les zones de travail, la piste a été livrée pour tester des méthodes de polissage.

[0035] Le choix des revêtements routiers s'est orienté vers la solution suivante :

- Sol1 : piste avec une faible microrugosité et une macrorugosité ouverte favorisant l'évacuation de l'eau ; Surface de 5x60m ² ;

- Sol2: piste avec une forte microrugosité et une macro rugosité fermée ; Surface de 5x50m ² .

ESSAIS EFFECTUES

[0036] Plusieurs approches distinctes ont été testées, suivant deux familles de tests :

A1 ) patin à charge élevée (haute pression);

A2) patin à faible charge avec SiC (basse pression) ;

B1 ) ponceuse avec bande de roulement de pneumatique ;

B2) ponceuse avec disques abrasifs ;

B3) ponceuse avec brosses rotatives équipées de poils imprégnés de particules abrasives. Patin avec forte charge (haute pression)

[0037] Un patin de grande dimension comprenant une surface inférieure de frottement pourvue d'une pluralité de bandes de roulements de pneumatiques disposées en parallèle, sert de surface de travail. Pour améliorer l'efficacité, des charges sont placées sur le patin. Le patin forme une sorte de remorque sans roues, tractée par un tracteur ou autre véhicule de forte puissance de traction. La figure 6 illustre schématiquement un exemple de patin sur lequel des charges sont placées.

[0038] L'idée de la technique Patin HP est donc de créer un dispositif qui permet de faire frotter la gomme sur le revêtement à roder avec la bonne pression et suffisamment longtemps.

[0039] L'étude a débuté par la fabrication d'un chariot spécifique. Le chariot consiste en une armature métallique robuste, qui peut être manipulée par un tracteur « standard » (pour le levage et le transport) et posée sur des patins de gomme. Pour la pression exercée, le chariot pèse au total 2200 kg. Le chariot repose sur 4 patins de 6,5 x 24,0cm2 = 637cm2 ; la pression de contact = 3,4bar.

[0040] La mise en œuvre du patin HP a donné lieu à un certain nombre d'incidents. Il a fallu modifier le système d'arrosage pour réduire le risque de destruction par brûlure. Les patins s'usant très vite. Ensuite, il a fallu rajouter des cales pour allonger la durée de vie des patins. Le tout étant combiné avec une posture de travail assez inconfortable pour l'opérateur, qui devait passer son temps à regarder derrière lui. Il en résulte que la productivité a été très médiocre. Une moyenne de onze passages par jour a été effectuée durant les tests.

[0041] La mise en œuvre a permis d'identifier rapidement deux défauts sur le premier lot de patins qui a été fabriqué : arrachement par délamellisation ; usure par brûlure.

[0042] On peut estimer que le nombre nécessaire de passage doit être de l'ordre de 2000 pour atteindre l'asymptote des différents sols. Il est aussi probable que le nombre de passage devrait être dépendant du sol traité. Il est à souligner que la mise en œuvre de la technique Patin HP amène une situation de travail particulièrement pénible pour l'opérateur, rendant la solution difficile à industrialiser.

Patin avec faible charge avec SiC (basse pression)

[0043] Cette approche est comparable à la précédente pour le support principal, à savoir le patin. On l'utilise toutefois sans charge posée sur le patin. Pour remplacer la charge, on utilise un matériau intermédiaire, agissant entre le patin et le sol. Le test implique donc de disposer une couche de SiC sur le sol avant d'effectuer les passages avec le patin.

[0044] La technique travaille à une pression moyenne de contact extrêmement faible P=0.03bar. La surface est d'environ 4m2 et le poids de l'ordre de 250kg.

[0045] L'utilisation de la poudre doit respecter les techniques classiques de polissage. On démarre avec une granulométrie élevée et on termine avec une granulométrie fine. Pour ces essais, trois granulométries avaient été approvisionnées : 10, 5 et 3pm. Après traitement, le nettoyage de la zone traitée n'est pas aisé.

[0046] Si on se place du point de vue du granulat utilisé dans le revêtement, la longueur glissée est nettement supérieure à la technique patin HP. A chaque passage, un granulat subit 2m de longueur glissée.

[0047] On peut se rendre compte que la technique n'a pas été efficace. Du point de vue du coefficient de frottement ASTM et quel que soit le sol regardé, la technique ne donne pas de résultat. Ceci est probablement lié au phénomène d'indentation. La technique Patin BP + SiC travaille essentiellement en surface du granulat, et le pneu quant à lui touche des zones non travaillées. En première approximation, on pense qu'il faudrait environ 5000 passages pour arriver à amener le niveau de μ à la cible escomptée. La technique est très polluante. Une fois terminé le travail de polissage, l'élimination du SiC est relativement délicate. PONCEUSE

[0048] La machine est électrique et nécessite un groupe autonome pour assurer son alimentation jusque sur la piste.

[0049] Un exemple de machine de traitement 1 par ponçage et de ses différents éléments est illustré schématiquement aux figures 1 à 4. Dans l'exemple illustré, la machine 1 dispose d'une tête rotative 2 et est montée sur roues 8. La tête rotative comprend trois éléments de frottement 3 (φ = 220mm). Chacun des éléments de frottement 3 est mis en rotation autour de son axe central. La vitesse est ajustée par variateur jusqu'à une vitesse de rotation de 1200tr/min. Les éléments de frottement 3 comprennent des brosses 4 pourvues de poils 5. Tel qu'illustré à la figure 4, au moins une portion des poils 5 est enrobée de particules abrasives 6. L'ensemble des trois brosses 4 est mis en rotation autour de l'axe central 7 de la machine (de l'ordre de 100 tr/min), générant ainsi un mouvement de double rotation des disques abrasifs 4.

[0050] Les particules abrasives 6 sont avantageusement constituées de SiC, de céramiques ou de carbure de tungstène.

[0051] La machine utilisée lors des essais dispose d'un système d'avancement autonome avec vitesse ajustable. La machine est pilotée par un opérateur par communication radio. L'opérateur doit se situer dans un périmètre de 5m autour de la machine. D'autres paramètres de fonctionnement sont ajustables : la masse de délestage et l'arrosage. De manière connue, le dispositif présenté est utilisé pour des tâches de lustrage ou de nettoyage. Dans ces cas, les poils ne comprennent PAS de particules abrasives.

[0052] La mise en œuvre nécessite d'avoir à disposition un groupe électrique. Le temps nécessaire au montage du matériel est relativement court mais nécessite du matériel de levage pour transporter rapidement la machine. Lors de l'utilisation, un arrosage continu est nécessaire. Il permet l'évacuation des boues et assure le refroidissement de l'interface et du sol. Une ou plusieurs charges 9 ou masses peuvent être appliquées sur la machine afin d'augmenter l'efficacité du polissage.

[0053] Les essais ont été effectués avec une machine de polissage de marque « Blastrac », modèle 780RS.

Ponceuse avec disques avec bande de roulement de pneumatique

[0054] Pour cet essai, les disques abrasifs 4 sont constitués par des portions de bande de roulement de pneumatiques. Le diamètre des disques utilisés était de 220 mm. La hauteur de la bande de roulement était de 8 mm.

[0055] Les tests ont été très vite interrompus. La jonction entre le patin et la machine n'a pas été suffisamment résistante et les disques se sont arrachés.

Ponceuse avec disques abrasifs à grains

[0056] La figure 5 illustre schématiquement un exemple de disque abrasif à grains utilisé pour cet essai. Ces disques sont composés d'une résine dans laquelle des « grains » de carbure de tungstène sont intégrés. Selon la densité et la granulométrie de ces grains, le degré d'abrasivité est maîtrisé.

Ponceuse utilisant des brosses comportant des poils incrustés de particules (SiC)

[0057] Les figures 2, 3 et 4 (préalablement décrites) illustrent un exemple de dispositif utilisé pour ces essais.

[0058] Les tests ont été faits avec une vitesse d'avancement fixe de l'ordre de 0.5m/min. Des tests complémentaires ont été effectués à une vitesse de 10m/min. Une double rotation est avantageusement utilisée. La pression se situe entre 0,2 et 0,3 bars. [0059] Cette configuration d'essai a permis l'atteinte de la cible recherchée en niveau de μ. Par ailleurs, des essais comparatifs avec des pneumatiques de performances d'adhérence relatives connues sur l'une des zones traitée a livré des résultats identiques à ceux obtenus sur les pistes « classiques » (figure 8).

[0060] D'un point de vue efficacité, la technique par brosse à poils abrasifs de forte hauteur est la plus efficace pour l'abaissement du ASTM.

PRINCIPAUX RESULTATS

[0061] Les nombreuses difficultés techniques à surmonter pour créer les prototypes, réaliser les essais dans des bonnes conditions de sécurité, contrôler les effets obtenus, puis comparer avec des résultats antérieurs pouvant garantir l'authenticité des effets observés, montre que la mise au point d'un procédé de rodage est un processus particulièrement complexe et long dont les résultats sont totalement imprévisibles.

[0062] La figure 7 illustre schématiquement les principaux effets produits sur le revêtement avec les méthodes testées. La première illustration représente le profil du revêtement avant rodage. Les agrégats ou cailloux forment une surface rugueuse. Les deux illustrations suivantes montrent l'effet particulièrement limité des patins (patin + SiC et patin HP). La dernière illustration montre l'effet du disque abrasif, travaillant uniquement en surface. Enfin, l'avant dernière illustration présente l'effet obtenu avec des brosses dont les filaments comprennent des particules abrasives dans leur masse (SiC pour les essais effectués). On observe que les poils permettent d'atteindre l'ensemble des reliefs, sur le dessus et sur les côtés, pour un effet tridimensionnel particulièrement concluant en regard de la cible visée de réduction du coefficient de frottement. [0063] La figure 9 montre les valeurs obtenues de coefficients de frottement. Les résultats avantageux de la brosse à poils abrasifs de grande hauteur évoqués précédemment sont confirmés.

[0064] Ce tableau permet de tirer de nombreuses conclusions :

Le seuil de 0.7μ _Α ετ a été atteint par une seule des techniques mises en œuvre : la brosse avec poils incrustés de particules de carbure de silicium (SiC) ;

Le chariot BP + SiC n'a pas eu d'effet du point de vue du AST ;

La ponceuse grain 2000 n'a pas eu d'effet ;

Les tests brosse à poils abrasifs de grande hauteur permettent d'atteindre la cible 0.6 < AST < 0.8 (cela confirme la robustesse de la technique) ;

La trace de référence montre un AST de l'ordre de 1 . La dispersion de mesure est de l'ordre de 0.1 point ;

Le patin HP présente une cinétique de polissage assez lente, l'évolution va dans le bon sens mais reste insuffisante ;

La ponceuse grain 500 est plus efficace que le grain 2000 mais atteint une asymptote assez éloignée de la cible finale.

Numéros de référence employés sur les figures Machine de traitement de surface

Tête rotative

Elément de frottement

Disque abrasif ou brosse

Poils

Particules abrasives

Centre de rotation

Roues

Charge