Brevet FR2086110A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un procédé de pose d'un revêtement asphaltique dans lequel on utilise une composition de résine époxy» le procédé peut être utilisé pour la pose de revêtements sur des routes, des passerelles, des pistes 5 d'envol, des ponts de navires, des viaducs, des passages souterrains, etc... Il est connu que des compositions de résines époxy durcissables peuvent être utilisées pour appliquer une couche supérieure antidérapante et résistant aux solvants sur des 10 surfaces existantes de routes, de ponts et de pistes d'envol, les compositions de résines époxy (contenant une résine époxy, tin agent de durcissement et de préférence, des diluants comme le bitume, .des fractions aromatiques d'huiles minérales ou des phénols) sont ainsi répandues sur des surfaces existantes t 5 qui sont à la température ambiante pour former une couche supérieure ayant de la cohésion j on obtient la résistance au dérapage en utilisant un agrégat minéral qui peut être mélangé avec la composition de résine époxy avant qu'elle ne soit répandue, ou qu'on peut répandre sur le dessus du revêtement 20 avant qu'il ait durci. Toutefois, le prix élevé des compositions de résines époxy a été un inconvénient pour une large utilisation comme couches supérieures ayant de la cohésion sur de grandes surfaces ; la principale utilisation a été trouvée sur des zones d'une surface limitée, comme des ponts de navires 25 et comme revêtement supérieur sur des tronçons de route particulièrement dangereux, comme aux arrêts d'autobus et près de ces arrêts, aux croisements de routes, près des feux de circulation, sur les carrefours giratoires, aux: tournants brusques et sur les fortes pentes. De plus, la différence de coefficient de dilata-30 tion et de flexibilité par rapport aux couches d'asphalte se trouvant au-dessous peut entraîner finalement une perte d'adhérence en cas de variations extrêmes de température ou d'une contrainte excessive de circulation, suivant la composition utilisée et la nature de la couche de fondation. 35 l'invention envisage d'éviter ces inconvénients en imprégnant une couche d'asphalte d'une composition de résine époxy durcissable au lieu de couvrir la première avec la dernière. 71 13085 2 2086110 l'invention fournit un procédé de pose d'un revêtement asphaltique modifié comprenant les étapes qui consistent à (a) répandre sur une fondation une couche d'asphalte chaud composée d'un bitume et d'agrégat, éventuellement la rendre 5 compacte par cylindrage ou damage, pour obtenir une couche d'un volume de pores compris entre 5 et 10 (b) remplir au moins une partie des vides de cette couche tandis qu'elle est à une température d'au moins 65°0 en l'imprégnant d'une composition de résine époxy liquide contenant une résine époxy et un 10 durcisseur et éventuellement, une huile de dilution et/ ou un accélérateur de durcissement, et (c) laisser durcir la composition de résine époxy. Dans les procédés connus pour appliquer une couche supérieure de résine époxy, la forte viscosité des compositions de 15 résines époxy ou les agrégats présents empêchent une imprégnation notable des vides de la couche sous-jacente qui se trouve à la température ambiante. Dans le présent procédé, toutefois, la composition de résine époxy qui a une basse viscosité aux températures élevées utilisées pénètre dans les pores de l'asphal-20 te à une profondeur comprise, de préférence, entre 1 et 2#5 cm et après durcissement bloque très efficacement les pores. lia couche résultante est sensiblement imperméable à l'eau et a une meilleure stabilité au gel-dégel que la couche d'asphalte non traitée. Un autre avantage est une meilleure résistance à l'usure. 25 la quantité de résine époxy dans le présent procédé va habituellement jusqu'à 2 kg/m , et est comprise, par exemple, o p entre 0,5 et 2 kg/m , des quantités de 0,5 à 1 ,5 kg/m étant préférées, la quantité maximale de composition de résine époxy dépendra de la teneur en vides et on peut la déterminer 30 facilement en versant l'imprégnant lentement par portions sur une petite surface de la couche asphaltique chaude, en essuyant en même temps, jusqu'à ce que la surface reste mouillée environ 2 minutes après le versement de la dernière portion. Un noyage au-delà de ce point de saturation constitue un gaspillage et 35 doit être évité. Comme dans le présent procédé, "la composition de résine époxy ne forme pas une couche supérieure ayant de la cohésion dans les petites quantités utilisées, on ne peut pas s'attendre à ce que la résistance aux solvants soit aussi 71 13085 3 2086110 grande que dans les procédés classiques dans lesquels on applique une couche supérieure cohérente de résine époxy. Après 1*application de la composition de résine époxy, par exemple, par pulvérisation, ou par versement suivi d'un 5 lissage, elle est absorbée complètement dans les pores en un petit nombre de minutes. De préférence, un agrégat fin comme du sable est répandu sur le dessus après l'application de la composition de résine époxy ; la couche asphaltique composite peut être ensuite 10 soumise encore à un compactage, si on le désire. les surfaces de routes asphaltées sont habituellement composées de deux co uches ; une couche de liaison et une couche de roulement au-dessus de la précédente ; habituellement, la couche de roulement a une épaisseur de 10 à 25 mm. 15 la couche de roulement est habituellement posée quand la couche de liaison s'est considérablement refroidie, souvent à la température ambiante. Quand on applique maintenant la composition de résine époxy sur la couche de roulement chaude, sa pénétration dans la couche de liaison plus froide est retardée par sa 20 viscosité accrue à la température plus basse. Dans le présent procédé, on peut utiliser des compositions de résines époxy nui ont une très longue durée d'emploi à la température ambiante, par exemple, 6 heures ou plus, et qui durcissent suffisamment à la température élevée dans l'asphalte 25 en un court laps de temps, par exemple, en 10 à 20 minutes, pour rendre la structure imperméable à l,eau. La longue durée d*emploi facilite la manipulation sur le chantier ; le durcissement rapide permet de travailler dans des conditions météorologiques de pluie imminente. 30 La composition de résine époxy utilisée dans le présent procédé est un liquide ayant une viscosité qui permettta la pénétration dans les pores de la couche d*asphalte à des températures de 65 à 100°G, jusqu'à une profondeur de 10 à 25 mm environ. Des viscosités appropriées vont de 150Q à 1800 35 centistokes à 20°C ; ces valeurs correspondant à 200 - 250 centistokes à 40°C ou (par extrapolation), 10-20 centistokes à 90°C, le tout pour les mélanges fraîchement préparés. Il y a lieu de noter que 90°C est la température d'imprégnation 71 13085 4 2086110 particulièrement préférée, et qu'une viscosité de 10 à 20 centistokes à cette température est recommandée pour une imprégnation rapide ; toutefois, la viscosité à 90°C ne peut pas être déterminée expérimentalement, en raison-du durcissement 3 rapide à température élevée, et elle doit être extrapolée d'après les valeurs de la viscosité à des températures plus basses. la résine époxy peut être définie comme un polyépoxyde ayant en moyenne plus d'un groupe époxy par molécule. Des polyépoxydes préférés sont des éthers polyglycidiques liquides 10 de phénols polyhydriques comme le 2,2-bis(4-hydroxyphényI) propane avec un poids d'équivalent époxy compris entre 170 et 300. Dtautres polyépoxydes liquides sont des éthers polygly-cidiques d'alcools polyhydriques et des esters diglycidiques d'acide tétrahydrophtalique ou d'acide hexahydrophtalique• les 15 polyépoxydes peuvent contenir des proportions assez faibles, c'est-à-dire moins de 20 fo en poids, de monoépoxydes liquides comme l'éther phényl-glycidique, l'éther butyl-glycidique, l'éther 2-éthylhexyl-glycidique et des esters glycidiques d'acides monocarboxyliques saturés dans lesquels les groupes carboxyle 20 'sont fixés sur un atome de carbone tertiaire ou quaternaire. Pour effectuer le durcissement, la composition de résine époxy contient un durcisseur, par exemple, une polyamine comme l'éthylène-diamine, la diéthylène-triamine, la N-aminoéthyl-pipérazine ; des produits d'addition solubles d'époxydes et de 25 polyamines aliphatiques ; des polyamides et des aminoalcoyl-imidazolines préparés par réaction d'acides gras non satures polymères et de polyamines aliphatiques j des mélanges de polyamines aliphatiques et d'acides monocarboxyliques comme l'acide naphténique ; et des acides gras non saturés polyrné-30 risés. Pour accélérer le durcissement, on peut ajouter un accélérateur, comme un accélérateur phénolique, par exemple, le ■ohénolji des crésols, des xylénols, le nonyl-phénol, le dodécyl-phénol et le dinonyl-phénol. La composition de résine époxy contient, de préférence, 35 1x116 huile de dilution, comme une fraction de pétrole hautement aromatique peu volatile. Des huiles de dilution appropriées sont les huiles aromatiques à basse teneur en composés volatils obtenues par extraction de fractions d'huiles lubrifiantes avec 71 13085 5 20861 10 un solvant polaire comme l'anhydride sulfureux, le phénol, l'acide crésylique, le furfural ou le sulfolane. l'utilisation du procédé à double solvant employant des solvants mutuellement non miscibles comme l'acide crésylique et le propane donne 5 aussi des extraits hautement aromatiques appropriés» On préfère spécialement des extraits Edeleanu et au furfural de fractions d'huiles lubrifiantes de distillation. Diautres huiles de dilution appropriées sont une huile légère de recyclage de craquage catalytique, des extraits 10 au furfural d'une huile lourde de recyclage de craquage catalytique, des extraits au kérosène contenant environ 74 % en poids de composés aromatiques. la - composition de résine époxy contient, de préférence, de 30 à 35 i° en poids d'une résine époxy liquide, de 10 à 20 ^ 15 en poids de durcisseur, jusqu'à 15 en poids de phénols, le complément étant une huile de dilution. la composition de résine époxy est, de préférence, préparée peu avant l'emploi à partir d'un système à deux constituants, un constituant contenant la résine époxy et, si on le 20 désire, de l'huile de dilution, l'autre constituant contenant le durcisseur et, si on le désire, l'accélérateur et de l'huile de dilution. Exemple 1 Sur une couche de liaison d'asphalte de composition 25 normale (agrégat de grosseur moyenne, 0/25 mm ; bitume pour liant routier d'une pénétration de 98 dmm à 25° C et d'un point de ramollissement (bille et anneau) de 46°C), une couche de roulement en béton asphaltique est appliquée à une température de 115°C. le béton asphaltique contient de l'agrégat (gravil-30 Ions, sable et filler), grosseur de particules 0/8 mm, et 5,9 # en poids d'un bitume de pétrole d'une pénétration de 98 rlfflffl à 25°C et d'un point de ramollissement (bille et anneau) de 46°C. Après compactage au rouleau (2 fois), la température 35 de la surface est de 90-95°G et le volume de pores de 6,4 en volume. On utilise deux compositions de résines époxy composées comme suit (en pourcentages en poids) et ayant les propriétés 71 13085 6 2086110 suivantes : Constituant I II Polyépoxyde (éther polyglycidique de 2,2-bis(4-hydroxyphényl)-5 propane ayant une viscosité de 100-150 poises à 25°C et un poids d'équivalent époxy de 190) 33 »2 33 »2 Amino-amide d'acide trimère 15,2 15»2 ETonyl-phénol - 10,4 Huile de dilution 10 (extrait au furfural d'une huile spindle lourde de distillation, viscosité 35 centistokes à 50°C 51,6 41,2 Viscosité à 20°C (centistokes) 1 600 1 520 " 40°C ( " ) 230 195 " 90°C ( M ) (extrapolée) 14 12 15 Durée d'emploi'à 115°C (minutes) 12 6*5 A divers endroits sur la couche de roulement (qui a une température de surface comprise entre 85 et 90°C), on verse p 2 kg/m des compositions de résines époxy et on les lisse avec des tampons en caoutchouc, les compositions pénètrent com-20 plètement dans la couche de roulement en un petit nombre de minutes de sorte que la surface paraît sèche. Des noyaux prélevés par formation de trous dans les zones traitées et dans les zones non traitées avec la même couche asphaltique de roulement sont essayées en ce qui concerne 25 la résistance à l'usure dans l'appareil dit "Peiner friction tester". Cet appareil contient une roue avec un bandage en caoutchouc lisse, tournant sur un axe horizontal, entraîné par un moteur électrique, avec une vitesse circonférentielle de 50 km/h ; l'éprouvette, montée sur un support qui peut tourner 30 autour d'un axe vertical, et en contact avec la bande de roulement de la roue, est entraîné en rotation sous charge avec l'axe vertical du support à 3,75 cm du plan de symétrie de la roue, la charge sur la roue est de 70 kg. la surface de l'éprouvette est maintenue mouillée par un jet d'eau. Une heure d'essai dans 35 ces conditions correspond à 212 000 charges dans des conditions de frottement. la durée de l'essai est de 1 heure, ce qui correspond à 318 t/cm . la perte de poids des échantillons, réduite à l'unité 71 13085 •7 2086110 de surface et à la tci^e de charge passée» multipliée par 10^ pour des raisons de e-xamodité, est l'usure spécifique. Usure spécifique {g/csa2/tx105) 5 Echantillon imprégné 5 a la ecc-position I 3,11 Echantillon imprégné dï la composition II 3,39 Témoin (non imprégné'; 3,65 Exemple 2 Sur la mêmp surface da route que dans l'exemple 1, on p 10 applique 1,5 kg/em d: la composition suivante à une température comprise entre 75 et 80°G, toutes les autres conditions étant les mêmes : Constituant jo en poids Polyépoxyde (comme dans; l'exemple 1) 33,2 15 Acide naphténique (indi ce d'acide 83 mg KOH/g) 10,0 Diéthylène-triamine 3,6 Aminé préparée à partir d'acide gras dimère 7,2 Crésol 9,6 Huile de dilution (co.re dans l'exemple 1) 36,4 20 la durée d' \ploi est de 4 minutes à 115°C. Des échantir ^ns ie la zone traitée sont essayés dans l'appareil d'essai de flottement coimne dans l'exemple I et ont / 2 / "5 ■sine usure spécifique 3*21 g/cm /t x 10 s Exemple 3 25 Cet exemple rentre la capacité de blocage des pores. Une couche asphaltique :;hsu.de (4,5 oa d'épaisseur) e3'» imprégnée (à 85°C) de la c; position II de 1*exemple 1 (1,2 kg/m2). Volume de pores (#) Sans Avec l'im- traitement prégnation 30 Echantillon complet ( Saisseur 4,5 cm) 5,3 4,3 Couche supérieure (éps sseur 1,0 cm) 5,1 3,8 Exemple 4 On détermin v la résistance à 1*usure d'une couche de roulement asphaltique .armais de 0/8 mm avant et après impré-» » P 35 gnation (à 80°0) avec P6 3£g/m de composition II de l'exemple 1 dans un appareil de laboratoire pour essai de résistance à l'usure dans lequel a w roue avec an pneumatique en caoutchouc tourne sur l'intérieur d'une paroi cylindrique (diamètre 71 13085 8 2086110 4,30 mètres) dans laquelle les panneaux d'essai sont montés. On enregistre la perte de poids des panneaux en grammes avec mouillage après le nombre indiqué de passages. Nombre de Perte de poids (grammes) passages sans traitement après traitement 5 000 à sec 11 ô 50 000 état humide 191 152 50 000 à sec 51 34 50 000 état humide 6g 61 10 Total 150 000 humide-sec-humide 307 247 3BTemple 5 Cet exemple montre que des couches de bitume asphaltique imprégnées selon l'invention ont une déformation élastique plutôt qu'une déformation plastique comme dans la couche non 15 traitée. 2 Une barre d'acier d'une surface de section de 5 csi , poids 52,5 kg, est mise dans une position verticale sur un échantillon maintenu à 40°0. On enregistre la profondeur à laquelle la barre s'enfonce après divers laps de temps allant 20 jusqu'à 4 heures. Une imprégnation régulière de l'impression pendant la période d'essai indique une déformation plastique de l'échantillon ; une profondeur d'iapx-edsion restant constante aa cours du temps indique une déforjmtion élastique. Echantillon À : couche de roulefiienù uoimale — asphalte 0/8, 25 comprimés à une porosité de 5,6 $ en vol î non traitée. échantillon B i comme A, traité ave:- kg, cm de la composition II de 11exemple 1 « Temps (minutes) 1 30 échantillon A 1,0 Echantillon B 0,7 Impression (mm; 5 10 50 60 120 180 240 1,1 1,2 1 1 ,2 1 »6 U7 1,3 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 71 13085 9 2086110 REVENDICATIONS 1. Un procédé de pose d'un revêtement asphaltique modifié comprenant les étapes qui consistent à (a) répandre sur une fondation une couche d'asphalte chaud composéd d'un "bitume et 5 d'agrégats,éventuellement la rendre compacte par cylindrage ou damage, pour obtenir une couche d'un volume de pores compris entre 5 et 10 (b) remplir au moins une partie des vides de cette couche tandis qu'elle est à une température d'au moins 65°C en l'imprégnant d'une composition de résine époxy liquide 10 contenant une résine époxy et un durcisseur et, éventuellement, une huile de dilution et/ou un accélérateur de durcissement et (c) laisser durcir la composition de résine époxy. 2.. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on répand un agrégat fin sur la couche après l'étape (b) 15 et avant l'étape (c). 3» Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'avant l'étape (c) on soumet la couche asphaltique imprégnée à un compactage. 4. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que la fondation est une couche asphaltique de liaison. 5. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 4» caractérisé en ce que la résine époxy utilisée dans l'étape (b) contient plus de 80 $ en poids d'un éther polyglycidique liquide de 2,2-tos(4-hydroxyphényl)propane ayant un poids d'équivalent 25 époxy compris entre 170 et 300. 6. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 5» caractérisé en ce que le durcisseur est un composé aminé. 7. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 1'accélérateur de durcissement est un 30 composé phénolique. 8. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'huile de dilution de la composition de résine époxy est une fraction de pétrole hautement aromatique à basse teneur en co mposés volatils. 35 9. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la composition de résine époxy contient - de 30 à 35 $ eu poids de résine époxy liquide, de 10 à 20 $ en poids de durcisseur, de 0 à 15 i° en poids d'un composé phénolique, 71 13085 10 2086110 le complément étant une huile de dilution. 10. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 9» caractérisé en ce que la composition de résine époxy a une viscosité de 1500 à 1800 centistokes à 20°0. 11. Un revêtement asphaltique modifié contenant une couche préparée par un procédé selon l'une des revendications 1 à 10.