Brevet FR2190752A1 — publié le 19740201

La présente invention a pour objet une composition a base de bitume et de filler possédant une faible sensibilité à l'eau et convenant notamment pour la construction de routes. Il est connu que les fille utilisables dais ces compositions doivent répondre a-ax- prescriptions concernant notamment leur finesse et leur capacité d'absorption de bitume. En mélange avec le biturés ils doivent posséder en outre une faible sensibilité à l'eau, afin de ne pas se désenrober du mélange lorsque ce dernier est en présence d'eau. Lorsqu'on essaie d'utiliser des compositions à base de bitume contenant comme filler des matières minérales siliceuses, on constate que ces compositions sont souvent trop sensibles à l'eauX méme si le filler satisfait aux conditions quant à la capacité d'absorption du bitume. Ceci est notamment le cas de matières- qui contiennent la silice en partie sous forme d'opale et/ou sous forme de calcédoine, et en partie seulement sous forme de quartz, à cOté dtun peu de SiO2 présent sous forme de silicates. Les matières contenant la silice presque exclusivement sous forme de quartz ou de silicates ont généralement une capacité d'absorption de bitume trop faible. Comme matières minérales naturelles contenant la silice en partie sous forme d'opale et/ou sous forme de calcé doine, on peut citer des matières telles que la gaize cénomanienne ou un grès du même age géologique, les gaizes albiennes, oxfordiennes ou d'Àrgonne, les tuffeaux siliceux et landéniens, ainsi que la spongolite. Ces matières ne conviennent le plus souvent pas à l'état tel quel comme filler pour bitume à cause de la trop grande sensibilité à l'eau du mélange. La présente invention remédie à cet inconvénient. Elle se rapporte à une composition à base de bitume qui comporte comme filler une matière minérale naturelle contenant au moins 50g de silice, dont une partie est présente sous forme d'opale et/ou sous forme de calcédoine, qui a été soumise à un traitement thermique à une température comprise entre 100 et 8000C. De préférence, 20 à 8Q de la silice se trouve sous la forme d'opale et/ou de calcédoine. Avant de la soumettre au traitement thermique,la matière minérale a pu subir un broyage à la finesse que doit présenter le fil- ler. Avantageusement, on peut cependant soumettre la matière minérale au traitement thermique à l'état grossièrement concassé et en récupé- rer la partie fine par - procédé ae séparation granulométrique quel- conque, par exemple dans une installation de dépoussiérage ou de tamisa- gela partie fine est ensuite broyée à la finesse exigée pour le filler tandis que la grosse partie de la ratière minérale peut sait autre soumise a un nouveau traitement thermique, reconcassée ou non, soit être utilisée à d'autres bits. Lorsque la matière minérale contient à c & é de la silice une quantité appréciable de carbonate alcalino-terreux, le traitement thermique est imité à une température à laquelle le carbonate ne subit pas de décomposition, c'est-à-dire à une température inférieure à 5000 C, car la présence d'oxyde libre dans le filler dolerait avec le bitume une composition résistant mal à l'eau présentant d'autres défauts, tels qu'un gonflement du filler ou une modification indésirable des propriétés du bitume. Dans ce qui suit, la sensibilité è l'eau a été déterminée suivant les prescriptions hollandaises, émises en 1967 par le 11Rijkswaterstaat11. Ces prescriptions exigent que la sensibilité à l'veau soit examinée suivant un test qui prévoit d'agiter à une vitesse d'agitation déterminée et pendant une durée donnée, à la température de 600C, un mélange aqueux de filler et de bitume d'asphalte fluidifié par un solvant et de déterminer la quantité du filler passé à l'eau. Pour que le filler soit acceptable, cette quantité ne peut pas dépasser zCfi de celle employée pour l'essai. La sensibil té à l'eau d'une composition de bitume et de filler peut dépendre non seulement du filler, mais également du bitume selon ses propriétés et de ce fait salivant sa provenance. Les prescriptions hollandaises se contentent de stipuler que, pour le test de la sensibilité à l'eau de la composition de bitume et de filler, le bitume doit être fluidifie par du kérosène de manière à obtenir un liquide ayant une viscosité déterminée, mais elles sont muettes au sujet de l'origine du bitume à utiliser. On a cependant constaté-que la sensibilité à l'eau de compositions contenant un même filler mais des bitumes de provenances différentes peut différer dans une très forte mesure. On a par exemple trouvé que pour un lot de bitume provenant du Vénézuéla la sensibilité à l'eau de la composition était de 2, alors qu'elle atteignait plus de 20% en utilisant dans les mêmes conditions un lot de bitume du Moyen Orient. Afin d'obtenir des fillers de la meilleure qualité possible, on a adopté pour les essais dont il sera question dans les exemples donnés ci-dessous le bitume du Moyen Orient, estinanv que si la sensibilité à l'eau des compositions contenant ce bitume est bonne, elle le sera davantage pour les compositions contenant des bitumes affectant moins la sensibilité à l'eau des compositIons. Les matières siliceuses naturelles reprises ci-dessous ont été soumises à cet essai et utilisées dans les exemples. N Nature Teneur en SiO2 dont au total quartz opale et/ou calcédoine 1 Gaize cénomanienne 92g 5% 80 2 idem 80 20 55 3 gaize albienne 81 10 65 - i idem 84 15 65 5 gaize oxfordienne 90 15 70 6 gaize de l'Argonne 90 10 75 7 spongolite 83 5 75 8 grès cénomanien 95 80 14 9 tuffeau landénien 85 35 45 10 tuffeau siliceux 80 35 40 Sauf indications contraires, ces matières ont été moulues jusqu'à ce que le refus sur tamis à ouvertures de 74 microns n'atteignait qu'un pourcentage indiqué dans les exemples sous le terne finesse. EXZI5PLE 1. Les matières 2, 3 et 9 ont, après mouture, été chauffées pendant 30 minutes à une température de 5000 C. Leur sensibilité à l'eau a été déterminée avant et après le traitement thermique. Sensibilité à l'eau Matière Finesse avant après le traitement thermique 2 15% 34 1 3 9,6 25 0 9 8X35 31 1 à 2 Le traitement thermique a un effet surprenant sur l'amélioration de la sensibilité à l'eau d'une composition de bitume et d'un filler à base de ces matières et rend de ce fait ces dernières aptes à servir de filler pour bitume. EXEMPLE 2. Des échantillons de diverses matières siliceuses naturelles ont été chauffés à 110, 500 et 750 C pendant 30 minutes et on a déterminé la sensibilité à l'eau de la composition avec le bitume après le traitement thermique. Sensibilité à l'eau atrès traitement à Matière- Finesse 110 C 500 C 7500C 1 11% 45 43 0 2 18 34 1 3 17 28 0 4 10 10 0 5 7 36 12 7 6 14 41 2 .7 12 39 2 8 18 39 15 3 De ces essais il résulte que les différentes matières siliceuses réagissent différemment au-traitement thermique. Pour la plupart des matières un traitement à 500 C est suffisant pour les rendre admissibles comme fillers de bitume, mais pour certaines un traitement à une température supérieure est nécessaire. Par contre, pour d'autres matières la sensibilité à l'eau est déjà convenable après un traitement à une température peu au-dessus de la température de séchage de 1100C. EXEMPLE 3. Des échantillons des matières 9et 10 ont été chauffés pendant chaque fois 30 minutes à différentes températures croissantes et on a déterminé leur sensibilité à l'eau. Sensibilité à l'e-n agrès traitement ther mique à Matière Finesse llO0C 1500 C 2750C 500 C 575 C 650 C - 9 9% 31 - 15 1 à 2 2 2 à 3 10 8% 24 8 4 1 - 1 à 2 Pour la matière 9, on constate qu'un chauffage à une température entre 275 et- 500 C suffit pour amener la sensibilité à l'eau de la composition avec le bitume au-dessous de la limite de 10% alors que pour la matière 10, cette limite est déjà atteinte et dépassée par le bas après un chauffage à 1500 C. Pour les deux matières, on a en outre l'impression qu'à des températures supérieures à 50O0C, la sensibilité à l'eau de la composition avec le bitume montre une tendance à augmenter quelque peu avec l'élévation de la température. I1 semble donc qu'il existe pour le traitement thermique une température optimum qui peut différer d'une matière à une autre. EXE!4PLE W.- On a entrepris des essais en vue de déterminer l'influence de la finesse de la matière siliceuse sur l'effet du traitement thermique. On a utilisé pour ces essais la matière 10 concassée, contenant des grains de toute finesse inférieurs à 4,75 mm. Cette matière concassée brute, ou certaines fractions granulométriques de celle-ci, ont été exposées à une température supérieure, puis une partie de la matière brute a été broyée jusqu'à ne laisser qu'un refus de l'ordre de 8 à 10 sur le tamis à ouvertures de 74 microns, tandis que d'une autre partie de cette matière concassée brute ayant subi le traitement thermique on a séparé les fines fractions qui ont de leur côté été broyées à la mtme finesse4 et on a déterminé la sensibilité à l'veau des deux échantillons broyés. a) On a exposé la matière 10 concassée brute a un courant d'air à une température de 1100C et on a fait passer une partie de la matière ainsi traitée par un cyclone pour en extraire la poussière. Lissai de la sensibilité à l'eau a donné le résultat suivant Matière Finesse Sensibilité à l'eau concassée brute 8 24 poussières 8% 7 b) On a fait passer la matière 10 concassée brute par. un sécheur industriel, en équicourant avec un gaz ayant à la sortie une température de 180 C. On a séparé le fin produit d'une partie de la matière sortant du four par tamisage sur tamis à ouvertures de 1 mm et, après mouture des deux échantillons à finesse requise comme indiqué ci-dessus, on a déterminé la sensibilité à l'eau de la composition des échantillons avec le bitume. Matière Finesse Sensibilité à l'eau concassée brute 9 S 20 tamisée 9F 6 c) On a subdivisé la matière 10-concassée brute en diverses fractions granulométriques et soumis chaque fraction à une température de 2750C pendant une heure. Les fractions ont ensuite été broyées à une finesse correspondant à un refus de l'ordre de 9 sur tamis à ouvertures de 74 microns. Fraction granulométrique Sensibilité à l'eau i,75 à 200 mm ll 2,00 à 0,85 zm 0,85 à 0,42 == 7 0,42 à 0,15 mm 4 Il résulte de cet exemple qu'il y a avantage à broyer finement les matières naturelles siliceuses avant de les soumettre au traitement thermique.L'exemple 3 montre qu'il suffit de chauffer pendant 30 minutes à 2750C la matière 10 broyée à la finesse correspondant à un refus de 8 sur tamis à ouvertures de 74 microns pour ramener la sensibilité à l'eau de la composition à 4, alors qu'il faut, conne indiqué ci-dessus, maintenir la température à 2750C pendant 1 heure pour obtenir le même résultat avec la fraction granulométrique de 0,42 à 0,15 mn de la m8me matière. Le broyage préalable à la finesse définitive permet donc d'abaisser la température à laquelle le traitement thermique du filler doit se faire pour réduire la sensibilité à l'eau du mélange de bitume et de filler à une valeur située au-dessous de la limite imposée de lO.Suivant l'exemple 3, un traitement thermique à la température de l500C pendant 30 minutes, de la matière 10 ayant une finesse définitive correspondant à un refus de 8% sur le tamis à ouvertures de 74 microns, permet de ramener à 8% la sensibilité à l'eau de la composition, alors que suivant l'exemple 4c, un chauffage à 2750C pendant i heure est nécessaire pour obtenir au point de vue de la sensibilité à l'eau de la composition un résultat comparable, si le traitement thermique de la matière 10 se fait lorsque celle-ci se présente sous forme de grains correspondant aux fractions de 2 à 0,85 et de 0,85 à 0,42 mm et quand la mouture à la finesse définitive du filler n'a lieu qu'après le traitement thermique. Si la mouture à la finesse exigée pour le filler avant le traitement thermique n'est pas possible, ou mame indésirable, par exemple à cause de la poussière alors produite pendant le traitement thermique, on obtient de bons résultats à des températures de traitement relativement basses, en séparant de la matière concassée, ou d'une fraction de cette matière ayant subi le traitement thermique, les parties fines par un procédé granulométrique quelconque , par exemple dans une installation de dépoussié rage ou de tamisage. Les parties fines séparées sont ensuite moulues à la finesse exigée pour le filler et les grosses parties peuvent subir un nouveau traitement thermique, éventuellement après avoir passé à nouveau par un concasseur , ou être destinées à un autre emploi. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications. REVENDICATION I.- Composition à base de bitume et de filler possédant une faible sensibilité à l'eau, caractérisée en ce qu'elle comporte co;-le filler une matière minérale naturelle contenant au moins 50; de silice, dont une partie est présente sous forme d'opale et/ou sous forl.e de calcédoine > qui a été soumise à un traitement thermique à une température comprise entre 100 et 8000C. 2.- Composition à base de bitume et de filler suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte comme filler une matière minérale siliceuse naturelle qui > avant le traitement thermique, a été broyée à la finesse exigée pour le filler. 3.- Composition à base de bitume et de filler suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte comme filler une matière siliceuse naturelle dot, après le traitement thermique de la matière, la partie fine a été séparée par un procédé granulométrique quelconque et broyée à la finesse exigée pour le filler. +.- Composition à base de bitume et de filler suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte comme filler une matière minérale naturelle contenant à c8té de la silice une quantité appréciable de carbonate alcalino-terreux, cette matière ayant été soumise a' un traitement thermique à une température inférieure à 500oC. 5.- Composition à base de bitume et de filler suivant la revendication lçcaractérisée en ce que la silice se trouve sous la forme d'opale et/ou de calcédoine.