Brevet FR2240899A1 — publié le 19750314

L invention a pour objet une masse bitumineuse possédant la consistance d'un revêtement en feuilles et servant à la construction de routes, ainsi que son procédé de fabrication. les revêtements de routes poreux et particulièrement les revêtements noirs peuvent être recouverts hermétiquement par des revêtements en feuilles. De tels revêtements en feuilles sont fabriqués suivant des procédés connus, soit directement à partir de bitumes chauds et de suspensions aqueuses composées de poudre de pierres et de sable, soit en mélangeant des émulsions stables et bitumineuses avec les minéraux appropriés. Mais tous/revête- men-ts en feuilles ont ceci en commun qu'ils doivent, pour prendre, laisser s'évaporer liteau, celle-ci formant la phase exté rieur. Ces procédés ne peuvent donc être utilisés que par temps sec et durant la saison chaude.De tels revêtements en feuilles peuvent même etre emportés parades averses soudaines, et par temps frais ou humide, par exemple en automne, il ne se forme pas de film résistant à l'usure. a présente invention vise à pallier ces inconvénients. D'après cette invention, la masse bitumineuse possédant la consistance d'un revêtement en feuilles servant à la construction de routes et dont les éléments de base sont le sable fin, l'eau et le bitume, est caractérisée par le fait que l'élément bitumineux possède à peu près la fluidité de l'eau, par suite de l'adjonction d'au moins 50 % (répartis sur 1' élément bitumineux) d'un solvant volatil, que le liant est de type cationique -qui engendre un système stable- et que la solution de bitume forme la phase extérieure continue du revêtement en feuilles, c'est-àdire que l'élément aqueux du rev8tement en feuilles et la masse minérale sont dispersés dans la solution de bitume.Cet état homogène de la phase bitumineuse détermine l'insolubilité dans l'eau. La dispersion de 11 élément aqueux dans la solution de bitume est activée par des additifs qui relâchent les points de contact. On opère un relâchement assez grand pourque la phase bitumineuse punisse encore laisser pénétrer de l'eau en dispersion. le résultat est que le revêtement en feuilles arrive à adhérer à des parties humides en laissant pénétrer l'eau de la surface. En fait, on peut employer comme additifs de reIchement, différents liants d'usage commercial. Mais dans le cadre de l'invention, ce sont ceux du type cationique qui ont fait leurs preuves. Il est tout à fait approprié d'ajouter au revêtement en feuilles, 2 à 6 % en poids d'hydroxyde de calcium et il est très avantageux d'en mettre 4 à 5 % en poids (répartis sur le sable). C'est une solution bitumineuse, faite d'un bitume servant à la construction de routes (bitume en fusion) et ayant l'avan- tage d'être de la catégorie B 200, faite aussi de plus de 100 % en poids d'un solvant volatil, du xylène de préférence, qui a donné les meilleurs résultats. Il est tout indiqué de composer une solution de bitume de telle sorte que la part de bitume pur fasse 8 à 12 % en poids du sable. Be sable fin doit être unifor- me plut8t qu'irrégulier et c'est une granulométrie ne dépassant pas 0,6 mm et comprise de préférence entre 0,09 et 0,2 mm qui s'est avérée convenir. On a avantage à ce que le sable fin ne contienne que peu de particules agglomérantes, c'est-à-dire des mélanges dtargile et de glaise.En général, il est bon que les particules agglomérantes ne dépassent pas 5 % en poids et on préfère - que leur pourcentage en poids se situe entre 2 et 3 %. Be liant cationique peut faire environ 0,5 à 5 % en poids et a l'avantage d'être hydrophile. Il est particulièrement avantageux d'utilise un tel liant, car il réduit fortement la tension des points de contact. Ce relfichement facilite la création de sys tèmes d'émulsions ou de suspensions.On peut donc également attribuer à ce liant le fait d'avoir agi en élément irrigateur ou émulsionnant, et particulièrement en élément qui active la formation de systèmes d'émulsions du type eau/huile. Ires matières suivantes sont particulièrement appropriées : résidus grais seux contenant plus de deux groupes aminés actifs, de préférence les alcoyle-amino-propyle diamines ; les alcoyle-amido amines, produits de conversion obtenus à partir d'acides gras et de polyamines de polyéthylène ; combinaisons quaternaires d'ammonium, de préférence des sels alcoyle-triméthyle ou dialcoyle-diméthyle ammonium ; des combinaisons de pyridinium, de préférence dn chlorure de cétylpyridinium.Moins appropriés sont par contre les éléments cationiques moins hydrophiles, comme par exemple les monoamines qui sont dérivés d'acides gras supérieurs. Mais on obtient aussi de bons résultats avec des combinaisons de phosphonium et de sulphonium, ainsi qu'avec des produits de condensation dérivés d'amines gras et provenant de dépôts d'éthylène-oxyde. Pour fabriquer une masse conforme à l'invention, on a in béret à suivre par exemple les règles suivantes : Exemple 1 : 9 unités de poids de bitume B 200 en fusion sont dissoutes dans 10 unités de poids de xylènt on ajoute une unité de poids de liant cationique. Ensuite, on mélange dans un malaxeur 100 unités de poids de sable fin avec environ 5 unités d'hydroxyde de calcium, et on y ajoute les 20 unités environ de la solution de bitume mentionnée plus haut. Enfin, on verse environ 25 unités d'eau et on continue à mélanger jusqu'à ce que toute l'eau ait été absorbée par la solution de bitume.La solution de bitume qui était noire à l'origine devient alors brune, ce qui est dd à l'émulsionnement de l'eau. Be mélange final a une consistance visqueuse, ressemblant à une huile épaisse ou à une crème fluide. Il reste une légère tixotropie, mais telle a dépassé les limites de la fluidité. Exemple 2 : 9 unités de poids de bitume servant à la construction de routes B 200 sont dissoutes dans 10 unités de xylène. On ajoute à la masse comme liant cationique I unite de chlorure de dialcoyle méthyle ammonium en solution à 20 % dans des huiles de goudron. isaite, on emploie 100 unités de sable fin et 25 unités deau. La solution de bitume doit avoir la fluidité de l'eau, afin de pénétrer dans les pores et de fixer la poussière. La quantité totale de solution bitumineuse doit étre calculée de telle façon qu'il existe un rapport optimum entre le bitume pur et le sable.Ce rapport, cité plus haut, se situe entre 8 et 12 % du poids de sable. La quantité de liant est liée anx grou- pes aminés contenus dans la substance, et les taux déjà mentionnés, compris entre 0,5 et 5 % en poids de la solution de bitume, sont généralement valables. Dans l'exemple cité plus haut, la quantité de substance active est de 1,5 % en poids de la solu- tion de bitume, car les liants commercialisés sont très souvent livrés mélangés à de l'huile. ha quantité d'eau doit être calculée de telle façon que le volume de la solution fluide de bitume puisse, ajouté à l'eau, combler les porosités du sable et qu'il reste encore un excèdent de 5 à 10 % du poids de sable pour en arriver à l'état liquide. Te système obtenu est le suivant : il s'agit d'un système à trois phases dont la phase extérieure et continue est formée dans tous les cas par la solution de bitume. C'est cela qui permet à la masse d'être insensible aux effets de l'eau. L'eau en dispersion dans la solution de bitume ne sert en fait qu'à augmenter le volume de la phase bitumineuse. Elle a ainsi pour effet un étirage de la solution de bitume, car autrement il aurait fallu des quantités trop importantes de solvants pour -com- bler toutes les porosités du sable. La liquéfaction constatée et provoquée par l'eau a donc pour origine cette augmentation de volume.D'autre part, la quantité d'eau ne doit pas excéder deux fois la quantité de solution de bitume, car dans ce cas il se produit à nouveau une rigidité excessive. Cette rigidité est une preuve de plus que dans le système obtenu, c'est vraiment l'eau qui forme la phase hétérogène. Un autre avantage de cette-présence aqueuse est que l'eau procure à la masse une légère tixotropie qui est comme dans les émulsions eau/huile et qui accroît la force portante pour le sable. Grace à cette force portante, ainsi qu'à laine granulométrie du sable, la suspension est très stable et n'a que peu tendance à se déposer.L'hydroxyde de calcium et les particules agglomérantes du sable semblent également jouer un rôle dans la bonne force portante de la suspension0 Mais, si les particules agglomérantes dépassent 5 % et également si l'hydroxyde de calcium dépasse 6 %, le système a tendance à durcir, ce qui empêcherait qu'on puisse le manipuler comme revêtement en feuilles. On a aussi observe qu'une part trop grande de matières agglomérantes altère la faculté d'humidification de la masse en cas de sol humide. Bes particules agglomérantes ont aussi sur cette masse une tout autre action que sur les systèmes connus. Plus difficile à expliquer est l'action de l'hydroxyde de calcium.On a constaté que l'hydroxyde de calcium accroît la stabilité de la suspension et la solidité de la couverture hermétique, une fois que le revetement en feuilles a pris. I1 est vraisemblable que les éléments cationiques et l'hydroxyde de calcium.tagissent ensemble, et on peut supposer qu'il se produit alors7En~échange d'ions à la surface des grains de sable et surtout sur les larges surfaces des particules agglomérantes, soit un chargement électrostatique des points de contact. Si, conformément à l'exemple 2, on laisse de côté l'hydroxyde de calcium et on emploie ceux des éléments cationiques cités plus haut qui sont les plus actifs (par exemple, les sels de dialcoyle diméthyle ammonium) pour que l'échange supposé d'ions à la surface deiMinéraux et le chargement électrostatique des points de contact aient lieu sans intervention de l'hydroxyde de calciums Après le malaxage, la masse peut être mise en ftts ou portée directement sur la route. Elle est répartie à l'aide de raclettes et de balais, adhère à un sol humide et n'est pas emportée par des averses soudaines. Si l'on recouvre cette couche avec de petits granulés de minéraux non-enrobés, la surface peut être immédiatement carrossable, sans que l'efficacité du scellage des porosités ait à en souffrir. Vingt-quatre heures après, le solvant s'est évaporé et le scellement est définitivement consolidé de façon mécanique. L'avantage technique de cette nouvelle masse bitumineuse possédant la consistance d'une feuille d'asphalte, servant à la construction de routes et contenant de l'eau en tant que phase interne, réside dans ses possibilités d'utilisation par tous les temps. - REVENDICATIONS 1. - Masse bitumineuse possédant la consistance d'un revê- tement en feuilles, servant à la construction de routes et dont les éléments de base sont le sable fin, l'eau et le bitume, caractérisée en ce que l'élément bitumineux possède à peu près la fluidité de l'eau par suite de l'adjonction d'au moins 50 % -répartis sur l'élément bitumineux- d'un solvant volatil, et en ce que le liant est de type cationique et que la solution de bitume forme la phase extérieure continue. 2. - Masse bitumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient de l'hydroxyde de calcium faisant 2 à 6 % et de préférence 4 à 5 % en poids de la quantité de sable. 3. - Masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la solution bitumineuse est composée d'un bitume destiné à la construction de routes, de préférence du type B 200, et de plus de 100 % en poids d'un solvant volatil. 4. - Masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le solvant est du xylène. 5. - Masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle contient une solution de bitume dans laquelle la part de bitume représente 8 à 12 56 du poids de sable. 6. - Masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le sable possède une granulométrie pratiquement régulière et ne dépassant pas 0XÇ mm pour être adéquate, et allant de préférence de 0,09 à 0,2 mE. 7. - Masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le sable fin ne renferme que peu de particules agglomérantes, celles-ci ne dépassant pas 5 56 pour être adéquates et allant de préférence de 2 à 3 56. 8. - Masse bitumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les liants sont hgdrophilest. 9. - Procédé de fabrication d'une masse bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' environ 9 unités en poids de bitume en fusion sont dissoutes dans environ 10 unités de xylène et qu'on ajoute à la solution environ une unité d'un liant cationique, tandis que 100 unités de sable fin, environ, sont mélangées dans un malaxeur à environ 5 unités d'hydroxyde de calcium, après quoi on ajoute à ce mélange, environ 20 unités de la solution, puis environ 25 unités d'eau.