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A WIRTGEN GROUP COMPANY
TECHNOLOGIES AND PROCESSESAsphalt plant
TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUSCentrale d’enrobage
www.ciber.com.br ciberoficial
2
3ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
An asphalt plant cannot be viewed as a simple piece
of equipment in the paving process. It is much more than
that. It is a factory, an industrial unit.
Asphalt plants have evolved quite significantly in the
last decade. They are equipment that are fully automa-
ted, of high precision, and practically do not pollute the
environment. There is a need to study their technical at-
tributes in greater depth due to the major technological
breakthroughs in recent years.
All the variables that affect the production must be well
understood as well as the quality of the asphalt mixture.
The inputs for producing asphalt concrete come from na-
ture and have characteristics related to their origin, wea-
thering, and other phenomena that result in a multitude
of materials with unique characteristics. The plant must
recognize and compile all the variables of these inputs
and produce asphalt mixtures with known characteristics
and suitable for use.
It is essential to be aware of all the prerequisites nee-
ded to install the plant, beginning with preparing the site
all the way to the final calibration process. It is important
to get to know the equipment and its configurable op-
tions in order to meet the continually growing number of
specific needs.
The purpose of this book is to share the technical
knowledge about asphalt plants and their applications
in order to contribute toward continuously improving the
paving processes.
Une centrale d’enrobage ne peut pas être considérée comme
un simple équipement dans le processus de revêtement. C’est
beaucoup plus que. C’est une usine, une unité industrielle.
Ces dix dernières années, les centrales ont beaucoup
évolué. Ce sont des équipements totalement automatisés,
extrêmement précis et qui ne polluent pratiquement pas
l’environnement. En raison des progrès technologiques, il faut
étudier plus profondément leurs attributs techniques.
Toutes les variables affectant la production et la qualité des
enrobés doivent être connues. Les intrants de la production
d’enrobés proviennent de la nature, et leurs caractéristiques
sont liées à leur origine, aux intempéries et à d’autres phénomè-
nes qui ont produit une infinité de matériaux aux caractéristiques
uniques. Une centrale doit comprendre et compiler toutes les
variables de ces intrants pour produire des enrobés ayant des
caractéristiques connues et appropriées à l’usage prévu.
Il est fondamental d’être informé de toutes les conditions
préalables nécessaires pour pouvoir installer la centrale, de-
puis la préparation du terrain jusqu’au processus d’étalonnage
final. Il est important de connaître les équipements et leurs
options configurables, pour répondre à un nombre de plus en
plus élevé de besoins spécifiques.
L’objectif de ce livre est de disséminer la connaissance techni-
que sur les centrales d’enrobage et leurs applications, pour contri-
buer à l’amélioration continue des processus de revêtement.
Introduction
Introduction
JULIANO GEWEHR, Engineer | Ingénieur
MARCELO ZUBARAN, Engineer | Ingénieur
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1. Asphalt Plant1.1. Introduction - Pavement Structure1.2. Plant for the production of asphalt mixtures
2. Material dosing system2.1. Basic characteristics of the aggregates2.2. Granule size curve2.3. Aggregate feed bins2.4. Types of feed bins2.4.1. Feed bins in line2.4.2. Split bins2.4.3. Mixed bins2.4.4. Level sensor2.4.5. Vibrators
2.5. Belts2.5.1. Feeder belts2.5.2. Conveyor belt
2.6. Dosing system of the aggregates by volume2.7. Dosing system by dynamic weighing2.8. Dosing system of the aggregates by static weighing2.9. Impact of moisture on the dosage of the aggregates and the bitumen2.10. Entering data into the plant - formula2.11. Module for cold mixing2.12. Filter Dosing System2.13. Bitumen dosing system2.13.1. Basic characteristics of the bitumen2.13.2. Storage and heating tanks2.13.2.1. Storage of bitumen2.13.2.2. Storage and heating of the bitumen2.13.2.3. Fuel used in the tank2.13.2.4. Heating of thermal oil2.13.3. Controlling the temperature of the bitumen2.13.4. Transportation of the bitumen to the plant
2.13.5.1. Modifying additives
2.13.6. Additives for WMA (Warm Mix Asphalt)2.13.6.1. Chemical additives2.13.6.2. Organic additives2.13.7. Foamed bitumen
2.14. Fibers dosing system
3. Aggregates drying system3.1. Fundamentals for drying the aggregates3.2. Aggregate dryer3.3. Types of dryers3.3.1. Drum-Mixer dryer
3.4. Burner3.5. Types of fuel3.6. Fuel temperature regulator3.7. Combustion process3.8. Flame control3.9. Combustion chamber3.10. Aging of bitumen3.11. Moisture of aggregates vs. production
1. Centrale d’enrobage1.1. Introduction : structure des revêtements1.2. Centrale pour la production d’enrobés
2. Système de dosage des matériaux2.1. Caractéristiques primaires des granulats2.2. Courbe granulométrique2.3. Trémies de dosage de granulats2.4. Types de trémies de dosage2.4.1. Trémies en ligne2.4.2. Trémies biparties2.4.3. Trémies mixtes2.4.4. Capteur de niveau2.4.5. Vibreurs
2.5. Bandes2.5.1. Bandes de dosage2.5.2. Bande de transport
2.6. Système de dosage des granulats par volume2.7. Système de dosage par pesage dynamique2.8. Système de dosage des granulats par pesage statique2.9. Impact de l’humidité dans le dosage des granulats et liant bitumineux2.10. Saisie de données sur la centrale formule2.11. Module pour enrobé à froid
2.13. Dosage de liant bitumineux2.13.1. Caractéristiques primaires du liant bitumineux2.13.2. Réservoirs pour stockage et chauffage2.13.2.1. Stockage du liant bitumineux2.13.2.2. Stockage et chauffage de liant bitumineux2.13.2.3. Combustible utilisé pour le réservoir
2.13.3. Contrôle de température du liant bitumineux2.13.4. Transport du liant bitumineux vers la centrale
2.13.6. Additifs pour enrobés tièdes (W.M.A. - Warm Mix Asphalt)2.13.6.1. Additifs chimiques2.13.6.2. Additifs organiques2.13.7. Mousse de bitume
2.15. Contrôle du débit des matériaux : granulats et liant bitumineux
3. Système de séchage des granulats3.1. Fondement du séchage des granulats3.2. Sécheur de granulats3.3. Types de sécheurs3.3.1. Sécheur-malaxeur3.3.1.1. Tambour Sécheur malaxeur à courants parallèles3.3.1.2. Tambour Sécheur malaxeur à contre-courant3.3.2. Sécheur dédié à contre-courant
3.4. Brûleur3.5. Combustibles utilisés3.6. Correcteur de température du combustible3.7. Processus de combustion
3.9. Chambre de combustion3.10. Vieillissement du liant bitumineux 3.11. Humidité des granulats x production
Table of contentsSommaire
5ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
4.2. Bag house4.2.1. Flat bags4.2.2. Pleated Bags
4.3. Air Compressor4.4. Gas temperature control systems4.4.1. Cold air damper4.4.2. Emergency valve
4.5. Static separator of particles
5. Mixers5.1. Internal mixing (Drum-mixer)
5.2. External mixing in a pug-mill 5.2.1. Pug-mill in continuous plants5.2.2. Pug-mill in batch plants
6. Asphalt mix transportation and storage system6.1. Slat conveyor6.2. Storage silo6.2.1. Small silo6.2.2. Large silo
7. Control system, automation and operation7.1. Programmable Logic Controller (PLC)7.2. Control cabin7.3. Control of mixing during production7.4. Production reports7.5. Remote monitoring system
8. Power supply8.1. Supply of electricity8.2. Supervision devices8.2.1. Measurement Center8.2.2. Voltage monitor8.2.3. Capacitor bank8.2.4. Transient suppressor8.2.5. Grounding system
8.3. Electric power switch panel
9.1. Introduction9.2. Milled or recycled material - characteristics9.2.1. Characteristics of the RAP aggregates9.2.2. Characteristics of the Bitumen from the RAP9.2.2.1. Choice of virgin binder
9.3. Systems for low recycling rate9.4. Systems for high recycling rate9.4.1. Grinding9.4.2. Screening9.4.3. Dosing of RAP9.4.4. Drying of RAP9.4.5. Gas exhaust system9.4.6. Mixing of RAP with virgin materials
4.1. Filtre à voie humide4.2. Filtre à manches4.2.1. Manches plates4.2.2. Manches plissées
4.3. Compresseur d’air
4.4.1. Damper d’air froid4.4.2. Soupape de sécurité
4.5. Séparateur statique de particules
5. Malaxeurs5.1. Malaxage interne (T.S.M - Tambour sécheur malaxeur)5.1.1. Tambour sécheur malaxeur à courants parallèles5.1.2. Tambour sécheur malaxeur à contre-courant
5.2. Malaxage externe 5.2.1. Pug-mill sur centrales continues5.2.2. Pug-mill sur centrales discontinues (par gravité)
6. Système de transport et stockage d’enrobé6.1. Convoyeur à raclettes6.2. Trémie de stockage6.2.1. Petite trémie 6.2.2. Grande trémie
7. Système de commande, automation et fonctionnement7.1. Automate programmable industriel (A.P.I.)7.2. Cabine de commande7.3. Contrôle de l’enrobé pendant l’usinage7.4. Rapports de production7.5. Système d’accompagnement quotidien à distance
8. Approvisionnement en électricité8.1. Approvisionnement en électricité8.2. Dispositifs de supervision8.2.1. Centrale de mesures8.2.2. Superviseur de tension8.2.3. Batterie de condensateurs8.2.4. Limiteur de surtension8.2.5. Système de mise à la terre
8.3. Armoire électrique
9. Recyclage à chaud dans la centrale9.1. Introduction9.2. Matériau fraisé ou recyclé : caractéristiques9.2.1. Caractéristiques des enrobés recyclés9.2.2. Caractéristiques du liant bitumineux pour enrobés recyclés9.2.2.1. Choix du liant vierge
9.3. Systèmes pour pourcentages bas de recyclage9.4. Systèmes pour pourcentages de recyclage élevés9.4.1. Décroutage 9.4.2. Criblage9.4.3. Dosage des enrobés recyclés9.4.4. Séchage des enrobés recyclés
9.4.6. Malaxage des enrobés recyclés avec des matériaux vierges
ASPHALT PLANTCENTRALE D’ENROBAGE
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ASPHALTPLANT
CENTRALE D’ENROBAGE
Pavement is a structure with several layers of certain thi-
cknesses built on the existing compacted soil. There are two
traditional classifications for the type of road pavement: rigid
and flexible.
The first refers to the pavements that absorb virtually all the
load from the traffic and are made with a concrete and steel
structure. The second refers to pavements that absorb part of
the loads and distribute them to lower layers and are formed
by mixtures of aggregates and bitumen. This latter technology
accounts for over 95% of Brazilian highways.
A road project is developed depending on various factors
such as the expected traffic volume and its rate of increase, the
pavement’s useful life, availability and characteristics of local
inputs and their costs, among other considerations. The layers
of an asphalt pavement are in general as follows:
Le revêtement est une structure composée par diverses couches
aux épaisseurs déterminées, mise en œuvre sur un sol préalablement
compacté. Le type de revêtement routier est divisé en deux
classifications traditionnelles : rigide et flexible.
Le premier fait référence aux revêtements qui absorberaient
pratiquement toutes les charges provenant du trafic, formés par une
structure en béton et en acier. Le second fait référence à ceux qui
n’absorbent qu’une partie des charges et les distribuent vers les
couches inférieures formées de mélanges de granulats et de liant
bitumineux. Cette dernière technologie correspond à plus de 95% des
routes au Brésil (Pavimentação Asfáltica, 2008).
Un projet routier est élaboré en fonction de divers facteurs, comme
le volume de trafic prévu et son taux d’augmentation, la durée de vie
du revêtement, la disponibilité et les caractéristiques des intrants et les
coûts locaux, entre autres. Les couches d’un revêtement bitumineux
sont normalement les suivantes :
1.1. Pavement Structure
Structure des Revêtements
Binder layer
Base
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
1) Subgrade: this is the natural soil of the region. If its car-
rying capacity or elastic module is not sufficient, the soil should
be compacted or strengthened by adding binding agents such
as lime or cement through a stabilization process. In extreme
cases where its level of support is very low, the soil can even
be replaced.
2) Sub-base/base: this layer is positioned between the
subgrade and paved layers. It is mostly composed of mine-
ral aggregates, which may include soils, materials chemically
stabilized with cement, and even recycled material. Its main
functions are to have little deformation under the effect of lo-
ads, good elasticity, be a homogeneous regularized structure,
and serve as a base for the asphalt layers on top of it. It can
be subdivided into sub-base depending on the technical re-
quirements, the availability of inputs, and the conditions of the
existing soil.
3) Binder Layer: this is the first layer that includes an as-
phalt mixture composed of mineral aggregates and bitumen,
making the transition between the base layers and surface
layer. Its function is to absorb the loads coming from the as-
phalt pavement indirectly caused by traffic and distribute them
to the structural layers. This layer can have more open, more
porous grades of material than the final layer with a greater pre-
sence of larger aggregates and a smaller amount of bitumen. It
also serves to correct any irregularities occurring at the base.
4) Surface layer: this is the layer that has contact with
traffic and is composed of asphalt mixture with usually more
dense grades and low volume of empty spaces with a greater
presence of fine aggregates in the mixture. It presents a vis-
cous and elastic property depending on temperature. Its main
functions are to receive traffic loads and pass them on to the
lower layers, be waterproof, durable, and resistant. The bitumi-
nous surface layer should also be resistant against horizontal
forces (acceleration and deceleration), provide comfort to the
users and safety when in contact with vehicle tires.
1) Sol support: c’est le sol naturel de la région. Si sa capacité
de soutien ou son module élastique ne sont pas suffisants, il doit être
compacté ou renforcé par l’ajout d’agents liants comme de la chaux
ou du ciment en un processus de stabilisation. Dans des cas extrêmes
de soutien extrêmement faible, le sol peut même être remplacé.
2) Assise: elle est située entre le sol support et les couches
revêtues. Composée principalement de granulats minéraux, elle peut
également contenir des sols, des matériaux stabilisés chimiquement,
avec des liants et même des matériaux recyclés. Entre autres fonctions,
elle doit éviter la déformation sous l’effet des charges, donner une
bonne élasticité, constituer une structure homogène, régularisée et
servir de base pour les couches bitumineuses supérieures. Elle peut
avoir un soubassement, selon les exigences techniques, la disponibilité
d’intrants et les conditions du sol existant.
3) Couche de liaison ou « binder » : c’est la première couche
composée d’enrobé (granulats minéraux et liant bitumineux) qui sert de
transition entre l’assise et La couche de roulement. Elle sert à absorber
les charges induites par la circulation et à les distribuer vers les couches
de structure. Le couche de liaison peut avoir une granulométrie plus
ouverte et être plus poreuse que la couche de roulement, avec plus de
granulats plus gros et moins de liant bitumineux. Elle sert également à
corriger de possibles irrégularités de la base.
4) Couche de roulement : couche composée d’enrobé à la
granulométrie normalement dense et avec peu de vides, et une
plus grande présence de granulats fins dans la formule, qui reçoit
la circulation. Elle présente une propriété visqueuse et élastique
dépendant de la température. Ses principales attributions sont
de recevoir les charges de la circulation et les retransmettre aux
couches inférieures et d’être imperméable, durable et résistante.
Elle doit également présenter une résistance aux efforts horizontaux
(accélération et décélération), procurer du confort aux usagers et de la
sécurité au contact avec les pneus des véhicules.
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1.2. Plant for the production of asphalt mixtures
Centrale pour la production d’enrobés
The asphalt plant is the equipment used to produce asphalt
mixtures. The process is carried out hot because this is the
way that the aggregates and bitumen can be combined into
a viscous mixture that allows adhesion of materials, easy to
transport, easy spreading using a paver that does the pre-
compacting and leveling, and subsequent compaction on the
road using rollers.
The main tasks of the plant are to dose the stone and
bituminous materials, dry and heat the aggregates, filter the
gases from the drying system, mix the materials and transport
them to a storage silo or directly to a truck.
The process begins when the plant receives the virgin
aggregates from the quarries. After the proper dosage and
drying of these materials, they are then mixed with the bitumen.
The material produced is unloaded into a truck and transported
to the location where the paving is being done.
La centrale est l’équipement destiné à produire des enrobés
bitumineux. Ce processus est réalisé à chaud pour que granulats
et liant bitumineux puissent être combinés en un mélange visqueux
permettant une meilleure adhésivité des matériaux, un transport
facile, une mise en œuvre aisée au vibro-finisseur (qui se charge du
pré-compactage et du nivellement) et du compactage postérieur de la
couche par les rouleaux compresseurs.
Les principales attributions de la centrale sont de doser les matériaux
pierreux et le liant bitumineux, sécher et chauffer les granulats, filtrer
les gaz provenant du système de séchage, mélanger les matériaux et
les transporter vers une trémie de stockage ou directement dans un
camion.
Le processus commence quand la centrale reçoit les granulats
vierges provenant de carrières. Après le dosage et le séchage corrects
ces matériaux sont mélangés au liant bitumineux. L’enrobé produit est
déchargé dans un camion et transporté jusqu’au local à revêtir.
IMAGEM
Mobile crusherSize reduction and
separation of aggregates
Cold mix plantDosage of the materialused for base layers
Subgrade compactionSub-base application Sub-base compaction Asphalt paving Asphalt paving compaction
Hot mix plantAsphalt mixture used for the surface layer
Equipment used
Équipements utilisés dans le
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
séparation granulométrique des granulats
MATERIALDOSINGSYSTEMSYSTÈME DE DOSAGEDES MATÉRIAUX
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MATERIALDOSINGSYSTEMSYSTÈME DE DOSAGEDES MATÉRIAUX
The materials that make up the asphalt concrete (aggre-
gates, bitumen, and additives) must be precisely dosed in the
plant in order to reach a specific formula as defined in the la-
boratory in accordance with the characteristics of the materials
and pavement to be made. The asphalt plants are designed
with feed bins of aggregates and a pump for the bitumen.
The correct ratio for these aggregates and the bitumen is
vital for the quality of the final product. Dosing errors imply in a
distortion of all the volumetric and mechanical properties plan-
ned for a certain kind of pavement.
Les matériaux composant l’enrobé (granulats, liant bitumineux
et additifs) doivent être rigoureusement dosés dans la centrale
selon une formule spécifique établie en laboratoire en fonction des
caractéristiques des matériaux et du revêtement désiré. Les centrales
sont équipées de trémies de dosage de granulats et d’une pompe à
liant bitumineux.
La proportion correcte entre granulats et entre ces derniers et le
liant bitumineux est vitale pour la qualité du produit final. Toute erreur de
dosage implique une décaractérisation des propriétés volumétriques
et mécaniques prévues pour un revêtement donné.
Aggregate 3Aggregate 2
Aggregate 1Wet
aggregateDried and heated
aggregate
Bitumen
external mixer
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
2.1. Basic characteristics of the aggregates
Caractéristiques primaires des granulats
Aggregate is a generic term for sand, gravel, and mineral
rocks in their natural state or processed in crushing units. An
asphalt mixture consists of approximately 95% of aggregates.
Its nature and the crushing process exert a considerable in-
fluence on the quality of the asphalt mixture.
On the one hand, the intrinsic characteristics of the rock
because of its geological formation, the minerals that make it
up, and weathering result in a unique physical and chemical
behavior for each rock mass, causing impacts on the entire
production cycle. Aggregates that are not very abrasive and
durable, as measured by the Los Angeles tests, and sanity,
respectively, can cause changes in the shape and granule size
during the stages of production, compacting, and service life
of the asphalt mixtures. Another important aspect related to
the nature of the rock is its adhesiveness with the bitumen du-
ring the mixture in the plant. Acid or electronegative aggregates
(highly siliceous) are hydrophilic (granites, gneisses, quartzites,
etc.) and therefore more susceptible to the action of water than
basic aggregates or electropositive ones (basalt, diabase, li-
mestone, etc.). Loss of adhesion can also occur if the aggre-
gate is contaminated with dust on its surface. The chemical
composition, mineralogical structure, and physical characteris-
tics of the aggregate (surface texture, shape, and porosity) also
have an important influence on its adhesive behavior.
The crushing process also defines the shape of the aggre-
gates (cubic or lamellar) and the amount of dust produced.
Impact crushers generally produce aggregates that are more
cubic and with a greater amount of dust.
Granulats est un terme générique pour des sables, gravillons et
roches minérales dans leur état naturel ou traités dans des unités de
concassage (Pavimentação Asfáltica, 2008). Un enrobé est constitué
d’environ 95% de granulats. Leur nature et le processus de concassage
exercent une influence considérable sur la qualité du produit final.
D’un côté, les caractéristiques intrinsèques de la roche, dues
à sa formation géologique, aux minéraux qui la composent et aux
intempéries, font que chaque massif rocheux ait un comportement
physique et chimique unique, ce qui a des impacts sur tout le cycle
productif. Des granulats peu abrasifs et peu durables, mesurés par
les essais Los Angeles et le test de résistance à la dégradation,
respectivement, peuvent provoquer une modification de la forme et
de la granulométrie, pendant les stages d’usinage et de compactage,
et de la vie utile des enrobés. Un autre aspect important lié à la nature
de la pierre est son adhésivité avec le liant bitumineux pendant le
malaxage dans la centrale. Les granulats acides ou électronégatifs
(riches en silice) sont hydrophiles (granitos, gneiss, quartzites, etc.) et
donc plus susceptibles à l’action de l’eau que les granulats primaires
ou électropositifs (basaltes, diabases, calcaire, etc.) (Shell bitumen
handbook, 1990). Il peut y avoir perte d’adhésion si la surface des
granulats est contaminée par de la poussière. La composition
chimique, la structure minéralogique et les caractéristiques physiques
des granulats (texture superficielle, forme et porosité) ont une forte
influence sur l’adhésivité.
Le processus de concassage définit également la forme des
granulats (cubique ou laminaires) et la quantité des fines produites.
Les concasseurs à percussion produisent généralement des granulats
plus cubiques et plus de fines.
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2.2. Granule size curve
Courbe granulométrique
It represents the distribution of the size of the aggregates
that make up a certain asphalt mixture. It is expressed gra-
phically indicating the percentage of materials passing through
screens with dimensions defined by the standard.
In general, there are different grades of stone materials. The
main granule size curves, in order of increasing volume of void
spaces, are as follows:
distribution of the aggregates so that fine, intermediate, and lar-
ge aggregates are present in similar proportions. This way the
fine and smaller aggregates fill the empty spaces between the
larger aggregates, resulting in a mixture with a low void ratio.
One example of this is the hot mix asphalt (HMA). It is the most
widely used in surface layers.
similar to the dense grade, but without enough fine material
(smaller than 0.075 mm), resulting in a higher volume of void
spaces. One example of this is the binder layer.
granule size distribution with a low percentage of intermediate
size aggregates, a lot of large and fine aggregates, resulting in
more void spaces. An example of this is the Stone Matrix As-
phalt (SMA) mixture.
in a very high volume of void spaces. An example of this is the
porous friction course (PFC).
Brazilian specification uses a logarithmic scale to express
the size of the aggregates (x axis of the graph). The American
Superpave specification, on the other hand, uses the aggrega-
te size with an exponent of 0.45 to determine the scale on the
x axis. With this it is possible to trace a maximum density curve
to guide the construction of granule size curves.
The plant’s dosing system must ensure the correct granule
size distribution and the bitumen ratio for the project, tolerating
Elle représente la distribution ou la taille des granulats constituant
un enrobé donné. Elle est exprimée graphiquement par le pourcentage
de matériaux qui passent par des cribles aux dimensions définies par
norme.
En général, il existe différentes granulométries des matériaux
pierreux. Les principales courbes granulométriques, par ordre croissant
de volume de vides, sont :
présentant des granulats fins, intermédiaires et plus gros en proportions
semblables. Ainsi, les fines et granulats plus petits remplissent les vides
entre les granulats plus gros pour obtenir un mélange avec peu de
vides. Elle sert, par exemple, pour les l’enrobés bitumineux à chaud, les
plus utilisés pour les couches de roulement.
granulométrie dense, mais avec une insuffisance de matériaux fins
(inférieurs à 0,075 mm), provoquant plus de vides. Elle sert, par exemple,
pour la couche de liaison (binder).
avec peu granulats de taille intermédiaire et une grande quantité de
granulats plus gros et de fines produisant plus de vides. Elle est utilisée,
par exemple, pour les enrobés S.M.A. (Stone Matrix Asphalt).
semblables, produisant beaucoup de vides. Elle sert, par exemple,
pour les revêtements poreux.
La norme brésilienne utilise une échelle logarithmique pour exprimer
la taille des granulats (axe x du graphique). Pour sa part, la norme
américaine Superpave utilise la taille des granulats à l’exposant 0,45
pour déterminer l’échelle de l’axe x. Il est ainsi possible de tracer une
courbe de densité maximum, orientant l’élaboration des courbes
granulométriques.
Le système de dosage de la centrale doit garantir la distribution
granulométrique correcte et la teneur de liant bitumineux du projet et
ne tolérer que des variations minimum. La figure 1 donne un exemple
de courbe granulométrique d’enrobé. La ligne continue correspond à la
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
minimal variations. Figure 1 exemplifies a granule size curve
developed for a specific asphalt concrete. The solid line cor-
responds to the granule size distribution of the target project,
the dashed lines illustrate the working range of this project, and
the dotted lines the domain range of a particular Brazilian spe-
cification.
distribution granulométrique du projet visé ; la ligne discontinue illustre
la plage de fonctionnement de ce projet ; et les pointillés la plage d’une
norme brésilienne donnée.
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3/4"1/2"3/8"#4#10#40#80#200
Mat
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(%)
Granulometric (mm)
CENTRO PROJ INF C DNIT SUP C DNIT INF PROJ SUP PROJ
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2.3. Aggregate feed bins
Trémies de dosage de granulats
These are metal bins in the shape of an inverted pyramid to
receive the aggregates that flow by gravity and are transferred
to the dosing belts. The size of the opening at the top is
according to the width of the most used loaders in order to
avoid contamination of materials between bins. It must have a
volume that is adequate for its production. There is a flow gate
below the bin structure with a height adjustment used to dose
the material.
Des trémies métalliques type pyramide inversée reçoivent les
granulats qu’elles laissent s’écouler par gravité sur les bandes de
dosage. Leur ouverture supérieure permet qu’elles soient alimentées
par les chargeuses-pelleteuses les plus utilisées, évitant ainsi toute
contamination de matériaux entre trémies. Elles doivent posséder un
volume approprié à la production. Dans sa partie inférieure, chaque
trémie est équipée d’une trappe à hauteur réglable pour le dosage du
matériau.
2.4.1. Feed bins in line
This configuration is one of the most common in plants.
The bins are arranged side by side and each one is fed with
a different type of aggregate with a dosing belt for each bin.
Generally the finer aggregate is dosed from the bin nearest to
the dryer drum in order to minimize transport losses. Normally
the plants have three or four bins, but additional bins can be
configured in the case of specific applications.
2.4.1. Trémies en ligne
C’est la configuration la plus commune sur les centrales. Les trémies
sont disposées côte à côte, chacune recevant un granulat différent et
ayant sa propre bande de dosage. En général, le granulat le plus fin
est stocké dans la trémie la plus proche du tambour sécheur, pour
minimiser les pertes durant le transport. Normalement les centrales
sont équipées de trois ou quatre trémies, mais d’autres trémies
peuvent être ajoutées en cas d’applications spécifiques.
2.4. Types of feed bins
Types de trémies de dosage
Trémies de granulats en ligne
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2.4.2. Split bins
These bins have an internal division for feeding two different
aggregates with a dosing belt for each compartment (two
per bin). This is more common in smaller plants of reduced
dimensions to make it possible to use different types of
aggregates in the asphalt mixture.
2.4.2. Trémies biparties
Elles présentent une division interne pour pouvoir recevoir deux
granulats différents, avec une bande de dosage par compartiment
(deux par trémie). Elles sont communes sur les centrales plus petites,
car elles permettent l’usage de différents types de granulats dans
l’enrobé.
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2.4.3. Mixed bins
In the same plant there are bins for receiving one type of
material and split bins receiving two types of aggregates. This
makes it possible to use more materials without the need for
installing additional bins.
2.4.3. Trémies mixtes
Une centrale est équipée de trémies simples et biparties pour
recevoir deux types de granulats. Cela permet d’utiliser plus de
matériaux, sans avoir à installer des trémies additionnelles.
Les matériaux ayant le plus petit
ajoutés dans des trémies mixtes
granulats dans la trémie
2.4.4. Level sensor
The aggregate bins must have material inside for the correct
dosing during the production of asphalt mixtures. Some plants
have a sensor for monitoring the volume of aggregates inside
the bin. This sensor is a rotating blade that in the case of lack of
material turns freely. Two alerts are triggered, sound and light,
in order to indicate a lack of aggregates in the bin.
2.4.4. Capteur de niveau
Pendant la production d’enrobés bitumineux, les trémies de
granulats doivent être alimentées pour un dosage correct des
matériaux. Certaines centrales sont munies d’un capteur qui surveille
le volume de granulat dans les trémies. Il s’agit d’un capteur à ailettes
rotatives qui, en cas de manque de matériau, tournent librement. Deux
alarmes sont déclenchées, une sonore, l’autre lumineuse, pour indiquer
le manque de granulat dans la trémie.
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2.4.5. Vibrators
The walls of the bins for fine aggregates have a vibrator
installed on them. This device prevents humid fine aggregates
to stick to the walls of the feed bins. It can be triggered manually
by the operator or automatically when the system records the
absence of aggregates (plants with a weighing system). The bin
corresponding to the finest aggregate should have a vibrator
in order not to hinder the production, because the smaller the
aggregate the greater will be the specific surface and will tend
to have higher moisture. The remaining bins may have vibrators
depending on the granule size of the aggregates.
2.4.5. Vibreurs
Un vibreur est installé sur les parois des trémies chargées de
matériaux fins pour éviter que les fines humides n’y adhèrent. Ce
dispositif est actionné en mode manuel (par l’opérateur) ou automatique,
quand le système enregistre un manque de granulats (centrales avec
pesage). La trémie recevant le granulat le plus fin doit être équipée
d’un vibreur pour ne pas porter préjudice à la production, car plus le
granulat est petit, plus sa surface spécifique est grande et plus il aura
tendance à être humide. Les autres trémies peuvent être munies de
vibreurs selon la granulométrie des granulats.
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These components of the plant have the function to dose
and transport the virgin aggregates coming from the bins. They
are divided into feeder and conveyor belts.
2.5.1. Dosing belts
These rubber belts are driven by an electric motor that may
or may not have a gearbox, usually with parallel gears so that
the speed is adjusted during the dosing process. They are
located below each feed bin and may have side bands that
prevent the waste of materials.
Some belts have a device for dynamic weighing of the
aggregates by compression load cells.
2.5.2. Conveyor belt
This belt collects the aggregates previously dosed and
transports them to the dryer drum. Some allow the directional
flow of the material to be reversed, which is used to calibrate
the silos and for configuring an additional cold mix module.
Elles servent à doser et à transporter les granulats vierges provenant
des trémies. Elles sont divisées en bandes de dosage et de transport.
2.5.1. Bandes de dosage
Ce sont des tapis en caoutchouc actionné par un moteur
électrique, avec ou sans motoréducteur, normalement à engrenages
parallèles, pour que la vitesse puisse être réglée pendant le dosage.
Elles sont localisées sous chaque trémie et peuvent avoir des bords en
accordéon pour éviter la perte de matériaux.
Certaines bandes présentent un dispositif de pesage dynamique
des granulats par capteurs de compression.
2.5.2. Bande de transport
C’est la bande qui recueille les granulats préalablement dosés
et les transporte vers le tambour de séchage. Sur certaines, il est
possible d’inverser le sens de déplacement du matériau, ce qui est très
utile pour étalonner les trémies et configurer un module additionnel de
malaxage à froid.
2.5. Belts
Bandes
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The dosage of aggregates is done via the output volume,
without the weighing process. This volume depends on the width
of the flow gate located between the bin and the belt, its height,
and on the belt speed. The control of input material is achieved
by voltage regulators on each bin that adjust the speed of the
respective feeder belt. On some plants it is possible to control the
flow of the equipment with a single voltage regulator that controls
the dosage of all the bins. Some older plants do not vary the
speed of the belt, but only the height of the flow gate.
Le dosage des granulats se fait par le volume de sortie, sans
processus de pesage. Ce volume dépend de la largeur de la trappe
localisée entre la trémie et la bande, de sa hauteur et de la vitesse de
la bande. Le contrôle de déchargement de matériau est réalisé par
les potentiomètres de chaque trémie, qui règlent la vitesse de chaque
bande de dosage. Sur certaines centrales, il est possible de contrôler
le débit de l’équipement avec un seul potentiomètre commandant le
dosage de toutes les trémies. Sur des centrales plus anciennes, seule
la hauteur de la trappe peut varier.
2.6. Dosing system of the aggregates by volume
Système de dosage des granulats par volume
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For mobile plants, the dosage occurs continuously and
therefore the weighing of the aggregates is carried out
dynamically. The bins have load cells which, through a logic
controller, maintain a constant ratio for instantaneous correction
of the belt speed depending on the weight variation detected
by the load cell. This is formed by an extensometer that varies
its resistance when there is a variation in length, which occurs
through traction or compression generated by the weight of
the aggregates. The system uses this weighing also for dosing
the bitumen (considering the dry weight) that is injected into
the mixer.
To ensure the actual speed of the belt there is a technology
called pick-up that makes it possible to monitor this speed by
means of a sensory system installed in the tail pulley. If there
is a discrepancy between the speed informed and the actual
speed monitored by the pick-up, there will be a warning as to a
failure on the belt motor.
The transmission of data about the dosage of the aggregates
and the bitumen may be done in an analog or digital way. The
modern plants are switching to digital systems where the
information about aggregate weighing, bitumen dosing, and
the correction of motors by frequency inverters travels on a
CAN OPEN type network. Thus, the deformation of each load
cell, which is proportional to the weight on a certain weighing
zone, is converted into a voltage signal by a converter and after
that into kilograms for the CAN OPEN network.
The instant correction of flow takes place by the following
formula:
Flow rate (kg/s) = Weight (kg) x Belt Speed (m/s)
Weighing length (m)
As the weighing length (belt width) is always constant, it
is necessary to vary the belt speed when there is a variation
in weight, thus always maintaining the ratio constant for the
correct dosage of the mixture.
2.7. Dosing system by dynamic weighing
Système de dosage par pesage dynamique
Sur les centrales mobiles, le dosage est continu et le pesage des
granulats est dynamique. Les trémies sont équipées de cellules de
charge qui communiquent toute variation de poids à un automate qui
maintient la proportion constante en corrigeant instantanément la
vitesse de la bande. Ces cellules sont formées d’un extensomètre dont
la résistance conformément à la traction ou compression engendrée
par le poids des granulats. Ce système utilise également ce pesage
pour doser le liant bitumineux (à partir du poids sec) qui sera injecté
dans le malaxeur.
Une technologie appelée « pick-up » permet, par un système
sensoriel installé sur le rouleau conduit, de garantir la vitesse réelle de
la bande. En cas de divergence entre la vitesse informée et la vitesse
réelle, contrôlée par le « pick-up », une alerte de panne du moteur de
la bande se déclenchera.
Les données du dosage des granulats et du liant bitumineux
peuvent être transmises de mode analogique ou numérique. Les
centrales modernes migrent vers des systèmes numériques où les
informations du pesage des granulats, du dosage du liant bitumineux
et la correction des moteurs par le convertisseur de fréquence circulent
sur un réseau type CAN OPEN. Ainsi, la déformation de chaque cellule
de charge, qui est proportionnelle au poids sur une aire de pesage
donnée, est convertie en signal de tension par le convertisseur puis en
kilos sur le réseau CAN OPEN.
La correction instantanée du débit prend suit la formule suivante :
Débit (kg/s) = Poids (kg) x Vitesse de la bande (m/s)
Longueur de pesage (m)
Comme la longueur de pesage (largeur de la bande) est toujours
constante, il suffit de modifier la vitesse de la bande en cas de variation
de poids pour maintenir la proportion constante et, donc, un dosage
correct de l’enrobé.
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For this type of dosage, care must be taken to not
contaminate the aggregates in adjacent bins. This system is
typical for mobile asphalt plants.
The height of the flow gate under the bin does not influence
the dosage of material because the belt speed compensates
instantly. However, it is important to position this flow gate so
that it can reach the flow needed when the motor’s rotation
is at its maximum (50Hz or 60Hz). This height also cannot
be so high as to result in the low rotation of the motor. The
motor’s cooling is insufficient under 12Hz, which may cause
this component to burn.
The belt speed changes according to the variation of the weight
of the aggregates, which ensures the accuracy of the mixture.
Un changement de vitesse de la bande en fonction de la
variation du poids des granulats garantit la précision de l’enrobé
Pour ce type de dosage il faut éviter à tout prix la contamination
par les granulats des trémies adjacentes. Ce système est typique des
centrales mobiles.
La hauteur de la trappe sous la trémie n’a pas d’influence sur
le dosage des matériaux car la vitesse de la bande la compense
instantanément. Toutefois, il est important de placer cette trappe de
manière à pouvoir atteindre le débit exigé quand le moteur est en
rotation maximum (50 Hz ou 60 Hz). Elle ne peut pas être trop haute,
sinon le moteur travaillera en basse rotation, et, au-dessous de 12 Hz
sa réfrigération est insuffisante et il peut brûler.
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The weighing can also be done statically in plants where the
dosing of the aggregates takes place in a discontinuous man-
ner. This type of dosing is typical in batch plants.
Le pesage peut également être réalisé de manière statique sur les
centrales où le dosage est discontinu.
2.8. Dosing system of the aggregates by static weighing
Système de dosage des granulats par pesage statique
Batch plant
Centrale d’enrobage
discontinue
Hot silos
Flow gate
Mixer
Dosing process occurs in the tower of the Plant
Le processus de dosage prend place dans la tour de la centrale
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These plants have a tower where the aggregates coming
from the dryer are transported by bucket elevator to the top.
The aggregates are separated granulometrically by gravity
through vibrating screens and stored in bins. Each bin has a
flow gate that is opened so that the aggregates fall onto a scale.
As it fills up, it sends a signal to the plant controller to close the
flow gate of the bin, triggering the opening of the neighbor bin.
There is also a silo just for the purpose of the static weighing of
the bitumen. After dosing all the aggregates and the bitumen,
the mixing takes place in a compartment below, for then the
asphalt concrete to be released.
This system is less susceptible to external factors such as
contamination of aggregates between bins.
Ce système est typique des centrales possédant une tour où les
granulats provenant du sécheur sont transportés par élévateur à
godets jusqu’en haut. Par gravité, les granulats sont séparés par cribles
vibrants et stockés dans des trémies différentes où une trappe s’ouvre
pour laisser tombent les granulats sur la balance. Dès que le poids
déterminé est atteint, cette dernière envoie un signal à l’automate de la
centrale pour fermer la trappe, et ouvrir celle de la trémie voisine. Il y a
également un récipient dévoué au pesage statique du liant bitumineux,
également appelé « chaudron de liant bitumineux ». Une fois que tous
les granulats et le liant bitumineux ont été dosés, ils sont mélangés
dans un compartiment en dessous et l’enrobé est alors libéré.
Ce système est peu susceptible aux facteurs externes comme la
contamination de granulats entre trémies.
2.9. Impact of moisture on the dosage of the aggregates and the bitumen
Impact de l’humidité dans le dosage des granulats et liant bitumineux
The rock materials, after their production in a crushing plant,
are stockpiled according to size and are exposed to the we-
ather. As they have small holes that are permeable to water,
they absorb water in their pores and surface ridges. It is advi-
sable to stockpile the aggregates in sheds or cover them with
tarp, especially the fine ones such as sand and rock dust. This
prevents the entry of excessively wet aggregates, which would
result in higher fuel consumption and possible variations in bitu-
men content in continuous plants.
When producing asphalt concrete, all the water must be
removed from the aggregates, both superficial and absorbed.
However, in continuous plants, they are added with moisture,
but later go through a drying system to remove this moisture.
Après la production dans l’unité de concassage, les matériaux
pierreux sont déposés en piles selon leur taille et sont exposés aux
intempéries où leurs pores et arêtes superficielles absorbent de
l’humidité. Il est donc recommandé de stocker les granulats dans des
entrepôts ou de les couvrir avec une bâche, spécialement les plus
fins (sable et poussière de pierre) pour éviter l’excès d’humidité qui
pourrait engendrer une plus grande consommation de combustible
et d’éventuelles variations de la teneur de liant bitumineux (centrales
continues).
Pour produire des enrobés, il faut retirer toute l’eau, superficielle
ou absorbée, des granulats. Cependant, ces derniers sont dosés
humides, sur les centrales continues et passent postérieurement par
un système de séchage pour retirer cette humidité.
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In volumetric continuous plants where the aggregates are
not weighed, the moisture is discounted by increasing the belt
speed and thus measuring the dried flow. In this type of plant,
the flow of bitumen depends only on the formula and produc-
tion.
In continuous plants with dynamic weighing, the moisture of
the aggregates is inserted into the computer, which increases
the flow of the belt in each bin in order to compensate for the
moisture indicated. This process happens automatically and
the bitumen pump considers only the dry weight of the ag-
gregates being dosed. Table 1 shows an example of the ratio
between the moisture of the aggregates and the flow in each
feed bin, as well as the flow of bitumen. The table considers a
plant with a flow of 100 metric tons per hour, considering 94.9%
of aggregates and 5.1% of bitumen.
Sur les centrales continues par volume où il n’y a pas de pesage
de granulats, l’humidité est compensée par une augmentation de la
vitesse de la bande et, donc, un mesurage du débit sec. Sur ce type
de centrale, le débit de liant bitumineux ne dépend que de la formule
et de la production.
Sur les centrales continues avec pesage dynamique, l’humidité des
granulats est saisie dans les données de l’automate qui augmente le
débit de la bande de chaque trémie en fonction de l’humidité indiquée.
Ce processus est automatique et la pompe à liant bitumineux ne
considère que le poids sec des granulats pour le dosage. Le tableau 1
montre un exemple de rapport entre l’humidité des granulats, le débit
de chaque trémie de dosage, et celui de liant bitumineux. Il considère
un débit de 100 tonnes par heure pour la centrale, et une recette
contenant 94,9% de granulats et 5,1% de liant bitumineux.
MaterialMatériau
Project % Output (t/h) Moisture (%) Real Output (t/h) Effective Output (t/h)
Stone 1Gravillon
20.90% 20.90 1.90% 21.30 20.90
Stone 0Gravillon
21.80% 21.80 2.60% 22.37 21.80
SandSable
9.50% 9.50 3.40% 9.82 9.50
DustPoussière de pierre
40.80% 40.80 5.70% 43.13 40.8
LimeChaux
1.90% 1.9 0% 1.9 1.9
BitumenLiant
5.1% 5.1 - 5.1 5.1
% Projet Production (t/h) Humidité (%) Prod. réelle (t/h) Prod. effective (t/h)
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Wet aggregates: surface
moisture + absorbed moisture
Dry aggregates
Granulats humides : humidité superficielle
+ humidité absorbée
Granulats secs
Wet aggregates: surface
Thus, especially in continuous flow plants, there is a need to
measure the moisture content of each aggregate used before
starting production. Samples should preferably be taken from
each feeder belt.
In batch plants, the dosage of the aggregates is done after
they are dried and, therefore, the moisture will have an influence
on the dosage only if the drying is not completed.
Ainsi, spécialement sur les centrales continues, il faut mesurer
l’humidité de chaque granulat utilisé avant le début de la production.
Les échantillons doivent être retirés de préférence de chaque bande
de dosage.
Sur les centrales discontinues, le dosage des granulats a lieu après
leur séchage et il n’y a donc d’influence de l’humidité sur le dosage que
si le séchage n’est pas complet.
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2.10. Entering data into the plant - formula
Saisie des données sur la centrale formule
Asphalt plants equipped with a computer, have supervisory
software, or a man/machine interface whereby the operator
controls all the equipment functions. It is possible to enter
numerous formulas into this system and save them to use at
any time during production.
Before starting up the plant, the moisture of the aggregates
in each bin should be inserted so that the flow compensation
can occur automatically in accordance with that moisture.
Sur les centrales d’enrobage équipées d’un automate, un logiciel de
contrôle, l’interface homme-machine, permet à l’opérateur de contrôler
toutes les fonctions de l’équipement et de saisir d’innombrables
formules qu’il sauvegarde pour qu’elles puissent être utilisées à tout
moment pendant la production.
Avant de mettre la centrale en marche, il faut saisir l’humidité des
granulats de chaque trémie pour qu’il y ait compensation automatique
du débit en fonction de cette humidité.
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2.11. Module for cold mixing
Module pour enrobé à froid
This is the option to configure in the asphalt plant a module
for producing mixtures of cold aggregates to be used on
bases and sub-bases. To do this it is necessary to reverse the
direction of the conveyor belt rotation and add a new belt to a
second pug-mill mixer.
The formula of the cold mixture is introduced into the asphalt
plant’s software using the standard weighing system. Injection
of emulsion can be added in this mixture of soils.
Il est possible de configurer un module de production d’enrobés à
froid pour mise en œuvre dans les bases et soubassements. Pour ce
faire, il faut inverser le sens de rotation du convoyeur et accoupler une
nouvelle bande vers un second malaxeur pug-mill.
La formule de l’enrobé à froid est saisie sur le logiciel de contrôle
de la centrale en utilisant le système de pesage standard. Une injection
d’émulsion peut être ajoutée dans ce mélange de sols.
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2.12. Filter Dosing System
Dosage de filler
It is possible to install an additional filler bin to the plant. This
filler is usually processed material such as lime, cement, or li-
mestone with a 100% granule size that passes through a scre-
en of 0.42 mm and at least 65% that passes through a screen
of 0.075 mm (sieve number 200). The shape of this bin is usually
conical or like an inverted pyramid with a volume adequate for
the percentage of the filler in the mixture of the plant. The ma-
terial is transported from the bin by a screw conveyor and is
fed directly into the mixer of the plant. The flow control is done
automatically by the system of the plant.
Artificial filler can be used in the mixture as a filler or to impro-
ve adhesiveness. In the first case, it is common to use limestone
since this material has little chemical reaction with the asphalt
mixture. In the latter case, hydrated lime is more common, whi-
ch is a basic pH material that when it coats the surface of the
coarse aggregates, increases the pH of the surface, improving
the adhesive power of the aggregate with the bitumen.
Besides the dosage of the artificial filler, there is the possi-
bility of controlling the dosage of natural filler coming from the
filtering system. A bin is positioned between the bag house and
the mixer in order to provide a new dose of fine material.
Il est possible d’installer une trémie de filler additionnelle sur la
centrale. Ce filler est normalement un matériau traité (chaux, ciment
ou calcaire) passant à 100% par un crible de 0,42 mm et pour le moins
à 65% par un crible de 0,075 mm (crible numéro 200) (DNER-ME
367/97). Il s’agit généralement d’une trémie conique ou en pyramide
inversée ayant un volume approprié au pourcentage de filler de la
formule. Ce matériau est transporté par un convoyeur à vis directement
de sa trémie au malaxeur. Le débit est automatiquement contrôlé par
le système de la centrale.
Un filler artificiel peut être utilisé dans l’enrobé comme matériau de
remplissage ou pour améliorer l’adhésivité. Dans le premier cas, l’usage
de calcaire est commun, car ce matériau a peu d’effets chimiques sur
l’enrobé. Dans le second, on utilise généralement de la chaux éteinte,
matériau au PH supérieur à 7 qui, lorsqu’il revêt la surface de granulats
plus gros, augmente le PH de leur surface, améliorant l’adhésivité des
granulats et du liant bitumineux.
Outre le dosage de filler artificiel, il est possible de contrôler le
dosage du filler naturel, issue du système de filtrage. Une trémie est
placée entre le filtre à manches et le malaxeur de manière à réaliser un
nouveau dosage des matériaux fins.
The slug filler is positioned and
connected to the asphalt plant.
Doseur de filler installé et
branché sur la centrale
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2.13. Bitumen Dosing System
Dosage de liant bitumineux
The binder material used to bond and stabilize the stone skele-
ton for producing asphalt concrete is bitumen. It can also be called
asphalt binder, bituminous binder, or binding agent.
The bitumen is stored in a tank that is thermally insulated with
glass wool and the outer walls with an aluminum-based material
of high reflectivity to heat and resistant to oxidation at high tem-
peratures.
In volumetric plants, the bitumen pump depends exclusively on
the flow of the plant and the percentage of binder in the formula.
Normally there is no dependence on the actual flow of aggregates,
so therefore attention is required to keep a steady flow of mate-
rials. Some volumetric plants have a load cell on the conveyor belt
in order to control the flow of the bitumen pump depending on the
actual weight of the aggregates. In this case, it is possible to insert
the moisture of the aggregates and with this the bitumen pump
considers the actual weight.
In continuous plants with dynamic weighing of aggregates, the
dosage of bitumen is dependent on the actual weight of the ag-
gregates. A frequency inverter is coupled to the bitumen pump
so that the rotating speed of the pump follows the weights of the
aggregates in real time. There is a lag time between the weighing
of the aggregates at the bins at an instant “t” and them actually en-
tering into the mixing system. This period is followed by the pump.
In batch plants, however, the bitumen is weighed statically in
a container designed just for this purpose. In this type of plant,
the bituminous binder is constantly recirculating, leaving the tank,
going to the entrance of the bitumen silo, and returning to the tank.
There is a valve located immediately before the silo that allows the
entrance of the bitumen. It is controlled automatically, opening for
the preparation of a new batch and closing when the weight in
the silo reaches the one corresponding to the percentage of bitu-
men in the mixture. When a new batch is started, the binder in the
container is transported by a pump until all of it is removed from it,
thereby placing a known amount of binder into the mixer.
Pour la production d’enrobés, le matériau agglutinant utilisé pour
coller et stabiliser les éléments pierreux est un liant bitumineux parfois
aussi appelé simplement bitume.
Il est stocké dans un réservoir isolé thermiquement par de laine
de verre et ses parois externes sont généralement constituées d’un
matériau à base d’aluminium réfléchissant fortement la chaleur et
résistant à l’oxydation à haute température.
Sur les centrales par volume, la pompe à liant bitumineux dépend
exclusivement du débit et du pourcentage de liant dans la formule.
Normalement, elle est indépendante du débit réel des granulats et,
donc, exige une attention pour maintenir le flux de matériaux constant.
Quelques centrales par volume présentent une cellule de charge
sur le convoyeur pour régler le débit de la pompe à liant bitumineux
en fonction du poids réel des granulats. Dans ce cas, il est possible
d’insérer l’humidité des granulats et, ainsi, la pompe à liant bitumineux
considère le poids réel.
Sur les centrales continues avec pesage dynamique des granulats,
le dosage du liant bitumineux dépend du pesage réel des granulats. Un
convertisseur de fréquence est accouplé à la pompe à liant bitumineux
pour que la vitesse de rotation de la pompe accompagne les pesages
de granulats en temps réel. Il existe un temps de déphasage entre le
pesage des granulats dans les trémies à un instant « T » et leur entrée
dans le système de malaxage dont la pompe tient compte.
Par contre, sur les centrales discontinues, le liant bitumineux est
pesé statiquement dans un récipient connu comme « Chaudron de
liant bitumineux ». Dans ce type de centrale, le liant bitumineux circule
constamment du réservoir au chaudron au réservoir. Une soupape
localisée immédiatement avant le chaudron permet l’admission de
liant. Elle est contrôlée automatiquement, et s’ouvre pour la préparation
d’une nouvelle « fournée » et se ferme quand le poids dans le chaudron
atteint l’équivalent au pourcentage de la formule. Quand une nouvelle
fournée débute, tout le liant contenu dans le chaudron est transporté
à l’aide d’une pompe pour injecter la quantité prévue dans le malaxeur.
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2.13.1. Basic characteristics of the bitumen
The asphalt binder can be regarded as a residue from the
distillation of oil, consisting mainly of carbon and hydrogen (be-
tween 90% and 95%) and heteroatoms. It is a viscoelastic ma-
terial and its rheological behavior depends on the temperature.
At room temperature, this material behaves as a solid and its
viscosity decreases with increasing temperatures. Therefore, it
is necessary to heat this binding agent for the production pro-
cess in order to obtain consistency or the viscosity suitable to
coat the surfaces of the aggregates and for compacting.
The service standards and specifications guide the produc-
tion and compaction temperatures of the mixtures due to the
temperature curve vs. viscosity of each asphalt binder. There-
fore, the production temperature of the asphalt concrete is the
lowest temperature at which the bitumen has a viscosity equal
to or less than that specified for production. The Brazilian spe-
cification limits the heating of bitumen at 177 °C.
2.13.2. Storage and heating tanks
2.13.1 Caractéristiques primaires du liant bitumineux
Le liant bitumineux est un résidu de la distillation du pétrole
essentiellement composé de carbone et d’hydrogène (entre 90% a
95%) et d’hétéroatomes. Il s’agit d’un matériau viscoélastique dont le
comportement rhéologique dépend de la température. À température
ambiante, il se conduit comme un solide et sa viscosité diminue à
mesure que la température augmente. Il faut donc le chauffer pour
obtenir une consistance ou viscosité correcte permettant de recouvrir
la surface des granulats et le compactage.
Les normes et caractéristiques de service orientant les
températures d’usinage et de compactage des enrobés dépendent
de la courbe température x viscosité de chaque liant bitumineux. La
température d’usinage de l’enrobé est la plus basse lui permettant
d’avoir une viscosité inférieure ou égale à la norme de production. La
norme brésilienne limite le chauffage du liant bitumineux à 177°C (ES
031/2006).
2.13.2. Réservoirs de stockage et chauffage
The storage tank is positioned and
connected to the asphalt plant.
Des réservoirs stockant le liant
bitumineux et le combustible
alimentent la centrale
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2.13.2.1. Storage of bitumen
The bitumen is transported from the refinery or from distribu-
tors in tanker trucks. These vehicles keep the product heated,
and therefore with low viscosity. This makes transporting the
bitumen using tanker trucks possible. They unload the bitumen
in tanks at building sites.
These tanks at the job site can be filled by gravity or by a lo-
ading pump. In the first case, the tank from the refinery or from
the distributor is positioned at a point above the maximum level
of the tank at the job site. A flexible pipe is used to transfer the
bitumen. When this is not a possibility, a loading pump makes
the transfer of this binding agent.
The purpose of the tank at the job site is to store the hot
bitumen to be used in asphalt mixtures. This tank cannot have
direct heating, but instead pipes are used to circulate thermal oil
and this way heat and keep warm the fluid stored in it.
2.13.2.1. Stockage du liant bitumineux
Des camions-réservoir apportent le liant bitumineux de la raffinerie
ou d’un distributeur. Ces véhicules maintiennent le produit chauffé,
c’est-à-dire à basse viscosité pour permettre de le transférer dans les
réservoirs de liant sur le chantier.
L’approvisionnement du réservoir du chantier peut être fait par
gravité ou par pompe. Dans le premier cas, le réservoir du camion doit
être plus haut que le niveau maximum du réservoir du chantier et une
tuyauterie flexible sert à transférer le liant bitumineux. Quand cela est
impossible, il faut avoir recours à une pompe.
Le réservoir du chantier sert à stocker le bitume chaud pour
la fabrication d’enrobés. S’il n’a pas de chauffage direct, il doit
obligatoirement être muni de canalisation de circulation de fluide
thermique pour maintenir le liant chauffé.
Bitumen storage tank
Réservoir de stockage de liant bitumineux
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2.13.2.2. Storage and heating of the bitumen
Some tanks generate the energy needed to heat the bi-
tumen. These tanks include a burner that heats the thermal
oil located in a reservoir. This heated thermal oil recirculates
through the tank coils, resulting in an exchange of heat by con-
duction with the bitumen.
2.13.2.2.. Stockage et chauffage de liant bitumineux
Certains réservoirs sont recouverts de serpentins et une chaudière
réchauffe un fluide thermique qui circule et produit un échange de
chaleur, par conduction, avec le liant.
2.13.2.3. Fuel used in the tank
The tank burner can work on diesel, LPG, or natural gas.
These fuels do not require heating before being mixed with air
because their consistency is suitable for this purpose. Heavy
fuels are not advisable as they require heating in heat exchan-
gers based on thermal oil heated to reduce viscosity. Another
heat source would therefore be needed to heat the fuel to bur-
ning temperature.
2.13.2.3. Combustible utilisé pour le réservoir
La chaudière du réservoir peut fonctionner au diesel ou au gaz
G.P.L. ou G.N.V.. Ces combustibles n’ont pas besoin d’être chauffés
pour la pulvérisation (mélange avec l’air), car ils ont une consistance
appropriée. Les combustibles lourds sont déconseillés, car ils faut les
chauffer dans des échangeurs de chaleur à base de fluide thermique
pour réduire leur viscosité, ce qui exige une autre source de chaleur
que le combustible atteigne la température de combustion.
Heating and storage tank with a small additional
fuel tank coupled to the same chassis
Réservoir de stockage et chauffage, avec
un petit réservoir de combustible additionnel
accouplé sur le châssis
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2.13.2.4. Heating of thermal oil
The flame from the tank burner heats a thermal oil located in
a reservoir inside the tank, also called a thermal oil sheath. It is a
lubricating oil of high thermal stability and resistant to oxidation.
This fluid expands in this reservoir due to the high heating tem-
peratures (between 180 °C and 210 °C), and when it is heated it
circulates through the tank coils in a closed circuit, transported
by a gear pump.
2.13.3. Controlling the temperature of the bitumen
The temperature of the bitumen inside the tank is controlled
by a thermometer called PT-100. The temperature gauge is set
on the outside of the tank and on the plant’s control panel.
The production and compaction temperatures of the asphalt
concrete are determined in the site by the construction of tem-
perature curves versus the viscosity of the binder. In the Brazi-
lian specification, the bitumen should have a viscosity of 85 ±
10 SFS for production and 130 ± 25 SFS for compacting. The
SFS unit means Saybolt Furol Second and is obtained using
a Saybolt Furol viscometer. It is an empirical measurement of
viscosity. The Superpave specification, however, only allows
the use of the Brooksfield rotational viscometer that measures
the torque required to rotate a shaft at a constant speed. This
torque is converted into viscosity. The dynamic viscosity unit
measured by this system is the centipoise (cP). Typically, the
bitumen viscosity for production should be 1.5 to 1.9 Poise and
for compacting between 2.5 to 3.1 Poise.
2.13.4. Transportation of the bitumen to the plant
The transport of the bitumen to the mixer of the plant is done
by means of a gear pump. This system can be divided into two
parts: suction and transport.
2.13.2.4. Chauffage du fluide thermique
La flamme de la chaudière réchauffe le fluide thermique localisé
dans un petit réservoir également appelé cuve de fluide thermique.
Il s’agit d’une huile lubrifiante ayant une stabilité thermique élevée et
résistante à l’oxydation. Sous l’effet des hautes températures (entre
180°C à 210°C), ce fluide se dilate et, quand il est bien chauffé, une
pompe à engrenages le fait circuler en circuit fermé dans les serpentins.
2.13.3. Contrôle de température du liant bitumineux
La température du liant bitumineux dans le réservoir est contrôlée
par un thermomètre appelé de PT-100, qui a une jauge sur la partie
externe du réservoir et une autre sur le panneau de contrôle de la
centrale.
Les températures d’usinage et de compactage de l’enrobé sont
déterminées sur le terrain par l’élaboration des courbes température x
viscosité du liant. Selon les normes brésiliennes, la viscosité doit être de
85 ± 10 SSF (Seconds Saybolt Furol) pour l’usinage et de 130 ± 25 SSF
pour le compactage. Cette mesure de viscosité empirique est obtenue
sur un viscosimètre Saybolt Furol. Pour sa part, la norme Superpave
ne permet que l’usage du viscosimètre Brooksfield rotatif qui mesure le
couple nécessaire pour faire tourner une tige à une vitesse constante.
Ce couple est transformé en une unité de viscosité dynamique appelé
centipoise (cP). Normalement, la viscosité d’usinage et de compactage
doit être de 1,5 à 1,9 Poise et de 2,5 à 3,1 Poise, respectivement.
2.13.4. Transport du liant bitumineux vers la centrale
Une pompe à engrenages permet de transporter le liant au
malaxeur. Ce système peut être divisé en deux parties : succion et
transport.
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The suction pipe is located between the bitumen collection
point in the tank until the pump and should have a diameter
sufficiently large enough to completely fill the pump gears and
thus minimize variations in flow. The transport pipe starts at the
bitumen pump and ends at the mixer of the plant. This pipe is
encased with thermal oil, heated in the tank, in order to keep
the bitumen hot during transport. The diameter of this pipe
must be large enough to allow for the pump’s maximum flow.
The use of modified asphalts requires suction pipes of a lar-
ger diameter to ensure that this more viscous fluid completely
fills the pump gears. It is important not to have variations in flow.
The pump used for transporting the bitumen is of gears and
positive displacement. A frequency inverter is coupled to the
pump that varies its flow rate in accordance with the weight of
the aggregates.
A bitumen flow meter can be installed between the pump
and the mixer. This meter consists of two oval gears that rotate
with the passage of bitumen. The angular velocity of the gears
is transformed into the actual speed of flow. This information
is sent to the plant’s control software that corrects the flow if
necessary.
La tuyauterie de succion relie le réservoir à la pompe. Elle doit avoir
un diamètre suffisant pour couvrir complètement les engrenages de la
pompe et, ainsi, minimiser les variations de débit. Une autre tuyauterie
transporte ensuite le liant bitumineux de la pompe au malaxeur. Elle
est revêtue de serpentins de fluide thermique chauffé pour maintenir
le liant bitumineux chaud pendant le transport. Le diamètre de cette
tuyauterie doit être suffisant pour permettre le débit maximum de la
pompe.
L’usage de bitumes modifiés exige une tuyauterie d’aspiration de
diamètre plus grand, pour garantir qu’il remplisse complètement les
engrenages de la pompe et qu’il n’y ait pas de variations de débit.
La pompe utilisée pour transporter le liant bitumineux est à
engrenages à déplacement positif. Un convertisseur de fréquence y
est accouplé pour que son débit puisse varier en fonction du pesage
des granulats.
Un débitmètre, composé de deux roues ovales tournant au
passage du liant, peut être installé entre la pompe et le malaxeur. La
vitesse angulaire des engrenages est transformée en vitesse réelle
d’écoulement du fluide et elle est envoyée à l’automate de la centrale
qui, en cas de besoin, corrige le débit.
and fuel
Thermal oil return
Tuyaux à carburant enchemisé - chauffage à
huile thermique
Tuyaux à bitume enchemisé - chauffage à
huile thermique
Retour d’huile thermique
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2.13.5. High-viscosity modified asphalt
The bitumen produced by refining oil satisfactorily meets
most situations to which pavements are subjected. In recent
years, however, high traffic volume highways have increased
their daily average number of vehicles, the trucks are heavier,
axle loads have increased, and tire pressure as well, requiring
more resistant bituminous coatings. The modification of the bi-
tumen has been the solution to supply some deficiencies from
the binder and improve properties such as thermal susceptibili-
ty, resistance to permanent deformation, and thermal cracking.
The rheological properties of the asphalt can significantly
influence the performance of asphalt mixtures during the pro-
duction process, compacting, and service life. Moreover, the
binding agents manufactured by the refinery have a low visco-
sity for mixing with aggregates and because of this the binding
agent film around the aggregates is thin. This fact may harm the
adhesiveness of the mixture and favor oxidative aging of this
binder. Also, in open or discontinuous mixtures that have a high
volume of empty spaces, there is a need for a more viscous
binding agent to keep the stone skeleton stabilized.
2.13.5.1. Modifying additives
Ground rubber from unusable tires or synthetic polymers is
introduced into the binder in order to increase the bitumen vis-
cosity.
2.13.5.2. Characteristics of the modified bitumen
It is expected that the bitumen have its rheological beha-
vior at high temperatures in order to facilitate production and
compacting processes (above 100 °C), and it be less suscep-
tible at working temperatures (typically below 80 °C). The in-
troduction of polymeric materials improves the characteristics
2.13.5. Bitume modifié à viscosité élevée
Les enrobés produits par le raffinage du pétrole répondent de
manière satisfaisante à la plupart des situations auxquelles les
revêtements sont soumis. Toutefois, ces dernières années, les routes à
grande circulation ont connu une augmentation importante du nombre
de véhicules par jour, avec des camions plus lourds, une augmentation
de la charge par essieu et une augmentation de la pression exercée
par les pneus, exigeant des revêtements bitumineux plus résistants
(Reologia de Asfaltos Brasileiros puros e modificados por SBS).
La modification du liant bitumineux a été la solution pour suppléer
quelques déficiences du liant et améliorer certaines propriétés comme
la susceptibilité thermique, la résistance à la déformation permanente
et aux fissures thermiques.
Les propriétés rhéologiques du bitume peuvent influencer
significativement la production d’enrobés, pendant le processus
d’usinage et de compactage, et leur vie utile. En outre, les liants
fabriqués par la raffinerie ont une viscosité basse pour le mélange
avec des granulats et, donc, la pellicule de liant les entourant est fine.
Ce fait peut porter préjudice à l’adhésivité de l’enrobé et favoriser le
vieillissement de ce liant par oxydation. De plus, dans des mélanges à
granulométrie ouverte ou discontinue, avec beaucoup de vides, le liant
doit être plus visqueux pour maintenir la stabilité des éléments pierreux.
2.13.5.1. Additifs modificateurs
Pour augmenter la viscosité du liant bitumineux, du caoutchouc
râpé de pneus irrécupérables ou des polymères synthétiques y sont
introduits.
2.13.5.2. Caractéristiques du liant bitumineux modifié
Le liant bitumineux devra avoir un comportement rhéologique
hautement variable à des températures élevées, pour faciliter les
processus d’usinage et de compactage (au-dessus de 100°C), et plus
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of this binder at service temperatures, reducing the variation
in its behavior with the temperature, and resulting in a more
elastic binder thereby minimizing pathologies such as perma-
nent deformation, fatigue cracks, and even thermal cracking at
negative temperatures.
Thermoplastic polymers may be previously mixed into the
bitumen or tank immediately before production. In the first
case, the bitumen tank will have to have agitators when the
phase separation is greater than 5%. When the polymer is mi-
xed at the job site, it is essential that the tank have agitators in
order to keep the polymer in suspension.
In the case of rubber asphalt, it can be added in two ways.
The first and the least used is via a dry process in which the
ground rubber is added as part of the stone aggregates. The
other way is to mix the rubber powder into the bitumen. This
process is called wet and can be by terminal blending (sto-
cked) or continuous blending (not stocked). The technique that
is most used in Brazil is the terminal blending where the rubber
is inserted into the binder at high temperatures by stirring at a
high shear rate. This also does the depolymerization and de-
vulcanization of the tire rubber, making it possible to react with
stable aux températures de service (normalement inférieures à 80°C).
L’introduction de matériaux polymérisés améliore les caractéristiques
de ce liant aux températures de service, pour réduire la variation
de son comportement avec la température et produire un liant plus
élastique et, donc, minimiser des pathologies comme les déformations
permanentes, les fissures de fatigue et même les fissures thermiques
en cas de températures négatives.
Les polymères thermoplastiques peuvent être mélangés au liant
bitumineux à l’avance ou dans le réservoir immédiatement avant
l’usinage. Dans le premier cas, le réservoir de liant bitumineux doit être
équipé d’un agitateur quand la séparation de phase est supérieure
à 5%. Quand le polymère est mélangé in-situ, le réservoir doit
indispensablement être muni d’agitateurs pour maintenir le polymère
en suspension.
Dans le cas de bitume caoutchouc, ce dernier peut être ajouté
de deux manières. La première, moins utilisée, est par voie sèche
: le caoutchouc trituré y est considéré comme un des granulats.
La seconde consiste à mélanger la poudre de caoutchouc dans le
liant bitumineux. Ce processus est appelé voie humide et peut être
stockable (terminal blending) ou non stockable (continuous blending).
La technique la plus utilisée au Brésil est le terminal blending, où
le caoutchouc est inséré dans le liant à des températures élevées
par agitation à haut cisaillement, qui dépolymérise et dévulcanise
Special devices in the tank for receiving
modified asphalt with the addition of
shredded tires
Dans le réservoir, des dispositifs
spéciaux permettent d’utiliser des
bitumes modifiés par l’ajout de pneus
triturés
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the bitumen molecules. This binding agent can be stored and
should be stirred before use. Another alternative is to add the
ground rubber at the time of production using a special tank
containing the right amount and mixture of the rubber to the
binder in a continuous process. This binding agent cannot be
stored and this technique is called continuous blending or just-
-in-time. This last technique makes it possible to use rubber
powder of greater particle sizes, resulting in a more viscous
binder.
2.13.6. Additives for WMA (Warm Mix Asphalt)
The production of conventional asphalt mixtures results in
environmental impacts mainly due to the production temperatu-
res. The bituminous binder is responsible for giving flexibility and
keeping the mixture cohesive. It needs to be heated to achieve
the required viscosity for mixing with the stone materials, which
also need to be heated and free of moisture for adhesion with
the binder. Adhesion among these materials is crucial for the
quality of the asphalt concrete. Without it the mixture becomes
weakened and as a consequence all the minimum parameters
required, both volumetric and mechanical, will not be achieved.
Because of this, in the traditional technology, heating these ma-
terials to high temperatures is inevitable.
The high temperatures when producing asphalt concrete,
however, causes environmental impacts resulting mainly from
burning fossil fuels. Therefore, a number of technologies have
been studied with the goal of reducing the production and com-
pacting temperatures while at the same time maintaining the
adhesion between the materials that make up the asphalt mix-
ture. This gave rise to what is called Warm Mix Asphalt (WMA).
Currently, there are three ways to produce warm mixtures.
The first is based on the insertion of chemical additives, the
second is to use organic additives, and the third is based on
asphalt foam processes.
également le caoutchouc des pneus pour permettre une réaction
avec les molécules du liant bitumineux. Ce liant peut être stocké et
il doit être agité avant l’usage. Une autre possibilité est d’introduire le
caoutchouc râpé au moment de l’usinage, dans un réservoir spécial
contenant le dosage correct où ils sont mélangés en un processus
continu. Ce liant ne peut pas être stocké et cette technique est appelée
contínuous blending ou just in time. Cette dernière technique permet
d’utilisé de la poudre de caoutchouc ayant une granulométrie plus
élevée, produisant un liant encore plus visqueux.
2.13.6. Additifs pour enrobés tièdes (W.M.A.- Warm Mix Asphalt)
La production d’enrobés bitumineux conventionnels a des impacts
environnementaux, principalement aux températures d’usinage. Le
liant bitumineux, qui donne sa flexibilité et sa cohésion à l’enrobé,
doit être chauffé pour atteindre la viscosité nécessaire au malaxage
avec les matériaux pierreux qui, pour leur part, doivent être chauffés et
privés d’humidité pour adhérer au liant. L’adhésivité des matériaux est
cruciale pour que l’enrobé ne soit pas affaibli et, par conséquent, pour
que tous les paramètres minimum exigés, aussi bien volumétriques que
mécaniques, soient atteints. Ainsi, dans la technologie traditionnelle, le
chauffage élevé de ces matériaux est inévitable.
Toutefois, les hautes températures d’usinage des enrobés
bitumineux produisent des impacts environnementaux dus
principalement à l’utilisation de combustibles fossiles. De ce fait, une
série de technologies ont été développées pour réduire les températures
d’usinage et de compactage tout en maintenant l’adhésion entre les
matériaux constituant les enrobés. Ainsi surgirent les dits Warm Mix
Asphalt ([W.M.A.]) ou enrobés tièdes.
De nos jours, il existe trois formes de production d’enrobés tièdes.
La première passe par l’insertion d’additifs chimiques, la deuxième
utilise des additifs organiques et la troisième est le processus utilisant
de la mousse de bitume.
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2.13.6.1. Additifs chimiques
Ils ont pour base des amines gras et des tensioactifs. Selon
Agnusdei (2011), les amines gras sont produits par réaction entre
amines et acides gras. Ces produits, avec les dits modificateurs
chimiques, ne modifient pas le comportement rhéologique de bitume,
c’est-à-dire sa viscosité, mais la tension d’interface entre les acides
et le liant bitumineux, améliorant ainsi l’adhésivité entre eux, la
maniabilité et la compactabilité des enrobés. Cela permet de réduire
les températures d’usinage et de compactage.
Ces additifs peuvent être incorporés au liant bitumineux dans le
réservoir ou dans le malaxeur de la centrale. Certaines émulsions
peuvent également être utilisées dans le même but.
2.13.6.2. Additifs organiques
Mélangés au liant bitumineux, ils modifient ses propriétés
rhéologiques en diminuant sa viscosité à des températures élevées.
L’augmentation de la maniabilité permet au liant de mieux envelopper
les granulats pierreux pour que l’enrobé soit plus facilement
compactable. Ce changement ne prend place que pendant les stages
d’enrobage et de compactage. Quand la température retombe, le liant
reprend son comportement rhéologique original.
2.13.7. Mousse de bitume
Il s’agit d’un mélange de liant bitumineux avec de l’eau de
manière directe ou indirecte. La production indirecte de mousse
dans le liant passe par l’incorporation de matériaux hydrophiles
(zéolithes synthétiques) ou l’incorporation de sable humide pendant
la fabrication de l’enrobé. La production directe de mousse se fait
par un mélange d’eau dans le bitume dans une chambre d’expansion
The chemical additives are based on fatty amines and sur-
factants. According to Agnusdei (2011), the fatty amines are
produced by a reaction between amines and fatty acids. These
products, along with those called chemical modifiers, do not
change the rheological behavior of asphalt, meaning its visco-
sity. Their action is to modify the interfacial tension between the
dry aggregates and the asphalt binder, thereby improving the
adhesiveness between the materials, as well as the workability
and compactability of the mixtures. Because of this it makes it
possible to reduce the production and compacting tempera-
tures.
These additives can be incorporated into the bitumen in the
tank or into the mixer of the plant. There are emulsions that can
also be used for the same purpose.
Organic additives or waxes, when mixed with bitumen,
change its rheological properties, decreasing its viscosity at
high temperatures. The increased workability is the pheno-
menon that allows better coverage by the binding agent over
the stone aggregates and higher compacting capability. This
change occurs only during the early stages of mixing and com-
pacting. When there is a reduction in the temperature of the
binding agent, it reverts to the rheological behavior of the origi-
nal binding agent.
2.13.7. Foamed bitumen
This is a blend of bitumen with water and the mixture of these
fluids may occur directly or indirectly. The indirect production of
foam in the binding agent takes place by incorporating hydro-
philic material (synthetic zeolites) or adding moist sand during
the manufacturing of the asphalt mix. The direct production of
foam occurs when the mixture is done of water in bitumen in
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an appropriate expansion chamber. Thus, when water comes
in contact with the hot asphalt, the temperature of the water in-
creases rapidly until it reaches 100 °C. This causes the water to
evaporate, increasing the volume of the binder by more than 15
times and thereby producing asphalt foam. This foam lubricates
the aggregates in the asphalt by reducing viscosity, improving
the workability of the product, and facilitating the mixing and
application at lower temperatures.
appropriée. Quand l’eau entre en contact avec le bitume chaud, la
température de l’eau augmente rapidement jusqu’à atteindre 100°C,
quand elle s’évapore, augmentant le volume du liant de plus de 15
fois et produisant la mousse de bitume. Elle lubrifie les granulats dans
le bitume en réduisant la viscosité, ce qui améliore la maniabilité du
produit et facilite l’enrobage et la mise en œuvre à des températures
plus basses (Ronchetti et. al., 2011).
Injection of air, water, and asphalt binder
causes the effect of foamed asphalt
L’injection d’air, d’eau et de liant bitumineux
provoque un effet d’enrobé mousseux
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Il est possible d’installer une trémie pour injecter des fibres de
cellulose nécessaires dans des mélanges comme le S.M.A. (Stone
Matrix Asphalt). La fibre présente une aire superficielle élevée par
rapport à son poids et permet d’incorporer plus de liant bitumineux
dans l’enrobé.
Ces fibres palettisées et mélangées au liant bitumineux peuvent être
introduites dans l’enrobé grâce à une trémie de dosage identique à celle
utilisée pour les fillers artificiels. Cette trémie dose la quantité exacte de
fibres dans l’enrobé selon la formule saisie sur l’automate de la centrale.
Selon le type de fibre, il faut les mélanger avec un filler pour faciliter leur
transport jusqu’au malaxeur.
Quand elles sont ouvertes, les fibres doivent être incorporées à
l’enrobé en utilisant un appareil pneumatique qui les transporte vers
le malaxeur.
2.14. Fibers Dosing System
Dosage de fibres
Fiber bin is positioned next to the plant
Le doseur de fibres est placé près de la centrale
It is possible to install a bin for the injection of cellulose fibers
needed for mixtures such as SMA (Stone Matrix Asphalt). Fiber
has a high surface area in relation to its weight and this allows a
greater amount of bitumen to be incorporated into the asphalt
mix.
These pellet fibers are mixed with the bitumen and can be
added to the mixture through a dosing silo identical to the one
used for artificial filler. This silo doses just the right amount of
fibers into the asphalt mixture according to a formula established
on the operation panel of the plant. Depending on the type of
fiber, it may be necessary to mix them with some type of filler to
facilitate the transport to the mixer.
When opened, the fibers should be incorporated into the
mixture by pneumatic equipment that transports the fiber to the
mixer.
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The stage of dosage of the materials for the production of
asphalt concrete is very important for the quality of the final pro-
duct. The granule size distribution of the aggregates is one of
its main characteristics and effectively influences the behavior
of asphalt pavements. It also determines the amount of bitumen
required for coating the aggregates, depending on their specific
surface. The mixture of aggregates and bitumen defines all the
volumetric characteristics of the asphalt concrete. Therefore,
the ratios of the formula depend on the granulometric curve,
and any variation in the aggregates implies in a new bitumen/
aggregate relation and consequentially a new volume ratio of
the final product.
2.15. Control over the flow of materials - aggregates and bitumen
Contrôle du débit des matériaux : granulats et liant bitumineux
L’étape de dosage des matériaux pour la fabrication d’enrobés est très
importante pour la qualité du produit final. La distribution granulométrique
des granulats est l’une de ses principales caractéristiques et elle a
effectivement une influence sur le comportement des revêtements
bitumineux (Pavimentação Asfáltica – Edição 2008). Elle détermine
également la quantité de liant bitumineux nécessaire pour envelopper
les granulats, en fonction de leur superficie spécifique. Le malaxage
de granulats et de liant bitumineux définit toutes les caractéristiques
volumétriques de l’enrobé. La teneur du projet dépend donc de la courbe
granulométrique et toute variation des granulats exige une nouvelle relation
bitume-granulats et, par conséquent, une nouvelle relation volumétrique
du produit final.
AGGREGATES DRYING SYSTEMSystème de séchage des granulats
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3.1. Fundamentals for drying the aggregates
Fondement du séchage des granulats
In order to have the asphalt mixture with a perfect adhesion
between the aggregates and bitumen, it is essential that the
moisture be removed from the aggregates and that they are
heated before being mixed with the bitumen. The water
contained in the surface and in the pores of the aggregates
hinders the production of hot mixtures. The aggregates have a
greater attraction for water than for the asphalt, thus breaking
the adhesive bond between them.
The moisture of the aggregates is the main limiting factor in the
production of asphalt mixtures. That is why it is necessary to remove
all the moisture both on the surface as well as that absorbed.
Pour que l’adhésivité entre granulats et le liant bitumineux l’enrobé
soit parfaite, il est fondamental de retirer toute l’humidité des granulats
et de les chauffer avant le malaxage. L’eau contenue à la surface
et dans les pores des granulats nuit à la production de mélanges à
chaud. Les granulats attirent plus l’eau que le bitume, ce qui rompt la
liaison adhérente entre eux.
L’humidité des granulats est la principale limitation pour la
production d’enrobés bitumineux. Il faut donc retirer toute l’humidité
aussi bien superficielle qu’absorbée.
AGGREGATES DRYING SYSTEM
Système de séchage des granulats
Wet aggregates: Wet aggregates:
Dry aggregates
Granulats humides : Granulats humides :
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3.2. Aggregate dryer
Sécheur de granulats
This component has the function of removing the moisture
from the aggregates, do their pre-mix, and unload them into
the mixer. It is made out of carbon steel that is resistant to high
temperatures so as not to undergo deformation. The aggregate
is transported internally because of its horizontal angle and the
rotating speed of the drum, which is supported on rollers.
C’est le composant qui élimine l’humidité des granulats et les pré-
homogénéise avant de les décharger dans le malaxeur. Il est constitué
de plaques d’acier carbone résistantes aux températures élevées
pour ne pas subir de déformation. Les granulats sont transportés
internement en fonction de son angle par rapport à horizontale et de la
vitesse de rotation du tambour, transmise par les rouleaux.
3.3. Types of dryers
Types de sécheurs
3.3.1. Drum-mixer dryer
This mechanical set is divided into drying, heating, and mi-
xing zones. The drum has a rotating speed of approximately
10 RPM and a specific horizontal angle with internal fins with
different functions to remove the moisture from the stones, heat
them to the desired temperature, and for mixing. This drum-
-mixer design has limitations as to drying when the aggregates
have a water absorption above 1%. The drum mixers can be
divided into parallel flow and counterflow.
3.3.1. Tambour sécheur malaxeur
Il s’agit d’un ensemble mécanique divisé en zone de séchage, de
chauffage et de malaxage. Un tambour, tournant à environ 10 t/min
formant un angle donné par rapport à l’horizontale, équipé d’ailettes
internes, chacune ayant une fonction propre, pour retirer l’humidité
des matériaux pierreux et les chauffer jusqu’à la température désirée.
Cette conception de tambour-malaxeur présente des limitations pour
le séchage quand les granulats ont une absorption d’eau supérieure à
1%. Les tambours sécheurs malaxeurs (tambours-malaxeurs) peuvent
être à courants parallèles ou à contre-courant.
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AGGREGATES
EXHAUSTION
VIRGIN AGGREGATES
BURNER
BITUMEN
HOT MIX
3.3.1.1. Drum-Mixer parallel flow dryer
The aggregates enter the drum near the burner flame. They
receive a lot of energy at the beginning and move away from the
heat source. The temperature of the exhaust gases in a parallel
flow system is high. The energy delivered to the gases is consi-
dered as a loss. Thus, the higher the temperature of the gases,
the lower will be the energy delivered to the aggregates, and the
lower will be the thermal efficiency of the plant.
In this system, the moisture absorbed in aggregates may not
be completely removed, resulting in an asphalt mixture with the
presence of moisture, thus breaking the adhesive bond betwe-
en the materials.
They are usually older Drum Mixer plants without a bag house.
3.3.1.1. Tambour sécheur malaxeur à courants parallèles
Les granulats entrent dans le tambour du côté du brûleur. Ils
sont soumis à une forte chaleur au début dont ils s’éloignent peu à
peu. Dans le système à courants parallèles, la température des gaz
d’échappement est élevée et l’énergie communiquée aux gaz est
considérée comme perdue. Donc, plus la température des gaz est
élevée, moins les granulats recevront d’énergie et moins la centrale
sera efficace, thermiquement.
Dans ce système, l’humidité absorbée par les granulats peut ne pas
être complètement retirée, produisant un enrobé avec de l’humidité,
qui rompt l’adhésivité des matériaux.
Ils sont normalement associés à des centrales Tambour sécheur
malaxeurs sans filtre à manches, de fabrication ancienne.
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3.3.1.2. Drum-mixer dryer in counterflow
The aggregates enter the drum at the opposite side of the
flame, thus giving it the name of counterflow drying.
At the beginning of the drying system, the fins inside the
dryer are “J” shaped, causing a cascade, which is the phe-
nomenon that occurs when the aggregates reach the upper
section of the dryer by them turning and tumbling to the lower
portion, forming curtains of aggregates. Fins called mixed are
placed in the middle portion of the dryer where the cascading is
less intense. Towards the end, the aggregates are transported
to the bed of the dryer where there is no cascading effect.
The design of a drum-mixer dryer may impair the complete
drying of the aggregates due to its short drying length.
3.3.1.2. Tambour sécheur malaxeur à contre-courant
Les granulats entrent dans le tambour par le côté opposé à la
flamme, caractérisant un séchage à contre-courant.
Dans la première partie de ce système de séchage, les ailettes
internes du sécheur ont une forme en « J », pour permettre un effet
cascade quand les granulats entrent dans la portion supérieure
du sécheur. La rotation et la gravité les fait tomber dans la partie
inférieure, formant des rideaux de granulats. La portion médiane est
munie d’ailettes dites mixtes pour un effet de cascade moins intense.
Finalement, les granulats tombent dans le berceau du sécheur où il n’y
a plus d’effet de cascade.
La conception d’un tambour sécheur-malaxeur peut nuire au
séchage complet des granulats en fonction de la courte longueur de
séchage.
FLAME
AGGREGATES
VIRGIN AGGREGATES
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3.3.2. Dedicated dryer in counterflow
This dryer drum is dedicated only to drying, heating, and pre-
-mixing of the aggregates, which enter the opposite side of the
burner flame. It is associated with plants that have an external
pug-mill mixer.
The input of the aggregates into the drum is done by a screw
conveyor that unloads them into the drying system. In this stage
begins the process of cascading, whose primary mechanism of
heat transfer is convection. After the cascading zone there are
mixed fins providing heat exchange by convection, radiation,
and even conduction because the aggregates are closer to the
heat source and stay longer on the fins. The first two steps are
aimed at removing all the moisture contained in the pores and
surface of the aggregates.
Finally, the dryer has radiation fins in the shape of an inver-
ted “V”. In this stage the aggregates, now free of moisture, are
heated to the desired temperature. The primary heat exchange
phenomenon in this last stage is radiation because the aggre-
gates are very close to the flame of the burner. There is also the
phenomenon of conduction in this stage because the aggre-
gates are in constant contact with the inner walls of the dryer.
3.3.2. Sécheur dédié à contre-courant
Tambour sécheur dédié exclusivement au séchage, au chauffage
et à la pré-homogénéisation des granulats, qui entrent par le côté
opposé à la flamme de la chaudière. Il est associé à des centrales
avec malaxeur externe de type pug-mill.
L’entrée des granulats dans le tambour se fait par un convoyeur à
vis qui les précipite dans le système de séchage. Commence alors un
processus d’effet de cascade dont le principal mécanisme de transfert
de chaleur est la convection. Après la zone d’effet de cascade, des
ailettes mixtes fournissent un échange de chaleur par convection,
radiation et même conduction, car les granulats sont plus proches
de la source de chaleur et restent plus longtemps en contact avec
les ailettes. Ces deux premières étapes vise à retirer toute l’humidité
contenue dans les pores et la surface des granulats.
Finalement, le sécheur présente des ailettes de radiation, avec un
dessin en « V » inversé. Dans cette étape, les granulats, déjà secs, sont
chauffés à la température désirée. Le principal phénomène d’échange
de chaleur est alors la radiation, car les granulats sont très proches
de la flamme de la chaudière. Il existe également un phénomène de
conduction dans cette étape, car les granulats sont constamment en
contact avec les parois internes du sécheur.
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Positioning of the dryer drum in the asphalt plant
Flux des granulats et des gaz dans le
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La chaudière produit de la chaleur par la combustion, qui transforme
une énergie chimique en énergie thermique. Les combustibles peuvent
être liquides ou gazeux. Les combustibles liquides sont divisés en
huiles combustibles légères et lourds.
Pour ce qui est des huiles combustibles, trois paramètres sont
importants. Le premier est leur température de pulvérisation. Leur
Combustibles utilisés
3.5. Types of fuel
Obtaining heat from the burner takes place from burning
fuels, transforming chemical energy into thermal energy. The
fuels can be liquid or gaseous. The liquid ones are divided into
light and heavy oils.
There are three parameters that are important for
classification in relation to fuel oils. The first is its atomization
L’énergie thermique nécessaire pour retirer l’humidité des granulats
et les chauffer à la température du projet provient d’une chaudière,
localisée dans le tambour sécheur de la centrale. Les deux fluides
nécessaires à la combustion sont l’oxygène et un combustible.
L’air envoyé par une soufflante est dosé par une soupape et entre
dans la chaudière, où sa vitesse augmente en raison de la diminution de
la section. Au point où la vitesse de l’air est maximum, le combustible
est injecté par une vanne de contrôle de flux. Le mélange de ces deux
fluides est appelé pulvérisation.
The thermal energy required to remove moisture from the
aggregates and heat them to the right temperature comes from
a burner located inside the dryer drum. The two fluids required
for burning are oxygen and a fuel.
The air is directed by a fan and dosed by a valve and enters
into the burner being forced to increase its speed by the throt-
tling of the section. The fuel is introduced at the point where the
air velocity is greater after passing through a flow control valve.
The mixture of these two fluids is called atomization.
3.4. Burner
Brûleur
Burner in operation
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temperature. The heating depends on the viscosity vs.
temperature curve. The viscosity optimal for burning is 12 cSt.
The second parameter is the amount of sulfur present in the
fuel, determining the byproducts resulting from the combustion,
and thereby impacting the formation of polluting gases. The
third is the lower heating value (LHV), which is the sum of energy
released as heat during combustion. The higher the LHV, the
greater will be the efficiency of the thermal system. It is best to
use fuels with an LHV greater than or equal to 10,000 kcal/kg.
The types of fuel oils used in asphalt plants are as follows:
temperature have a viscosity that is adequate for atomization or
spraying. Diesel is an example of a light oil.
rocks that require heating to burn. Shale oil, low sulfur fuel oils,
LFP (low flash point), and others are examples of heavy oils.
natural gas (CNG) are used. The first is a mixture of propane
and butane gases, which is a byproduct from the distillation
of petroleum. Natural gas on the other hand consists of more
methane. This gas is a mixture of light hydrocarbons found
underground in oil deposits by accumulation in porous rocks,
the result of the degradation of organic matter. The use of gases
requires special burners.
chauffage dépend de la courbe viscosité x température et une
excellente viscosité pour la combustion est de 12 cSt. Le deuxième est
la quantité de soufre présent dans le combustible, qui définit les sous-
produits résultant de la combustion qui ont un impact sur la formation
de gaz polluants. Le troisième est le pouvoir calorifique inférieur
(P.C.I.), qui est la quantité de chaleur dégagée pendant la combustion.
Plus le P.C.I. est élevé, plus le système thermique et efficace. Il est
recommandé d’utiliser des combustibles ayant P.C.I. supérieur ou égal
a 10 000 kcal/kg.
Les types de combustibles utilisés sur les centrales d’enrobage sont :
ambiante, présentent une viscosité appropriée à l’atomisation ou
pulvérisation, comme le diesel, par exemple.
qui doivent être chauffées pour brûler. L’huile de schiste B.T.S. (basse
teneur en soufre), B.P.E. (bas point d’éclair) et d’autres sont des
exemples d’huiles lourdes.
(G.N.V.). Le premier est un sous-produit de la distillation du pétrole,
un mélange de gaz propane et butane. Le gaz naturel, quant à lui, est
composé d’une plus grande quantité de méthane : c’est un mélange
d’hydrocarbures légers trouvés dans le sous-sol dans des gisements
de pétrole, qui s’est accumulé dans des roches poreuses, comme
résultat de la dégradation de la matière biologique. L’usage de gaz
exige des brûleurs spéciaux.
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3.7. Combustion process
Processus de combustion
Combustion may be defined as any relatively quick chemical
reaction in the gas phase that releases a significant amount of
energy in the form of heat. The primary components for this
reaction are oxygen and fuel.
In an asphalt plant, air and fuel are mixed inside the burner
through an atomization or spraying process. The smaller the
fuel particles, the better the burning will be. Thus, when rea-
ching the combustion chamber, the fuel is in the form of small
La combustion peut être définie comme toute réaction chimique
en phase gazeuse, relativement rapide, dégageant une quantité
significative d’énergie sous forme de chaleur (Keating – 1993).
Les composants primaires de cette réaction sont l’oxygène et le
combustible.
Dans une centrale, l’air et le combustible sont mélangés dans la
chaudière par un processus de pulvérisation (division en particules
The system for heating the fuel in continuous flow based
on thermal oil. Coils heated by thermal oil exchange heat by
conduction with the fuel. Temperature control is done automa-
tically. Heavy oils require a regulator to reach a viscosity suita-
ble for use.
Système de chauffage du combustible, en flux continu, à base
de fluide thermique. Des serpentins échangent de la chaleur par
conduction avec le combustible. Le contrôle de la température est
automatique. Les huiles combustibles lourdes exigent un correcteur
pour atteindre la viscosité appropriée à leur combustion.
3.6. Fuel temperature regulator
Correcteur de température du combustible
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droplets (for oils) or vaporized (for gases). For spraying, the vo-
lumetric ratio between air and fuel is approximately three to one
(three volumes of air to one of fuel). The spraying can occur with
the aid of air or pressure.
The spraying is influenced by the geometry of the burner,
fluid properties, their relative speed, conditions of temperature,
moisture, pressure, among others. A good atomization is es-
sential for the combustion process.
After this mixture, a spark or pilot flame causes the ignition
of the main flame. Once the reaction begins, it is self-sustaining
and supplied with primary air from the blower and with secon-
dary air from the exhauster. There is a new volumetric ratio
between total air and fuel of approximately 13 to 1 (13 volumes
of air to one of fuel).
The asphalt plants could have a flame sensor. It is a photocell
located next to the burner flame. If the flame is not lit for some
problem in the ignition, this device automatically detects the
lack of fire and blocks the fuel pump. This device makes sure
that there will be fuel injected without the presence of fire and
prevents contamination of the aggregates and the bag house
with fuel.
The asphalt plant may have a fuel flow meter that monitors
the flow of this fluid and provides information on the plant’s con-
trol panel.
très petites). Plus les particules de combustible sont petites, plus la
combustion sera efficace. Ainsi, quand il est admis dans la chambre
de combustion, le combustible se trouvera sous forme de gouttelettes
(pour les huiles combustibles) ou de vaporisation (pour les gaz). Pour la
pulvérisation, le rapport volumétrique air-combustible est d’environ 3/1.
La pulvérisation peut se faire à l’aide d’air ou par pression.
Elle est influencée par la conception de la chaudière, les propriétés
des fluides, leur vitesse relative, les conditions de température,
d’humidité et de pression, entre autres. Une bonne pulvérisation est
essentielle au processus de combustion.
Une fois le mélange prêt, une étincelle ou veilleuse provoque
l’allumage de la flamme principale. Après le début de la réaction,
la flamme est auto-entretenue et alimentée en air primaire (de la
soufflante) et secondaire (extracteur). Il existe alors un nouvelle rapport
volumétrique air total-combustible d’environ 13/1.
Les centrales actuelles sont équipées d’un capteur, qui est une
cellule photoélectrique localisée près de la flamme de la chaudière. En
cas d’absence de flamme, à cause d’un éventuel problème d’allumage,
ce dispositif l’accusera automatiquement et bloquera la pompe à
combustible. Cet élément de sécurité garantit qu’il n’y aura aucune
projection de combustible sans la présence de feu et évitera toute
contamination des granulats et du filtre à manches par le combustible.
La centrale peut être munie d’un débitmètre contrôlant le flux
de combustible et fournissant des informations sur le tableau de
commande de la centrale.
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La flamme de la chaudière peut avoir une forme plus oblongue ou
plus courte, grâce à un Modificateur de la Forme de la Flamme (M.F.F.).
Pour que la relation air-combustible se maintienne en 13/1, le système
d’échappement ne doit pas présenter d’augmentation de la perte
de charge. Quand le filtre à manches fonctionne à des températures
inférieures à 100°C, un phénomène de condensation prend place
sur ses parois internes, qui augmente la perte de charge, nuisant à
l’échappement et, par conséquent, réduisant l’efficacité du système
thermique.
Plusieurs causes peuvent provoquer des températures basses
dans le filtre à manches : granulats ayant une humidité et une porosité
élevées, bas pouvoir calorifique du combustible et excès de particules
fines dans l’enrobé. Dans ces situations, il est intéressant que la
flamme ait un dessin oblong (plus effilé), pour chauffer plus les gaz et
éviter ce phénomène.
3.8. Flame control
Réglage de la flamme
The burner flame size can be made longer or shorter by me-
ans of a flame regulator. The exhaust system should not have a
high loss of load for the air-fuel ratio to be maintained at 13 to
1. The phenomenon of condensation occurs on its inner walls
when the bag house works at temperatures below 100 °C. This
increases the loss load, impairing the exhaust and consequen-
tly reducing the efficiency of the thermal system.
There are several causes that can result in low temperatures
in the bag house, including aggregates with a high moisture
and high porosity, low calorific value of the fuel, and too many
fine particles in the mixture. In these situations it is better if the
flame has an elongated shape (thinner) in order to warm the
gases more and avoid this phenomenon.
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Chambre de combustion
3.9. Combustion chamber
This component is positioned at the end of the dryer drum,
insulating the drying system. The burner is positioned at the
center of this chamber. It is made out of carbon steel that is
resistant to high temperatures and internally it is lined with ther-
mal insulation. It collects the dry aggregates and transfers them
to the mixer through a chute by gravity. It is possible to take
samples of the aggregates from this chute during the drying
process in order to check its temperature and moisture.
Composant placé à la sortie du tambour sécheur pour isoler le
système de séchage. La chaudière est placée au centre de cette
chambre constituée de plaques d’acier carbone résistant aux
températures élevées et revêtues internement d’isolant thermique. Elle
recueille les granulats secs qu’elle transfère ensuite par gravité vers le
malaxeur, dans une goulotte. Il est possible de retirer des échantillons
de granulats de cette goulotte pendant le processus de séchage pour
vérifier la température et l’humidité.
Vieillissement du liant bitumineux
3.10. Aging of bitumen
Bitumen ages due to high temperatures, ultraviolet radiation,
the presence of oxygen, and contact area.
Two main aging mechanisms of bitumen are volatilization
and oxidation. The first one takes place during the production
and compacting processes due to the high temperatures re-
sulting in the evaporation of volatile components. The oxidative
aging is the result of chemical reactions in the asphalt, which
tends to increase asphaltene chains, resulting in less flexibility
of the binding agent. Therefore, it is important to control the
temperatures of the materials and this way minimize these phe-
nomena.
Le liant bitumineux vieillit en raison des hautes températures, des
radiations ultraviolettes, de la présence d’oxygène et de sa superficie
de contact.
Les deux principaux mécanismes de vieillissement du liant
bitumineux sont la volatilisation et l’oxydation. La première a lieu
pendant les processus d’usinage et de compactage en fonction des
hautes températures qui provoquent une évaporation des composants
volatils. Le vieillissement par oxydation est le résultat de réactions
chimiques dans le bitume qui tendent à augmenter la teneur en
asphaltènes, ce qui diminue la flexibilité du liant. Voilà pourquoi, il est
important de contrôler les températures des matériaux pour minimiser
ces phénomènes.
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Humidité des granulats x production
3.11. Moisture of aggregates vs. production
The moisture of the aggregates should be removed inside
the dryer drum and the drying process should be slow and gra-
dual, especially when the aggregates present a high porosity.
The thermal energy required for heating the aggregates co-
mes from a flame caused by the burning of fuel oils or gas. With
this, each plant has a drying capacity (removal of water from
the aggregates) and therefore the plant’s production depends
on their moisture level.
Normally plants are designed to reach maximum produc-
tion if the moisture in aggregates is limited to 3%. Higher rates
of moisture imply in reducing the plant’s production in order
to maintain a constant thermal energy and fuel consumption.
Graph 1 shows the relationship between production, moisture
of the aggregates, and altitude. Graph 2 shows the variation of
fuel consumption depending on the moisture considering an
example of fuel with a calorific value greater than or equal to
10,000 kcal/kg.
L’humidité des granulats doit être supprimée dans le tambour
sécheur de la centrale et ce séchage doit être lent et graduel,
principalement quand les granulats présentent une porosité élevée.
L’énergie thermique nécessaire au chauffage des granulats provient
d’une flamme alimentée par la combustion d’huiles ou de gaz. Chaque
centrale présente donc une capacité de séchage (retrait de l’eau des
granulats) et sa production dépend de leur humidité.
Normalement, les centrales sont conçues pour atteindre leur
production maximum en limitant l’humidité des granulats à 3%. Des
taux d’humidité plus élevés impliquent une réduction de la production
pour maintenir l’énergie thermique et la consommation de carburant
constantes. Le graphique 1 présente la relation entre production,
humidité des granulats et altitude. Le graphique 2 expose la variation
de la consommation de combustible en fonction de l’humidité,
considérant un exemple de combustible ayant un pouvoir calorifique
supérieur ou égal a 10 000 kcal/kg.
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
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60%
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80%
90%
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Fuel
con
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Moisture (%)
SYSTEM FOR FILTERING THE GASES AND RECOVERING THE FINE AGGREGATESSystème de filtrage des gaz et récupération des fines
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SYSTEM FOR FILTERING THE GASES AND RECOVERING THE FINE AGGREGATESSystème de filtrage des gaz et récupération des fines
In the drying process of the aggregates there is a flow of
gases coming from combustion. These gases are sucked up by
an exhauster and sent to a specific compartment. There needs
to be a filtering process because the gases end up dragging
part of the fine materials coming from the drying process.
Dans le processus de séchage des granulats, un flux de gaz
provient de la combustion. Un extracteur aspire ces gaz et les dirige
vers un compartiment spécifique. Comme ils finissent par entraîner
une partie des matériaux fins provenant du séchage, un processus de
filtrage devient nécessaire.
65ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
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4.1. Wet-type filter
Filtre à voie humide
This filtering process is characteristic of older plants. They
are typically related to parallel flow drying and internal mixing.
The process begins with increasing the speed of the
gases from the drying drum and sprinkling water against the
particulate matter in suspension. This material then increases in
weight and volume in the form of silt and is thus collected and
transported by pipe to a settling tank.
An environmental liability is created in this process, which
is the silt accumulated in the settling tank. This method has
been replaced by cleaner and more efficient processes with
the possibility of reusing the material suspended in the mixture.
Processus de filtrage caractéristique des centrales anciennes.
Normalement utilisé avec un séchage à courants parallèles et un
malaxeur interne.
Ce processus commence par l’augmentation de la vitesse des
gaz provenant du tambour de séchage et l’aspersion d’eau sur les
particules en suspension. Le poids de ce matériau augmente et il se
transforme en boue. Il est alors recueilli et transporté par une tuyauterie
vers un réservoir de décantation.
Ce processus crée un passif environnemental : la boue accumulée
dans le réservoir de décantation. Cette méthode a été remplacée par
des processus plus propres et efficaces, permettant de recycler ces
matériaux en suspension dans l’enrobé.
Drum Mixer
Transition
Exhauster
Homogenizer
Chimney
Clean Gases
Water
SeparatorDust Output
Silt Output
Mix Output
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4.2. Bag house
Filtre à manches
The method that has replaced the wet-type filter is the bag
house. It was developed to absorb the exhaust gases without
causing environmental damages and also enabling the recovery
of the dust in suspension in the gases to be reintroduced into
the mixture.
At the beginning of the drying system, there is a suction
chamber through which the gases with fine particulate matter are
transported to the exhaust system. This chamber makes the first
selection of particles in a way that only the smallest are suctioned
to the purification systems. The larger particles precipitate inside
this chamber, returning with the flow of larger aggregates.
Pour substituer la voie humide, le filtre à manches a été développé
pour absorber les gaz d’échappement sans causer de dommages
environnementaux et pour permettre de récupérer les fines en
suspension dans les gaz et de les réincorporer dans l’enrobage.
Avant d’être conduits à la tuyauterie d’échappement les gaz
contenant les particules fines passent par une chambre d’aspiration
où une première sélection de particules a lieu, de sorte que seules
les plus petites sont aspirées vers les systèmes de purification. Les
particules plus grandes s’y précipitent et retournent dans le flux des
granulats plus gros.
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Inside the filter module there is a set of bags that absorb
the gases and dust in suspension, preventing them from being
blown out to the atmosphere. The material deposited in the
filter hopper is reused by being transported to the mixer. It
is important to control the filter temperature. Below 100 °C
the phenomenon of internal condensation occurs, harming
the process of exhaustion. At high temperatures, the filtering
elements can be damaged depending on the type of bag. In
special applications when there is little presence of dust in
the mixture, the temperature of the gases can be very high,
exceeding the temperature limit of the bags. In these cases,
Nomex bags must be used, which withstand temperatures
above 200 °C.
The bags inside the filter can be made of different types of
materials, the most common being the following:
Dans le module du filtre, un ensemble de manches absorbe
les gaz et les fines en suspension, évitant qu’elles ne soient
rejetées dans l’atmosphère. Le matériau déposé dans la trémie
du filtre est recyclé, car il est transporté jusqu’au malaxeur. Il est
important de contrôler la température du filtre. Au-dessous de
100°C, un phénomène de condensation interne prend place, qui
nuit au processus d’échappement. À des températures élevées,
les éléments filtrants peuvent s’endommager selon le type de
manches. Dans des applications spéciales, quand il y a peu de
fines dans l’enrobé, la température des gaz peut être très élevée
et dépasser la température limite des manches. Dans ces cas, il
faut utiliser des manches Nomex, qui supportent des températures
supérieures à 200°C.
Les manches internes du filtre peuvent être de différents types,
dont les plus communs sont :
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4.2.1. Flat bags
The filtering material is based on needled felt covering a
cylindrical metal frame that retains the particulates present in
the exhaust gases. Air pulse valves clean the bags internally,
loosening the dust attached to them.
The dust penetrates deeper into the bags with this type of
material, making them difficult to clean and for the air to pass
through them. The bags, over time, may get plugged. In this
type of filter, the amount of bags to meet the demand of the
plant is very large and can hinder the equipment portability.
The compressed air pipes for cleaning the filtering elements
become complex, requiring more than one compressor to
perform the task.
4.2.2. Pleated Bags
This type of bag is based on laminated polyester material
and has an accordion shape that ensures a filtering surface
area about seven times larger than in the smooth bags. It has
close to a 100% efficiency in filtering the elements in suspension
in the exhaust gases.
A large filtering area ensures a constant productivity because
the exhaust remains stable and is less susceptible to pressure
variations during production. The ratio of air and fuel is kept
constant and the plant’s production remains unchanged as well
as the temperatures of the gases and asphalt concrete. The
quality of the mixture depends greatly on the temperatures of
the aggregates, and these are ensured by a production process
where the temperatures are constant.
For this type of material, the fine particles are deposited only
on the surface of the bag. Because of this, cleaning becomes
easier with a lower number of mechanical interventions to keep
the bag clean. The dimensions of a filter with pleated bags are
more compact, facilitating portability.
4.2.1. Manches plates
Matériau filtrant à base de feutre aiguilleté recouvrant une structure
métallique cylindrique, qui retient les particules présentes dans les
gaz d’échappement. Des buses d’air de décolmatage permettent de
nettoyer les manches internement, et d’en décoller les fines.
Avec ce type de matériau, la poussière pénètre plus profondément
dans les manches, ce qui rend difficile leur nettoyage et le passage
de l’air. Au long du temps les manches peuvent se saturer et la
quantité de manches, pour suppléer la demande de la centrale
est très élevée, ce qui peut nuire à la mobilité de l’équipement. Les
canalisations d’air comprimé pour nettoyer les éléments filtrants sont
complexes, et exigent plus d’un compresseur pour exécuter cette
tâche.
4.2.2. Manches plissées
Type de manches à base de matériau de polyester laminé qui
présente un dessin en accordéon garantissant une surface de
filtrage environ sept fois supérieur par rapport à celle des manches
plates. Son efficacité se rapproche des 100% pour le filtrage des
éléments en suspension dans les gaz d’échappement.
Une grande surface de filtrage garantit une production constante,
car l’échappement est stable et moins susceptible à des variations
de pression. Le rapport air-combustible se maintient également
constant et la production de la centrale reste inaltérée, ainsi que la
température des gaz et de l’enrobé. La qualité de l’enrobé dépend
beaucoup de la température des granulats, et elle est garantie par
un processus de production où les températures sont constantes.
Avec ce type de matériau, les particules fines ne se déposent
qu’à la surface des manches, ce qui facilite le nettoyage et exige
moins d’interventions mécaniques pour maintenir les manches
propres. Les dimensions d’un filtre à manches plissées sont plus
compactes, facilitant les déplacements.
69ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
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The compressor is a machine that increases the pressure of
a gas (air) to transfer this energy to a mechanical system. The
pneumatic of the plant system will feed the air pulse valve in the
bag house, the cylinder for opening the flow gate of the silo for
storing the asphalt, and other components.
4.3. Air CompressorCompresseur d’air
Le compresseur est l’équipement qui augmente la pression d’un
gaz (air) pour transférer cette énergie à un système mécanique
quelconque. Le système pneumatique de la centrale alimente les
vannes d’air de décolmatage et le vérin d’ouverture de la trappe de
la trémie de stockage d’enrobés, entre autres.
Air Compressor
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For the correct operation of the drying and filtering process,
it is crucial that there be a control over the temperature of
the gases coming from the dryer. The filtering elements are
damaged when exposed to high temperatures. In order to
control this, the exhaust pipe is designed with a Damper and an
Emergency Valve, ensuring a double protection to the integrity
of the filtering elements.
4.4.1. Cold air damper
This is a mechanism that is triggered pneumatically that
makes it possible to adjust the temperature of the bag house
by allowing cold air into the exhaust pipe. This control takes
place without interrupting the production process.
The temperature of the bag house should preferably be
between 100 °C and 120 °C. A fluid-mechanical actuator
controls the opening of the damper from the voltage of the
plant. This device can be controlled manually or automatically.
4.4. Gas temperature control systemsSystèmes de contrôle de la température des gaz
Pour un fonctionnement correct du processus de séchage et
de filtrage, il est fondamental de contrôler la température des gaz
provenant du sécheur. Les éléments filtrants s’endommagent quand
ils sont exposés à des températures élevées. Pour ce faire, la
tuyauterie d’échappement est munie d’un damper et d’une soupape
d’urgence garantissant une double protection de l’intégrité des
éléments filtrants.
4.4.1. Damper d’air froid
Il s’agit d’un mécanisme d’actionnement pneumatique permettant
de régler la température du filtre à manches par l’admission d’air
froid dans la tuyauterie d’échappement sans avoir à interrompre le
processus de production.
La température du filtre à manches doit se situer entre 100°C
et 120°C. Un actionneur fluido-mécanique commande l’ouverture
du damper. Ce dispositif peut être enclenché manuellement ou
automatiquement.
SS Vortex
Temperature Sensor
Dust Output
Gas Input
Gas Output
DamperTemperature
Sensor
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This component is dedicated to particle size separation in a
continuous process. It is a pre-collector of dust located in the air
pipe before the bag house entrance. A vortex or static separator
positioned in the pipe directs the larger particulate matter, of
bigger inertia, to a collector that by gravity introduces it into the
mixer. Therefore, only the fine aggregates passing through the
screen 200 (0.075 mm) enter the bag house. The efficiency of
this system is approximately 90%.
The static separator ensures that the larger, more abrasive
particles do not reach the Bag House. Because of this, it
provides a longer life for the filtering elements and hence does
not affect production. This granule size separation ensures a
higher quality of the asphalt mixture and allows a correction of
failures generated by aggregates with granule size problems.
En manuel, l’opérateur ouvre un certain pourcentage du damper
pour réduire ou maintenir la température du filtre. La sensibilité de
l’opérateur, qui peut ouvrir la soupape de 1% à 100%, est alors
très importante. En automatique, l’opérateur définit la température
où le damper doit commencer à s’ouvrir. Quand la température
est stabilisée et postérieurement réduite, le damper se ferme
automatiquement.
4.4.2. Soupape de sécurité
C’est un système automatique de contrôle de température
protégeant le filtre à manches en fonction de la température détectée
par le capteur PT-100 placé à l’entrée.
Elle peut bloquer complètement l’échappement. Quand elle est
ouverte, elle interrompt le flux de gaz chauds provenant du sécheur
et éteint automatiquement la chaudière de la centrale.
In manual, the operator opens the damper by a certain
percentage in order to reduce or maintain the filter temperature.
In this operation, the operator’s experience is important
because he can open the valve from 1% to 100%. When in
automatic mode, the operator sets the temperature at which
the damper starts to open. When the temperature is stabilized
and after decrease, the damper is automatically closed.
4.4.2. Emergency valve
This is an automatic temperature control system to protect
the bag house in accordance with the temperature detected by
the sensor PT-100 at the entrance of the bag house.
It is a total blocking action of the exhaustion. When
triggered, it interrupts the flow of hot gases from the dryer and
automatically turns off the burner of the plant.
Composant dédié à la séparation granulométrique en processus
continu. Il s’agit d’un précollecteur de poussière localisé dans
la tuyauterie d’air avant l’entrée du filtre à manches. Un vortex ou
stateur placé sur la tuyauterie dévie les particules plus grosses,
plus inertes, vers un collecteur qui, par gravité, les introduit dans
le malaxeur. Ainsi, seules les fines passant par un crible 200 (0,075
mm) entrent dans le filtre à manches. L’efficacité de ce système est
d’environ 90%.
Le séparateur statique garantit que les particules les plus grosses et
les plus abrasive ne passent pas par le filtre à manches. Cela rallonge
la durée de vie des éléments filtrants et, par conséquent, n’affecte pas
la production. Cette séparation granulométrie garantit une meilleure
qualité d’enrobés et permet de corriger les pannes engendrées par
des granulats présentant des problèmes de granulométrie.
Séparateur statique de particules
4.5. Static separator of particles
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Récupération des fines du filtre à manches
4.6. Recovery of fine aggregates from the Bag House
Les particules fines déposées à la surface du tissu des manches
reçoivent, à des intervalles prédéterminés, une impulsion d’air
comprimé, venant du haut des manches, qui les nettoie et provoque
leur chute dans la trémie du filtre.
L’impulsion d’air est simultanée sur chaque rangée de manches.
Le temps d’impulsion est d’environ 100 millisecondes dans chaque
groupe, et elle est actionnée en séquence pour les autres rangées.
La fréquence d’impulsions est de 8 à 10 secondes, selon le degré de
saturation du filtre.
The fine particulates deposited on the surface of the bag at
predetermined periods receive a pulse of compressed air at the
top of the bag, which cleans them and causes the particulates
to drop into the bag house hopper.
The jet of air occurs simultaneously on a row of bags. The
pulse time is approximately 100 milliseconds in each group, and
it is activated sequentially for the remaining rows. The frequency
of pulses is 8 to 10 seconds, depending on the filter saturation
level.
73ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
MIXERSMalaxeurs
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5.M
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After drying and heating the aggregates, they are introdu-
ced into the mixer, which is the component of the plant dedi-
cated to mixing the aggregates and bitumen. The fine solids
from the bag house, artificial filler, and fibers are also introdu-
ced into the mixer. The goal is to mix the aggregates so that
a thin film of binding agent can coat their surface, forming a
homogeneous, cohesive, and quality mixture.
Après le séchage et le chauffage, les granulats sont introduits dans
le malaxeur, qui est le composant de la centrale servant à les mélanger
au liant bitumineux. Les fines provenant du filtre à manches, le filler
artificiel et les fibres sont également introduits dans le malaxeur pour
homogénéiser les granulats pour que leur surface se recouvre d’une
fine pellicule de liant, produisant un enrobé homogène, cohésif et de
qualité.
MIXERSMALAXEURS
In this system the mixture occurs in the same drum used for
drying the aggregates. The mixing of the heated aggregates
with the bitumen is done by tumbling due to the drum’s angle
and rotation speed.
5.1.1. Drum-mixer in parallel flow
This mixing system is associated with drying in parallel flow.
The mixing of aggregates with bitumen occurs in the same
dryer drum after the aggregates are dried. Because of this,
there is a flow of gases at high temperatures in the mixing envi-
ronment. This energy from the gases by convection is inappro-
priate for the asphalt binder.
It is important to monitor the loss of volatile fractions from the
bitumen in these devices due to the high temperatures of the
mixture.
5.1. Internal mixing (Drum-mixer)
Malaxage interne (T.S.M - Tambour sécheur malaxeur)
Dans ce système, le malaxage a lieu dans le même tambour que le
séchage des granulats. Ainsi, le malaxage des granulats chauffés et du
liant bitumineux prend place par chute en fonction de l’inclinaison et de
la vitesse de rotation du tambour.
5.1.1. Tambour sécheur malaxeur à courants parallèles
Système de malaxage associé à un séchage à courants parallèles.
Le malaxage des granulats et du liant bitumineux a lieu dans le même
tambour, après séchage des granulats. Ainsi, dans le milieu de
malaxage, des gaz à températures élevées circulent. Cette énergie des
gaz par convection est inappropriée pour le liant bitumineux.
Il est important de surveiller la perte de fractions volatiles du liant
bitumineux dans ces équipements, en raison des hautes températures
de malaxage.
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5.M
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inside the drum
ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
5.1.2. Drum-mixer in counterflow
This type of mixing system is associated with counterflow
drying in drum-mixer plants. The mixture in this concept occurs
in the same drum, also by tumbling, in a compartment behind
the burner after the drying of the aggregates. The injection
point of the bitumen is near the burner’s flame and may cause
damage to it by radiation.
5.1.2. Tambour sécheur malaxeur à contre-courant
Système de malaxage associé au séchage à contre-courant,
sur des centrales à tambour sécheur malaxeur. Dans ce concept, le
malaxage a lieu dans le même tambour, également par chute dans un
compartiment en aval de la chaudière après le séchage des granulats.
Le point d’injection du liant bitumineux est proche de la flamme de la
chaudière, ce qui peut lui causer des dommages par radiation.
Burner
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5.M
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This concept of external mixing, separated from the process
of drying and heating the aggregates, preserves the chemical
properties of the bitumen without risk to oxidize it.
The mixing compartment has two shafts working in synchro-
nism and pug-mill removable type paddles that ensure total
coverage of the aggregates and homogeneity of the mixture.
The temperature of this environment is controlled by heating the
walls by thermal oil.
5.2.1. Pug-mill in continuous plants
In this mixer design, the material is transported towards the en-
trance of the drag conveyor as it is mixed. The arms and paddles
are cast in high strength material. These paddles need to be ad-
justed in relation to the bottom of the mixer in order to conform
with the maximum aggregate size. This distance must be 50% to
100% greater than the largest aggregate. If this gap is smaller, grin-
ding may occur of the aggregate. If greater, the mixture will lose
efficiency.
Its access for maintenance is easy because of its removable
covers. Wear plates that are resistant to abrasion line the inside
of the mixer.
The inversion of paddles on the twin shaft makes it possible to
adjust the mixing time and to be used with different applications.
This reversal causes an increase in volume of material in the mixer.
The best filling level is approximately 70%, because if it is too emp-
ty, aggregates are hurled toward the lids, harming the cohesion of
the mixture. If it is too full, which is a level when the paddles cannot
be seen, only the bottom part of the aggregates is effectively mi-
xed, and the top part is left segregated.
For the bitumen coating to occur homogeneously, it is important
that the aggregates (larger ones from the dryer, fine solids from the
bag house, the fine solids from the static separator, artificial filler, and
fibers) be mixed before. The most modern plants provide dry mixing
of the stone materials before injection of the binding agent.
Concept de malaxage séparé du processus de séchage et de
chauffage des granulats, qui préserve les propriétés chimiques du
liant bitumineux, sans risque de l’oxyder. Cette conception peut être
installée sur des centrales de type double-barrel (où le mélange prend
place dans le même tambour mais séparément du séchage) ou de
type pug-mill.
Le compartiment de malaxage du pug-mill possède deux arbres
synchronisés à ailettes amovibles, garantissant un recouvrement total
des granulats et l’homogénéité de l’enrobé. La température de ce
milieu est contrôlée par le chauffage des murs par fluide thermique.
5.2.1. Pug-mill sur centrales continues
Dans cette conception de malaxeur, le matériau est transporté vers
le convoyeur à raclettes à mesure qu’il est mélangé. Les arbres et les
ailettes sont fabriqués en un matériau à la résistance extrêmement
élevée. Ces ailettes peuvent être réglées par rapport au fond du
malaxeur, pour s’ajuster à la taille maximum des granulats. Cette
distance doit être entre 50% et 100% supérieure à la taille du plus gros
granulat. Si elle est plus petite, il peut y avoir trituration. S’il est plus
grande, l’enrobé perdra son efficacité.
Il est facile d’accès pour l’entretien grâce à des couvercles amovibles.
Des plaques d’usure résistantes à l’abrasion revêtissent l’intérieur du
malaxeur.
L’inversion des ailettes sur les deux arbres permet de régler le temps
de malaxage, pour réaliser différentes applications. Cette inversion
provoque une augmentation du volume de matériau dans le malaxeur.
L’on recommande un niveau de remplissage d’environ 70%, car s’il est
trop vide, les granulats sont projetés sur les couvercles supérieurs,
ce qui nuit à la cohésion de l’enrobé. S’il est trop plein, niveau où l’on
ne voit plus les ailettes, seule la partie inférieure des granulats est
effectivement malaxée, ségréguant ainsi la partie supérieure.
Pour que le recouvrement de liant bitumineux soit homogène, il est
important que les granulats (plus gros provenant du sécheur, fines du
filtre à manches, fines du séparateur statique, filler artificiel et fibres)
soient préalablement mélangés. Les centrales plus récentes permettent
un mélange à sec des matériaux pierreux avant l’injection de liant.
5.2. External mixing in a pug-millMalaxage externe
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ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
A spray bar with several nozzles distributes the bitumen evenly
on the aggregates, resulting in a uniform mixture of high quality.
Une barre avec plusieurs buses d’aspersion distribue le liant
bitumineux de manière homogène sur les granulats, pour obtenir un
enrobé uniforme et de qualité.
mixer of aggregates and
Malaxeur de granulats et de
5.2.2. Pug-mill in batch plants
The main difference compared to the pug-mill of the conti-
nuous plants is that the asphalt mix is thrown to the center and
does not travel a path toward the opposite side. This is due to
the fact that the asphalt material in batch plants is transported by
gravity, with the opening of the flow gate to the truck positioned
below, and not to a drag conveyor.
It is possible to schedule the time for dry mixture before injec-
ting the binding agent, as this occurs after dosing and weighing
all the aggregates. But this dry mixing time impacts the plant’s
production.
5.2.2. Pug-mill sur centrales discontinues (à gravité)
Leur principale différence par rapport au pug-mill des centrales
continues est que l’enrobé est projeté vers le centre, et ne parcourt pas
un chemin en sens inverse. Cela se doit au fait que, sur les centrales
continues, le matériau bitumineux est transporté par gravité après
l’ouverture de la trappe au-dessus du camion et non par un élévateur.
Il est possible de programmer le temps de mélange à sec avant
l’injection du liant, car il prend place après le dosage et le pesage de
tous les granulats. Cependant ce temps a un impact sur la production
de la centrale.
ASPHALT MIXTRANSPORTATIONAND STORAGESYSTEMSystème de transport et stockage d’enrobé
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6.1. Slat conveyor
Convoyeur à raclettes
After mixing the asphalt material, it is transported by a
conveyor with slats and wear plates that are resistant to
abrasion, driven by an electric motor.
Après le malaxage, le matériau bitumineux est transporté par un
convoyeur à raclettes, équipé de plaques d’usure résistant à l’abrasion,
actionné par un moteur électrique.
Slat conveyor carrying the prepared asphalt mixtureConvoyeur à raclettes transportant l’enrobé prêt
ASPHALT MIX TRANSPORTATION AND STORAGE SYSTEMSYSTÈME DE TRANSPORT ET STOCKAGE D’ENROBÉ
83ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
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6.2. Storage Silo
After transportation, the material is carried to a compartment
dedicated to storing asphalt mixture. The temperature of the
asphalt mixture is monitored from the control cabin by a PT-100
sensor installed inside this silo. The opening and closing of the
flow gate is done by the plant’s pneumatic system.
6.2.1. Small silo
This is an item common to the continuous mobile plants
located at the top of the drag conveyor with a volumetric
capacity between 1 and 2 m³ according to the plant’s maximum
production.
It has a plate to dampen the mixture hurled by the conveyor,
thereby avoiding segregation of the material.
Après le transport, le matériau est conduit vers un compartiment
dédié au stockage du matériau bitumineux prêt. La température de
l’enrobé est contrôlée à partir de la cabine grâce à un capteur PT-100
installé dans cette trémie. L’ouverture et la fermeture de la trappe sont
effectuées par le système pneumatique de la centrale.
6.2.1. Petite trémie
Point commun des centrales continues, elle est localisée sur la
partie supérieure du convoyeur à raclettes. Sa capacité volumétrique
varie entre 1 et 2 m³, selon la production maximum de la centrale.
Elle est équipée d’une plaque pour amortir l’enrobé lancé par le
convoyeur et éviter la ségrégation du matériau.
Trémie de stockage
Small storage silo for unloading into trucks
Petite trémie de stockage pour
déchargement dans les camions
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6.2.2. Large silo
Compartment that takes the place of the small silo, and it
has a volumetric capacity bigger than 10 m³ with the function
of storing a bigger volume of asphalt material. It is recommen-
ded in cases when there are not enough trucks for continuous
supply.
The storage time can be extended when there is the circula-
tion of heated thermal oil in the walls of the silo, thus making the
application more flexible.
6.2.2. Grande trémie
Ce compartiment d’une capacité volumétrique supérieure à 10 m³,
peut remplacer la petite trémie, pour stocker un plus grand volume
d’enrobé. Elle est recommandée au cas où le nombre de camions ne
suffirait pas à un ravitaillement continu.
Le temps de stockage peut être rallongé quand il y a circulation
de fluide thermique chauffé sur les murs de la trémie, ce qui flexibilise
l’application.
Large storage silo
Grande trémie de stockage
85ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
CONTROLSYSTEM, AUTOMATIONAND OPERATIONSystème de commande, automation etfonctionnement
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All functions of an asphalt plant are controlled by a graphic
interface called supervisory located inside the control cabin. In
this device, you can graphically view all the subsystems of the
plant as well as motors and production parameters. Figure x
shows the plant’s supervisory system.
Modern plants have a touch screen. The operations are in-
tuitive, making it easier to turn on the motors and control the
temperatures during production.
Formulas are introduced into this interface (percentage by
mass of all the aggregates and bitumen), the moisture of the
aggregates, and the calibration parameters for the feed bins,
filler, fiber, and bitumen.
During the operation, the graphic interface makes the diag-
nosis of possible failures, shows graphs of temperatures of the
systems, and alerts the operator when the temperatures reach
critical levels. This communication is automatic and very valua-
ble for a stable production.
It is also possible to extract production and alert reports. The
loading of trucks can also be controlled and print outs can be
made of reports on production and destination.
Toutes les fonctions d’une centrale sont contrôlées sur une interface
graphique appelée logiciel de contrôle, localisée dans la cabine de
commande. Ce dispositif permet de visualiser graphiquement tous les
sous-systèmes de la centrale, ainsi que les moteurs et paramètres de
production. La figure x montre le logiciel de contrôle de la centrale.
Les centrales modernes ont un écran tactile. Les opérations sont
intuitives, facilitant la mise en marche des moteurs et le contrôle des
températures pendant la production.
Cette interface permet d’introduire les recettes (pourcentage
en masse de tous les granulats et liant bitumineux), l’humidité des
granulats et les paramètres d’étalonnages des trémies de granulats,
de filler, de fibre et de liant bitumineux.
Pendant le fonctionnement, l’interface graphique fait un diagnostic
de pannes éventuelles, montre des graphiques de températures
des systèmes et alerte l’opérateur lorsqu’elles atteignent des valeurs
critiques. Cette communication est automatique et est extrêmement
précieuse pour une production stable.
En outre, il est possible d’obtenir des rapports de production et
d’alertes. Il y a également un contrôle du chargement de camions
permettant d’imprimer des rapports sur la production et sa destination.
CONTROL SYSTEM,AUTOMATION AND OPERATIONSYSTÈME DE COMMANDE,AUTOMATION ET FONCTIONNEMENT
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7.1. Programmable Logic Controller (PLC)
Automate programmable industriel (A.P.I.)
Cabine de commande
The PLC is considered the “brain of the plant,” enabling its
automation. It is a device that performs functions defined by
a program stored in its memory. It can process thousands of
operations per minute and makes it possible to locate failures
quickly. In this platform there is great reliability of programs and
flexibility for any change to be made to them. The device can
be connected to a network for communication with other PLCs
and computers. It consists of a power source, a processor mo-
dule (CPU), memory, and analog and digital input and output
modules.
The computer circuit should be protected from dust, oil,
moisture, and other contaminants carried by the air. The con-
troller should be set up in a closed place in order to protect
these components and this room should be kept clean and the
door closed whenever possible. The connections on the termi-
nals should be inspected regularly. Defective connections could
cause inappropriate performance by the controller or even da-
mage the system’s components.
All control of production and checking if the systems are run-
ning well is done inside the air-conditioned control cabin that
has the PLC compartment and the operation panel. The latter
can be operated automatically or manually. In the automated
system, the dosing of the aggregates is done by dry weight on
the weighing zone and the correction of each belt speed occurs
automatically. The dosage of bitumen also happens in relation
to the dry weight of the aggregates. The filler and fiber bins de-
pend on the plant’s dry flow.
7.2. Control cabin
L’A.P.I. est considéré comme le « cerveau de la centrale » puisqu’il
permet son automation. Il s’agit d’un dispositif qui exécute des
fonctions définies par un programme sauvegardé en mémoire. Il peut
traiter des milliers d’opérations par minute et permet de localiser les
pannes rapidement. Les programmes de cette plate-forme sont très
fiables et flexibles en cas de besoin de modification. Ce dispositif peut
être branché en réseau pour communiquer avec d’autres A.P.I. et
ordinateurs. Il est composé d’un bloc d’alimentation, d’un processeur,
d’une mémoire et de modules d’entrées et de sorties analogiques et
numériques.
Le circuit de l’automate doit être protégé de la poussière, de l’huile,
de l’humidité et d’autres contaminateurs transportés par l’air. Pour
protéger ces cartes, l’automate doit être installé correctement dans un
endroit fermé dont l’intérieur doit être maintenu propre et dont la porte
doit rester fermée autant que possible. Il faut inspecter régulièrement
les connexions des borniers. Des branchements défectueux peuvent
provoquer un mauvais fonctionnement de l’automate ou des
dommages aux composants du système.
Le contrôle de la production et la vérification du fonctionnement des
systèmes sont exécutés à partir de la cabine de commande climatisée,
comprenant le compartiment de l’A.P.I. et le panneau de commande,
qui peut fonctionner en automatique ou manuel. En automatique, le
dosage des granulats dépend du poids sec sur la zone de pesage et
la vitesse de chaque bande est corrigée automatiquement. Le dosage
du liant bitumineux dépend également du pesage sec des granulats.
Les trémies de filler et de fibre dépendent du débit sec de la centrale.
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En manuel, l’A.P.I. n’intervient pas. Le dosage des matériaux est
donc réalisé par l’actionnement des moteurs à l’aide des boutons
disposés sur le panneau de contrôle. Il faut faire particulièrement
attention dans ce type de fonctionnement, car il n’y a pas de relation
automatique entre le dosage des granulats et du liant bitumineux. Ces
premiers doivent être dosés en retranchant l’humidité. Par contre, le
liant bitumineux a un débit constant, qui ne dépend que du débit de
la centrale et du pourcentage de la recette. Un langage graphique
accessible facilite la manipulation dans ce type de fonctionnement.
There is no intervention of the PLC in manual operation. In this
mode, the dosing of the materials is done by motors that are tur-
ned on or off by buttons on the control panel. Special attention is
required in this type of operation because there is no automatic re-
lationship between the dosing of the aggregates and the bitumen.
The first should be dosed discounting moisture. The bitumen, on
the other hand, should have a constant flow depending only on the
flow of the plant and the percentage in the formula. The accessible
graphic language streamlines the handling in this operation.
Operation cabin of the asphalt plantCabine d’opération de la centrale
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7.3. Control of mixing during production
Contrôle de l’enrobé pendant usinage
Screen for operating and monitoring the plant’s functions
Écran de fonctionnement et de surveillance des fonctions de la centrale
During operations in automatic, the operator must control
the temperatures of the gases in the exhaust chamber and bag
house as well as the temperatures of the materials (aggregates,
bitumen, and asphalt mixture).
In plants that have a drum dryer dedicated exclusively to drying
the aggregates, the temperature of the gases in the exhaust cham-
ber is approximately 40 degrees Celsius below the temperature of
the mixture. This temperature variation depends on the length of
the dryer drum in relation to the plant’s production and the confi-
guration of the dryer drum’s internal fins. The amount of fine solids
present in the mixture impacts the temperature of the gases, and
this relationship is inversely proportional. Moreover, the variation of
the temperature of the gases between the suction chamber and
the bag house is small. The cold air damper can be opened when
there is need to reduce the temperature of the bag house. The
plant operator should heat up the materials as specified in the for-
mula and maintain the temperatures of the gases balanced.
En automatique, l’opérateur doit contrôler la températures des
gaz (dans la chambre d’extraction et dans le filtre à manches) et la
températures des matériaux (granulats, liant bitumineux et enrobé).
Sur les centrales équipées d’un tambour sécheur dédié
exclusivement au séchage des granulats, la température des gaz
dans la chambre d’extraction est d’environ 40o Celsius inférieure à
la température de l’enrobé. Cette variation de température dépend
de la longueur du tambour sécheur par rapport à la production de
la centrale et de la configuration des ailettes internes du tambour
sécheur. La quantité de fines présentes dans l’enrobé est inversement
proportionnelle à la température des gaz. En outre, la différence de
température des gaz entre la chambre d’aspiration et le filtre à manches
est faible. Au cas où il faudrait réduire la température du filtre à manches,
il suffit d’actionner le damper d’air froid. L’opérateur de la centrale doit
chauffer les matériaux selon les caractéristiques du projet et maintenir
la température des gaz équilibrée.
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The PLC logs all events that occur in the plant during pro-
duction. The main ones are compiled in the form of reports.
A screen within the supervisory system is for generating dai-
ly, monthly, or annual reports with consumption statements of
each material, total tons produced, variations of the tempera-
tures of the gases and the asphalt, and a demonstration of the
values of the hour meter. All the formulas used are recorded in
these reports.
7.4. Production reports
Rapports de production
Pendant la production, l’A.P.I. enregistre tous les événements
prenant place sur la centrale. Les principaux sont compilés sous forme
de rapports. Un écran l’automate permet d’engendrer des rapports
journaliers, mensuels ou annuels détaillant la consommation de chaque
matériau, le total de tonnes produites, les variations de température
des gaz et de l’enrobé, et les valeurs de l’horomètre. Toutes les formule
utilisées apparaissent sur ces rapports.
This is a recent technology that makes it possible to monitor
the plant’s production processes via a simple 3G Internet con-
nection. Engineers and production managers can monitor the
operation of the equipment production process from the office
in real time.
The remote monitoring system gives the option to downlo-
ad production logs and upgrade the plant software. In the su-
pervisory system there is also a way to diagnose failures and
preventive maintenance alerts. Remote monitoring permits vi-
sualization only, without being able to interfere in the operation
command, which is entirely the operator’s responsibility.
7.5. Remote monitoring system
Système d’accompagnement quotidien à distance
La technologie récemment adoptée permet de surveiller les
processus de production de la centrale par une simple connexion
3G sur Internet. Ingénieurs et gérants de production peuvent donc
accompagner le processus de production de l’équipement en temps
réel, de leur bureau.
Le système d’accompagnement quotidien à distance permet
de télécharger des historiques de production et de mettre à jour le
logiciel de la centrale. Un système l’automate permet de diagnostiquer
d’éventuelles pannes et alerte en cas de besoin d’un entretien préventif.
La surveillance à distance ne permet que de visualiser, pas d’intervenir
sur les commandes de fonctionnement, qui sont totalement à la charge
de l’opérateur.
93ASPHALT PLANTS - TECHNOLOGIES AND PROCESSES | CENTRALE D’ENROBAGE - TECHNOLOGIES ET DES PROCESSUS
POWERSUPPLY8APPROVISIONNEMENT EN ÉLECTRICITÉ
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POWERSUPPLY8 APPROVISIONNEMENT EN ÉLECTRICITÉ
An asphalt plant is like a small factory that needs electrical
components and an automation system for its operation. It is
important to control all its functions in order to achieve a high
quality end result.
Une centrale est pratiquement une petite usine qui a besoin de
composants électriques et d’un système d’automatisation pour
fonctionner. Pour garantir la qualité du résultat final, il est important de
contrôler toutes les fonctions.
8.1. SUPPLY OF ELECTRICITY
Approvisionnement en électricité
The asphalt plant requires the supply of electricity for its
operation. This occurs by means of a substation (transformer)
connected to the utility grid or by an electrical power generator.
In both cases it is necessary to meet the demand of energy
consumption whose total value is informed through a table of
loads and it depends on the plant configuration.
This energy must be free from any disturbance that affects
its quality, ensuring optimal operation of the equipment. Among
the most common disturbances are transients (voltage variation
with high amplitude), noise (voltage variation with low amplitude
and high frequency), harmonic, (nonlinear loads connected to
the network), and voltage interruptions.
La centrale a besoin d’énergie électrique pour fonctionner. Celle-
ci peut provenir d’une sous-station (transformateur) branchée sur le
concessionnaire ou d’un générateur d’énergie électrique. Dans ces
deux cas, il faut définir la demande de la consommation d’énergie,
dont la valeur totale est calculée au moyen d’un tableau de charges,
qui dépend de la configuration de la centrale.
Cette énergie ne doit pas être sujette à des perturbations affectant
sa qualité pour garantir le fonctionnement idéal de l’équipement. Parmi
ces perturbations les plus communes sont les surtensions (variation
de tension de grande amplitude), les bruits (variation de tension à
basse amplitude et haute fréquence), les harmoniques (charges non
linéaires liées au réseau) et chutes de tension.
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8.2. Supervision devices
Dispositifs de supervision
There are protection systems against disturbances of the electrical
installation in order to ensure a smooth and safe operation for the
asphalt plant.
8.2.1. Measurement Center
It checks the quality of the electricity that the network offers.
It informs all the values of voltage, current, and frequency; as
well as the active, reactive, and apparent powers, the values of
harmonic distortion of the voltage, and the total power factor.
8.2.2. Voltage monitor
The irregularities of the network voltage can be monitored
by this device, indicating failures by means of LEDs. The plant
control system is communicated with the message “power
failure” resulting in its shutdown for safety reasons.
Pour garantir le bon fonctionnement et la sécurité de la centrale,
celle-ci est équipée de systèmes de protection contre les perturbations
du réseau électrique.
8.2.1. Centrale de mesures
Elle vérifie la qualité de l’énergie électrique fournit par le secteur
et informe toutes les valeurs de tension, courants, fréquences,
puissances actives, réactives et apparentes, de distorsion harmonique
de la tension et le facteur de puissance totale.
8.2.2. Superviseur de Tension
Les irrégularités de tension du secteur sont surveillées par ce
dispositif, qui indique les pannes au moyen de témoins lumineux.
Quand il affiche le message « panne de secteur », l’équipement est
débranché pour des questions de sécurité.
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Batterie de condensateurs placée sur le châssis
8.2.3. Capacitor Bank
This magnetic circuit acts as a filter that attenuates harmonic
distortions, reducing the energy consumed by the plant by
correcting the relationship between the active and reactive
energies generated by electric motors and transformers that
govern the operation of the equipment.
Reactive energy does not do work, but it is necessary for the
magnetization of the field of motors, generators, and transformers,
while the active energy is what actually performs the work. In
summary, power factor indicates if that energy is being well used.
To preserve the correct use of the electricity generated in Brazil
and avoid waste, there is a minimum limit established by law of
0.92 in power factor. If the value is lower, the customer receives
a fine from the power utility company, which can be avoided with
the installation of the Capacitor Bank.
8.2.4. Transient suppressor
This device absorbs the incoming voltage higher than the
nominal if this variation occurs. If the voltage remains at its
nominal value (380/440V), the suppressor does not interfere
with its entrance into the system.
8.2.3. Batterie de condensateurs
Circuit magnétique servant de filtre pour atténuer les distorsions
harmoniques et diminuer la consommation d’énergie de la centrale en
corrigeant la relation entre les énergies actives et réactives engendrées
par les moteurs électriques et les transformateurs régissant le
fonctionnement de l’équipement.
L’énergie réactive ne réalise aucun travail, mais elle est nécessaire
pour magnétiser le champ des moteurs, des générateurs et des
transformateurs, alors que l’énergie active réalise effectivement les
travaux requis. En somme, le facteur de puissance indique si l’énergie
est bien utilisée. Pour préserver l’usage correct de l’énergie électrique
engendrée au Brésil et éviter les gaspillages, la loi établit la limite
minimum du facteur de puissance à 0,92. Au cas où cette valeur serait
inférieure, le client reçoit une amende de la concessionnaire d’énergie,
ce qui peut être évité par l’installation d’une batterie de condensateurs.
8.2.4. Limiteur de surtension
Dispositif qui absorbe la tension d’alimentation supérieure à la
tension nominale, le cas échéant. Si la tension garde sa valeur nominale
(380/440 V), le limiteur n’intervient pas.
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8.3. Electric Power Switch Panel
Armoire électrique
All electrical components are located in a power panel that
is air-conditioned and isolated from the external environment.
It is important to periodically check if all the cables are
properly connected to the terminals of the power panel, which
serve as an interconnection to feed the motors of the plant,
preventing a failure to occur on one of the voltage phases that
could result in the motors and drivers overheating.
Tous les composants électriques sont localisés dans une armoire
électrique climatisée et isolée de l’environnement externe.
Il est important de vérifier périodiquement si tous les câbles
servant à alimenter les moteurs de la centrale sont bien branchés sur
les bornes de l’armoire électrique, pour éviter toute chute de phase
du secteur qui pourrait provoquer une surchauffe des moteurs et
conduits.
8.2.5. Système de mise à la terre
C’est le branchement de tous les ensembles électriques,
électroniques et mécaniques cités en utilisant la terre pour point de
référence et de protection contre les décharges atmosphériques, qui
peuvent causer des dommages irréversibles aux composants de la
centrale.
Différents piquets sont enterrés dans la terre. Pour garantir un
système de mise à la terre efficace, il faut que le sol ait une résistivité
basse, avec une impédance inférieure à 5 Ohms, pour garantir la
dissipation de la décharge électrique.
8.2.5. Grounding system
This is the interconnectedness of all the electrical, electronic,
and mechanical sets using the ground wire as a reference point
and protection against lightning. This can cause irreversible
damage to the components of the plant.
Several formats of rods are buried underground. To ensure
an efficient grounding system, it is necessary that the soil have
low resistivity with an impedance of less than 5 Ohms in order
to ensure the dissipation of the electric discharge.
HOT RECYCLING IN ASPHALT PLANT9RECYCLAGE À CHAUDDANS LA CENTRALE
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HOT RECYCLING IN ASPHALT PLANT9 RECYCLAGE À CHAUD DANS LA CENTRALE
9.1. Introduction
Introduction
Hot recycling in an asphalt plant aims to combine the recycled
material through milling of the pavement (also called Reclaimed
Asphalt Pavements, known as RAP) with virgin aggregates and
asphalt binder in order to lay pavements with high performance.
Hot Recycling is a simple concept because it results in
savings of material and energy. Highways with problems
because of use, such as the lack of friction on the mat, cracks,
permanent deformation, and other problems, represent a great
potential for the application of this technology.
Le recyclage à chaud dans la centrale vise à combiner le matériau
recyclé par fraisage du revêtement (également appelé RAP - Reclaimed
Asphalt Pavements) avec des granulats et du liant bitumineux vierges,
pour développer des revêtements à haute performance.
Le recyclage à chaud est un concept simple qui se traduit par
des économies de matériau et d’énergie. Des routes présentant
des pathologies découlant de leur utilisation comme, par exemple,
le manque d’adhérence de la couche de roulement, les fissures, les
déformations permanentes et autres problèmes, sont idéales pour
appliquer cette technologie.
Asphalt pavement milling
Fraisage de revêtements bitumineux
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Milled material (RAP)
Matériau fraisé (Granulats bitumineux recyclés)
9.2. Milled or recycled material - characteristics
Matériau fraisé ou recyclé : caractéristiques
Le matériau recyclé présente des granulats disposés selon une
courbe granulométrique donnée et recouverts de liant bitumineux.
Comme résultat du fraisage, ce matériau présente des grumeaux
et éventuellement des granulats fracturés. Le liant bitumineux présente
un niveau de vieillissement considérable selon le liant bitumineux
original, le type de centrale l’ayant usiné, les conditions climatiques de
la région et la durée de vie du revêtement.
The recycled material presents aggregates arranged in a
certain granule size curve and are covered with bitumen.
As a result of milling, this material presents some clods and
some broken aggregates. The bitumen presents a considerable
degree of aging depending on the original bitumen, the type of
plant that manufactured the mixture, the climatic conditions of
the region, and the useful life of the coating.
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9.2.1. Characteristics of the RAP aggregates
The aggregates from the milled material have characteristics
similar to the originals, and may reduce the granule size due to
the milling process (especially in micromilling).
9.2.2. Characteristics of the bitumen from the RAP
Asphalts suffer from aging (hardening) in a short-term during
machining and compacting. Long-term aging, however, occurs
during the useful life of the pavement.
It is important to know the characteristics of the RAP binder
in order to develop a high performance asphalt concrete
formula. The main features are penetration (0.1 mm) at 25 °C
and viscosity in SSF or cP. The greater the aging of the bitumen,
the lower will be the penetration and the greater the viscosity.
9.2.2.1. Choice of virgin binder
The combination of virgin asphalt binder and an aged one
should result in adequate characteristics for flexible pavements.
The final binding agent of the mixture should have a viscosity
low enough for compacting, a modulus high enough to resist
permanent deformation at high service temperatures, and
flexibility to resist fatigue cracking at intermediate service
temperatures.
The viscosity or penetration of the recycled bitumen is the
input for selecting the appropriate virgin bitumen or use of
aromatic-based additives. As an alternative, aged bitumen
can be combined with a high viscosity virgin binder in order to
develop a high modulus binding agent. It is important to check
the chemical compatibility between the aged and virgin binding
agent.
9.2.1. Caractéristiques des granulats des enrobés recyclés
Les granulats constituant le fraisat présentent des caractéristiques
semblables aux originaux, mais leur granulométrie peut être réduite en
fonction du fraisage (spécialement du micro-fraisage).
9.2.2. Caractéristiques du liant bitumineux des enrobés recyclés
Les bitumes subissent un vieillissement (durcissement) à court
terme pendant l’usinage et le compactage. En outre, un vieillissement
à long terme a lieu pendant la durée de vie utile du revêtement.
Il est donc important de connaître les caractéristiques du liant
des enrobés recyclés pour développer un projet d’enrobés à haute
performance. Les principales caractéristiques sont la pénétration (0,1
mm) à 25°C et la viscosité en SSF ou cP. Plus le liant bitumineux vieillit,
plus sa viscosité augmente et sa pénétration diminue.
9.2.2.1. Choix du liant vierge
La combinaison entre un liant bitumineux vierge et un vieilli doit
fournir des caractéristiques appropriées aux revêtements flexibles.
Le liant final de l’enrobé doit avoir une viscosité suffisamment basse
pour le compactage, un module élastique suffisamment élevé pour
résister aux déformations permanentes à des températures élevées de
service et une bonne flexibilité pour résister aux fissures par fatigue aux
températures intermédiaires de service.
La viscosité ou pénétration du liant bitumineux recyclé est l’input
pour le choix du liant bitumineux vierge approprié ou l’utilisation
d’additifs à base d’aromatiques. En alternance, l’on peut combiner
le liant bitumineux vieilli avec un liant vierge de haute viscosité pour
développer un liant au module élevé. Il est important de vérifier la
compatibilité chimique entre les liants vieilli et vierge.
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9.3. Systems for low recycling rate
Systèmes pour pourcentages bas de recyclage
The recycling rate is the percentage of recycled material
in relation to the total material (recycled material and virgin
aggregates).
The incorporation of RAP into asphalt mixtures requires
some type of heating of this recycled material, because the
entrance of this humid material into the plant’s mixer will for sure
transfer moisture to the virgin aggregates, impairing adhesion
of the mixture. The maximum rate of recycling depends on the
characteristics of the recycled material and on the mechanical
system. When the RAP is heated only by conduction, the
recycling rate is limited to levels between 10% and 15%,
depending on the need to overheat the virgin aggregates.
Le taux de recyclage est le pourcentage de matériau recyclé par
rapport au matériau total (matériau recyclé et granulats vierges).
L’incorporation d’enrobés recyclés dans des enrobés exige un type
de chauffage du matériau recyclé, car l’introduction de ce matériau
humide dans le malaxeur de la centrale transférera fatalement de
l’humidité aux granulats vierges, nuisant à l’adhérence de l’enrobé.
Le pourcentage maximum de recyclage dépend des caractéristiques
du matériau recyclé et du système mécanique. Quand les enrobés
recyclés ne sont chauffés que par conduction, le taux de recyclage est
limité à des valeurs entre 10% et 15%, pour éviter de surchauffer les
granulats vierges.
Supplémentaire pour recevoir le matériau broyé (RAP), avec l’entrée par un anneau spécial pour le séchoir à tambour Silo
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9.4. Systems for high recycling rate
Systèmes pour pourcentages de recyclage élevés
To produce mixtures with high rates of recycling (up to 50%),
there is a need to heat the milled material by radiation and avoid
overheating the virgin aggregates.
In this case it will be necessary to have a dryer drum
dedicated exclusively to drying the RAP.
Pour produire des enrobés avec un pourcentage élevé de recyclage
(jusqu’à 50%), il faut chauffer le fraisat par radiation, pour éviter de trop
surchauffer les granulats vierges.
Pour ce faire, il faut avoir un tambour sécheur dédié exclusivement
au séchage des enrobés recyclés.
Des composants additionnels configurables forment un module permettant des pourcentages élevés de recyclage
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9.4.1. Grinding
The recycled material will have lots of lumps after the milling
process and this does not allow its immediate use. These
clumps are composed primarily of fine aggregates bonded by
bitumen and hence are the best portion of the milled material.
Due to weathering, these lumps can present strong cohesion,
requiring great mechanical effort to break them up. Therefore,
it is essential to use a mechanical grinding system regardless of
the percentage of recycling material used.
9.4.2. Screening
When you want to work with high recycling rates, it is
recommended to separate these materials into at least two
granule sizes: a fine one and a thick one. This is justified due
to the disproportional ratio in the percentage of binder in the
thick portion compared with the thin one. The thinner portion
has a higher amount of bitumen due to its larger surface area
and therefore should be treated in a special way. The thicker
RAP has less binding agent and requires less care during the
production process.
9.4.3. Dosing of RAP
For the correct dosage of recycled and virgin materials, it
is important to give special attention to the granule size of the
aggregates and the bitumen content present in the RAP. The
granule size of the recycled material determines the addition
of new aggregates, that if properly graded make it possible
to classify the mixture in a specific range. The analysis of the
properties of the recovered bituminous material determines the
choice of the amount and characteristics of the new asphalt
and also of the rejuvenating agent, when necessary, in order to
meet the specifications of the final mixture regarding penetration
and viscosity.
9.4.1. Décroutage
Pendant le fraisage, le recyclé présente grande quantité de
grumeaux, ce qui ne permet pas de l’utiliser immédiatement. Ces
derniers sont essentiellement composés de granulats fins adhérant en
raison du liant bitumineux. Il s’agit donc de la portion la plus noble du
fraisat. En fonction des intempéries, ces grumeaux peuvent présenter
une grande cohésion exigeant beaucoup d’effort mécanique pour les
défaire. Il est fondamental d’utiliser un système mécanique appelé
décroûteur, indépendamment du pourcentage de recyclage utilisé.
9.4.2. Criblage
Qui a l’intention de travailler avec un pourcentage de recyclage élevé
doit séparer ces matériaux en pour le moins deux granulométries, une
fine et une grosse. Cela se justifie par la relation disproportionnée
du pourcentage de liant dans les portions fine et grosse, puisque
la portion plus fine présente plus de liant bitumineux en fonction de
sa plus grande zone superficielle, qui fait qu’elle doit être traitée de
manière spéciale. Les enrobés recyclés plus gros présentent moins de
liant et exigent moins de précautions pendant l’usinage.
9.4.3. Dosage des enrobés recyclés
Pour un dosage correct des matériaux recyclés et vierges, il est
important de faire particulièrement attention à la granulométrie et à
la teneur de liant bitumineux des enrobés recyclés. La granulométrie
du matériau recyclé détermine l’ajout de nouveaux granulats qui,
correctement calculés permettent d’inclure l’enrobé dans une plage
spécifiée. L’analyse des propriétés du liant bitumineux recyclé détermine
le choix de la quantité et des caractéristiques du nouveau bitume et
ainsi que de l’agent rajeunissant, le cas échéant, pour répondre aux
caractéristiques de l’enrobé final en termes de pénétration et viscosité.
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The RAP should be dosed from a bin preferably with weighing
and that works together with the dosing of virgin materials.
It is necessary to know the granule size of the RAP without
the presence of bitumen and treat it like a new aggregate. The
bitumen content in the RAP should be known and discounted
from the flow of virgin binder in order to take advantage of the
recycled bitumen and avoid excess binder in the mixture. The
larger the recycling rate, the more rigid is the characterization of
the milled material.
Les enrobés recyclés doivent être dosés en trémie, de préférence
avec pesage, en même temps que les matériaux vierges. Il faut
connaître la granulométrie des enrobés recyclés sans la présence de
liant bitumineux et les considérer comme de nouveaux granulats. La
teneur en liant bitumineux des enrobés recyclés doit être connue et
déduite du débit de liant vierge pour profiter du liant bitumineux recyclé
et éviter tout excès de liant dans l’enrobé. Plus le pourcentage de
recyclage est élevé, plus la caractérisation du fraisat doit être rigide.
9.4.4. Drying of RAP
The heating of the RAP is done in a parallel flow dryer drum.
Since the aggregates from the RAP are already covered with a
binding agent, there are no pores in this material and therefore
the moisture is only superficial. Because of this, a parallel flow
system is the most suitable for heating these materials.
A dryer drum dedicated to drying the RAP may include a
ring for adding the fine milled material in order to preserve most
of the RAP’s binding agent. This way the larger milled material
enters at the beginning of the drying system and is heated by
radiation, while the fine material is transported by a concentric
chamber to the dryer drum where it receives energy only by
conduction, and the fine and large portions join only at the end
of this drying system. This technology makes it possible to
increase the recycling rate because it harms the RAP’s binding
agent less, which is already aged.
9.4.4. Séchage des enrobés recyclés
Les enrobés recyclés sont chauffés dans un tambour sécheur à
courants parallèles. Comme les granulats des enrobés recyclés sont
déjà recouverts de liant, ils n’ont pas de pores et, donc, leur humidité
n’est que superficielle. Un système à courants parallèles est le plus
indiqué pour chauffer ces matériaux.
Le tambour sécheur dédié au séchage des enrobés recyclés peut
présenter un anneau pour l’introduction de la partie fine du fraisat
et préserver la plupart du liant des enrobés recyclés. Ainsi, les gros
fraisats entrent au début du système de séchage et chauffent par
radiation, alors que les fines sont transportées par une chambre
concentrique jusqu’au tambour sécheur, où elles reçoivent de l’énergie
que par conduction. À la fin de ce système de séchage, les parcelles
fines et grosses se joignent. Cette technique permet d’élever le taux de
recyclage, car elle nuit à moins au liant des enrobés recyclés, qui est
déjà vieilli.
Séparation granulométrique de
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9.4.5. Gas exhaust system
The gases generated when heating the recycled materials
are driven into the dryer drum of the conventional asphalt plant.
These gases assist in the combustion in the asphalt plant and
later on are filtered in the bag house.
9.4.6. Mixing of RAP with virgin materials
After the moisture is removed from the RAP, this recycled
material is sent to the plant’s external mixer. Therefore, it is
necessary to adapt this mixer so that the RAP enters at the
beginning of the mixing system. The ideal is that the milled
material, the larger aggregates, the fine solids from the static
separator and the bag house, along with any artificial filler such
as lime, limestone, cement all be mixed together while still dry.
The virgin bitumen should be added later.
Many hot recycling projects have seen the need of introducing
a recycling agent. The goal is to add the aromatics, which are
fractions lost by the bitumen during the aging process. This
additive should be mixed with the RAP immediately before
entering into the mixer, acting directly on the surface of the
milled material and thus contribute to increasing the flexibility
of the mixture.
9.4.5. Système d’échappement des gaz
Les gaz générés pendant le chauffage des matériaux recyclés sont
dirigés vers le tambour sécheur de la centrale conventionnelle, pour
aider à la combustion de la centrale et ils passent ensuite par le filtre
à manches.
9.4.6. Malaxage des enrobés recyclés avec des matériaux vierges
Après retrait de l’humidité, les enrobés recyclés sont conduit vers
le malaxeur externe de la centrale. Pour ce faire, il faut adapter ce
malaxeur pour que les enrobés recyclés soient introduits au début du
malaxage. L’idéal est un malaxage à sec du fraisat, des granulats plus
gros, des fines provenant du séparateur statique et du filtre à manches
et, éventuellement, du filler artificiel (chaux, calcaire, ciment), le liant
bitumineux vierge n’étant ajouté qu’ensuite.
De nombreux projets de recyclage à chaud exigent l’introduction
d’un agent de recyclage pour rajouter des aromatiques, fractions
perdues par le liant bitumineux pendant son vieillissement. Cet additif
doit être mélangé aux enrobés recyclés immédiatement avant l’entrée
dans le malaxeur, car il agit directement sur la surface du fraisat et
contribue ainsi à augmenter la flexibilité de l’enrobé.
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