Brevet FR2273907A1 — publié le 19760102

La présente invention concerne un procédé de prétraitement de gravillons destinés aux revetements routiers et les revetements routiers les comportant. Dans le cas de chaussées de roulement destinées a supporter un trafic intense, on a cherché a appliquer un revetement de surface comportant des gravillons ancrés dans une couche de liante Un tel revetement possède en particulier d'excellentes qualités d'antidérapance et de résistance a l'usure. On a également cherché a conférer au revetement l'étanchéité désirée ainsi qu'une grande résistance a la fissuration et au déchirement, en particulier en utilisant un liant souple ainsi qu'il l'est décrit dans la demande de brevet français nO 72 21940 du 16 juin1972, déposée au nom du -demandeur.Cette demande concerne notamment un procédé de fabrication de revetement routier préformé selon lequel on dépose les gravillons sur une couche de liant non durci contenant des plastomères ou élastomères et on solidifie le liant, ce qui provoque l'ancrage des gravillons. Le mode d'ancrage des gravillons dans le liant par sertissage du gravillon lors de la solidification du liant ne confère pas aux gravillons une résistance suffisante a l'arrachement, permettant de répondre aux conditions de trafic intense. En particulier, si 1'on utilise des liants souples, il existe une incomptabilité mécanique entre la nature dure de la matière constituant le gravillon et la nature élastique du liant qui se traduit par un taux d'arrachement des gravillons atteignant parfois des valeurs inacceptables dans les bandes de roulement qui subissent un trafic intense, lourd et rapide. La présente invention se propose de remédier a.cet inconvénient tout en préservant les qualités mécaniques précit-ées de revetement de surface. Le but de la présente invention est donc de conférer aux gravillons ancrés dans une couche de liant å la surface d'un revê- tement routier une excellente résistance a l'arrachement. Ce but est atteint par la présente invention du fait qué l'on soumet les gravillons a un prétraitemènt consistant a les enro ber d'un produit polymère, d'une part niscible dans le liant et, d'autre part, adhérent aux gravillons, avant de les déposer sur la couche de liant. Selon une particularité du procédé selon l'invention, les gravillons sont enrobés d'un produit comportant au moins un polymère époxy liquide. Selon une autre particularité du procédé selon l'invention, les gravillons sont enrobés d'un produit comportant au moins un poXy- mère époxy solide susceptible de fondre avant de durcir définitivement. Selon une particularité avantageuse du procédé selon l'invention, les gravillons sont enrobés avec un produit comportant au moins un polymère époxy liquide à deux composants avec un durcisseur aminé de préférence un durcisseur polyamino-amide. Un revetement routier conforme à l'invention comporte donc ancrés i sa surface dans une couche de liant, des gravillons enrobes d'un produit qui, au moins après son durcissement, adhère aux gravillons et est diffusé dans la zone de liaison gravillons-liant. On peut expliquer l'excellente résistance b l'arrachement des gravillons prétraités par le procédé de la présente invention par le fait qu'il se crée une zone de liaison mécanique entre le gravillon et le liant par diffusion ou mélange du produit enrobant les gravillons avec le liant ou réciproquement. Cette zone de liaison mécanique,- qui peut éventuellement etre complétée par une liaison de type chimique, évite qu'il existe une franche discontinuité entre le liant et les gravillons.En partxiculier dans 1é cas de liants t que décrit dans la demande de brevet français nO 72 21940 déjà citée, l'addition de poly"'eres dans le but de conférer aux liants une bonne cohésion en fait des liants souples auxquels les gravillons prOtrai- tés selon le procédé de l'invention adhbrent très bien, grace à cette zone de liaison continue qui est peu fragile mécaniquoetent, qui adhe- re fortement aux gravillons et est imbriquée avec le liant, qui transmet au liant toutes les sollicitations mécaniques auxquelles le reve- tement est soumis. L'objet de l'invention sera expliqué c-i-après en détail a l'aide d'un mode de réalisation illustré par le dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue schematique d'une coupe verticale a travers la partie supérieure du revetement de chaussée et - la figure 2 est une vue d'un détail selon la figure 1. En se référant aux figures 1 et 2, on voit, en coupe, à la surface d'un revetement routier, des gravillons 1 ayant été en robés confôrmément au procédé de l'invention par un produit d'enrobage 2,et ancrés dans une couche de liant 3. On voit sur la figure 2, la zone de liaison physico-mécanique 4 entre le gravillon 1 et le liant 3, complétée, au niveau du gravillon, par une liaison chimique 5 du produit 2 adhérant audit gravillon La liaison 4 est assurée mécaniquement par le phénomène physique d'interpénétration de réseaux moléculaires. Le liant 3 peut etre un liant hydrocarboné classique, ou un liantcontenant une substance organique choisie parmi les plastomères et les élastomères, en particulier un polymère vinylique, éventuellement additionnée d'un plastifiant tel que bitume, asphalte, goudron, brai,huiles de pétrole ou de houille, de même que des charges minérales. Dans le cas des liants souples contenant des fluxants et le cas échéant des plastifiants, on constate que la zone de liaison entre gravillon et liant est peu sujette aux migrations desdits fluxants et plastifiants. Le produit 2 enrobant les gravillons doit entre miscible avec le liant, ce qui implique que l-e produit d'enrobage et le liant doivent se trouver simultanément à l'état liquide à un moment de la fabrication du revtemenN Les gravillons 1 étant déposés sur le liant 3 lorsque ce dernier est dans un état le plus fluide possible, on pourra utiliser, soit un produit d'enrobage liquide soit un produit d'enrobage solide et susceptible de fondre dans le liant avant de durcir définitivement. Dans le cas de liants hydrocarbonés classi ques, la fusion du produit d'enrobage solide résultera du dépit des gravillons sur le liant chaud et fluide. Dans le cas de liants à cuire, tels que ceux décrits dans la demande de brevet français n0 72 21940, la fusion des produits d'enrobage solide résultera, après le dépôt des gravillons sur la couche de liant fluide, du chauffage du revetement effectué pour solidifier la couche de liant. On obtient en général les meilleurs résultats quant à la résistance des gravillons à l'arrachement en prétraitant les gravillons avec un produit d'enrobage liquide, Parmi les produits d'enrobage liquides utilisables, on peut citer les polymères époxy liquides à un ou deux composants avec éventuellement un durcisseur aminé tel qu'un durcisseur polyamino-amide. Le prix de revient du produit d'enrobage liquide peut entre abaissé en n'utilisant pas un polymère époxy liquide pur mais un mélange de polymères époxy liquide et de brai ou de bitume. Le pourcentage en poids de brai ou de bitume dans le produit d'enrobage ne devra pas excéder 85 % pour ne pas altérer trop fortement l'efficacité du produit d' enrobage. L'utilisation de produits d'enrobage liquides rend les gravillons prétraités collants, inconvénient évité par l'utilisation de produits d'enrobage solides, ce qui, en outre, autorise le stockage des gravillons pendant quelques semaines. Parmi les produits d'enrobage solides utilisables, on peut citer les polymères époxy en poudre mélangés par exemple à un durcisseur appartenant à la classe des anhydrides d'acide, des cyandiamides, ou des résines phénoliques ou à un catalyseur du type trifluorure de bore. La poudre constituant un produit d'enrobage de ce type fond à une température supérieure à 400C et se solidifie de façon définitive à une température supérieure à 1000C. Les produits d'enrobage 2 cités comportent tous un ou plusieurs polypkres'époxy, mais il va de soi que l'on peut également utiliser d'autres types de produits, comme par exemple des produits solides ou liquides de la famille des polyuréthanes, tels que des polyuréthanes durcissant à chaud, à base dladduct bloqué, ou à base de durcisseur lent tel qu'amide ou urée. L'un des essais dont les résultats figurent au tableau 5 ci-après a été effectué sur un revêtement comportant des gravillons prétraités par enrobage d'un polyuréthane à deux composants du type utilisé couramment pour coller des objets en polychlorure de vinyle plastifié. L'adhérence du produit d'enrobage 2 avec la matière cons titubant le liant 3 n'est pas exigée, mais par contre le produit 2 doit adhérer aux gravillons. C'est le cas des produits 2 déjà cités, avec lesquels on constate par ailleurs que l'on obtient une adhérence très peu pendante de la nature chimique des gravillons dont certains sont pourtant réputés difficiles à accrocher.Un autre avantage du pré enrobage des gravillons réside dans le fait qu'il procure aux gravil lons un renforcement superficiel particulièrement appréciable dans le cas où l'on utilise des gravillons de roches poreuses ou microporeu ses telles que les quartzites. La partie du gravillon émergeant de la chaussée est donc efficacement renforcée. La quantité de produit d'enrobage 2 optimale à utiliser dépend de la nature et de l'état des gravillons ainsi que du produit 2 lui-meme. On aura toutefois avantage à laver et sécher les gravil lons avant de les enrober dans la mesure où le cott de cette opération n r excédera pas celui de l'excès de produit 2 à utiliser pour enrober des gravillons non lavés, et obtenir des résultats équivalents. On notera par ailleurs que l'utilisation en trop grande quantité de produit d'enrobage 2 liquide rendra les gravillons collants entre eux et vis-à-vis des poussières. En règle générale, le pourcentage en poids du produit d'enrobage 2 utilisé devra entre compris entre 0,1 % et 2 % du poids des gravillons. Un pourcentage de 0,6 % à 1 % donne d'excellents résultats dans la plupart des cas.On remarquera, au vu de ces pourcentages, qu'il est nettement plus économique, dans le but de fabriquer un revetement routier dont les gravillons adhèrent. bien au liant et dont le liant présente une bonne cohésion en luimême, de prétraiter les gravillons conformément à l'invention et d'incorporer au liant des polymères bon marché plutôt que d'incorpo- rer au liant un produit relativement cher pour obtenir les deux résul tats ; cohésion du liant et adhérence des gravillons. L'enrobage des gravillons peut entre réalisé à l'aide d'un malaxeur classique, par exemple du type bétonnière. Si l'on utilise des produits d'enrobage sous forme de poudre solide , on ne pourra réaliser l'enrobage que Si le produit d'enrobage aura été préalable- ment mis en suspension, ou en solution, ou fondu. Pour la mise en suspension, on utilise un liquide neutre, tel que l'eau. La mise en solution peut autre accomplie à l'aide d'un solvant tel que diéthyl- formamide.Enfin, pour la fusion, il faut prendre garde de ne pas -Casser la température de durcissement et il faut donc effectuer cette fusion à une température de l'ordre de 40 à 80 C. Ainsi qu'il apparaît au tableau 1, on aura intérêt à déposer sur le liant des gravillons le plus tbt possible après le prétraitement par un produit d'enrobage liquide. Les résultats figurant au tableau 1 ont été mesurés sur des revetements fabriqués comme suit : enrobage des gravillons avec 1 % de leur poids de résine époxy liquide à deux composants, dépit des gravillons à des moments différents après leur enrobage sur une couche de liant non durci contenant 20 % de polymère vinylique et un matériau bitumineux classique, chauffage du revetement pendant 20 minutes à 1200 C. On a meruré le taux d 'allongement TA maximum et la résistance à la traction RT maximale au delà desquels le gravillon est arraché. Tableau 1 Déport des gravillons RT bars TA % Immédiatement après enrobage 11,5 350 (rupture dans le liant) 5 heures après enrobage 8,1 206 (rupture à 1'interface) 8 heures après enrobage 8,1 207 24 heures après enrobage 1 5,2 128 gravillons non enrobés 4,3 115 ("dessertissage du ravi lion" Du tableau 2, il apparatt que l'on obtient les résultats les meilleurs en déposant les gravillons sur le liant le plus fluide possible, ce qui se comprend aisément, puisque la diffusion dans la zone de liaison se produit dans les conditions les plus favorables et aboutit, alors, aux meilleures qualités mécaniques. Les résultats figurant au tableau 2 ont été mesurés sur des revê- tements fabriqués comme précédemment, à la différence que les gravillons ont été déposés immédiatement après enrobage, sur un liant présentant, pour chaque essai, des états physiques différents. On a également mesuré R et TA comme précEdemmen. Tableau 2 Etat du liant R T % T bars A Liant a cuire (viscosité 150 poises); 11,5 350 (rupture dans le liant) Liant épaissi (viscosité 26000 poi ses) 8,5 252 (rupture à l'inter- f ace) Liant cuit et dur 6,4 133 Liant cuit puis fondu 5,95 152 Une troisième série d'essais en laboratoire a été effectuée afin de comparer les résultats obtenus pour divers produits enrobant les gravillons, en utilisant un liant vinylique, contenant 50 % de polymère vinylique et de l'huile de houille,ce qui en fait un liant très souple, puisque sa résistance à la traction est de 95 bars à 200 C. Les gravillons ont été enrobés de 1 % de leur poids de produit d'enrobage, déposés sur le liant non durci immédiatement après enrobage, et le revetement a été chauffé a 1600 C pendant 10 minutes, jusqu'à solidification du liant. On a assuré comme précédemment la résistance à la traction R T maximale au delà de laquelle le pavillon est arraché. Les résultats mesurés figurent au tableau 3. Tableau 3 ré traitement des gravillons R T bars gravillons non enrobés, lavés et séchés 0 (décollement spontané) Enrobage avec 1 % de brai époxy fluide à deux composants 7,5 Enrobage avec 1 % de résine époxy flui de à deux composants 13,7 Enrobage avec 1 % de résine époxy flui de à deux composants avec durcisseur olyarninoamide 21,8 Enfin, deux séries d'essais routiers ont été effectués avec des revetements fabriqués conformément au procédé décrit dans la demande de brevet français n" 72 21940 déjà citée et auxquels on a incorporé des gravillons prétraités conformément à l'invention. La tableau 4 donne des taux d'arrachement mesurés après 700 000 passages de véhicules sur un revetement fabriqué comme suit répandage sur une couche de renforcement d'une couche de liant contenant 20 % de polymère vinylique et un matériau hydrocarboné 2 classique, dosée à 2,4 kg/m pour 8 kg de gravillons et dépit des gravillons. Après dépit des gravillons, le revetement a été solidifié par chauffage pendant 20 minutes à 1200 C. te tableau 5 donne les taux d'arrachement des gravillons après 540 000 passages de véhicules sur un revêtement fabriqué comme précédemment, mais dont la couche de liant, très souple (résistance à la traction de 110 bars 200 C) contient 50 % de polymère vinylique et un matériau bitumineux classique. Tableau 4 Prétraitement des gravillons Taux d'arrachement des gravillons après 700 000 passages de véhicules Enrobage avec 0,6 % de brai é poxy et dépôt des gravillons deux heures après enrobage 0,3 % Enrobage avec 0,6 % de brai é poxy et dépôt des gravillons immédiatement après enrobage Gravillons non enrobés, lavés et séchés. 12 % i Tableau 5 Prétraitement des gravillons Taux d'arrachement des gravillons a près 540 000 passages de véhicules Enrobage avec 1 % de polyuré thane liquide a deux composants j et dépôt immédiat après enroba ge i 2,5 % Enrobage avec 1 % de brai épo- t xy liquide a deux composants et dépôt immédiatement après enro bage 0,3 % Enrobage avec 1 % de poudres é a b un composant durcissant a chaud et dépôt un mois après enrobage 0,2 % Enrobage avec 1 % de polymère é- poxy liquide a deux composants et dépôt immadiatement après en robage 0,1 % Gravillons non enrobés, lavés Revêtement impossible a mettre sur et rochés. la route car les gravillons se déchaussent trop rapidement. On note donc l'amélioration considérable de la résistance A l'arrachement des gravillons prétraités par le procédé de l'invention. On constate meme que, è la surface des revêtements routiers qui donnent les meilleurs résultats, la disparition des gravillons n'est pas consécutive a leur arrachement mais a leur fracturation ou broyage par le trafic. Le procédé de pré traitement des gravillons selon l'invention s'applique tout aussi bien a des gravillons destinés a a autre incorporés aux revetements routiers préformés du type décrit dans la demande de brevet français nO 72 21940, qu'aux gravillons destinés ; etre incorporés a des revetements routiers fabriqués sur place. Mais dans ce dernier cas, si l'on utilise un produit d'enrobage liquide, il sera préférable de prétraiter les gravillons sur les lieux mêmes de la fabrication du revetement, les gravillons pré traités devattetre utilisés le plus tbt possible après leur enrobage afin d'aboutir aux meilleurs résultats. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de prétraitement par enrobage de gravillons destinés a etre ancrés dans une couche de liant a la surface d'un revêtement routier, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit d'enrobage comportant au moins un polymère époxy, d'une part miscible dans le liant et, d'autre part, adhérant aux gravillons avant de les déposer sur la couche de liant. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit d'enrobage comportant au moins un polymère époxy liquide. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit comportant au moins un polymère époxy liquide a deux composants. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit comportant au moins un polymère époxy liquide avec un durcisseur polyamino-amide. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 a 4, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit d'enrobage comportant du brai ou du bitume dont le pourcentage en poids, dans le produit d'enrobage est inférieur a 85 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit comportant un polymère époxy solide-sous forme de poudre, susceptible de fondre dans le liant avant de durcir définitivement. 7. Procédé selon l'une quelconque-des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on enrobe les gravillons d'un produit dont le pourcentage en poids est compris entre 0,1 et 2 % du poids des gravillons. 8. Revêtement routier comportant des gravillons ancrés & BR grávillons-liant.