Brevet FR2342319A1 — publié le 19770923

La présente invention est relative à un procédé de préparation de matières bitumineuses de revêtement pour le pavage de routes. Plus particulièrement, la présente invention est relative à un procédé d'obtention de matièresbitumineuses de revêtement pour le pavage de routes, qui présen en même temps qu'unie imperméabilité élevée à l'eau, une résistance mécanique élevée et également une assez bonne résistance aux déformations même si un pourcentage élevé de matière liante est utilisé. On sait que la technologie des mélanges bitumineux dans les quelques dernières annéeséait orientée vers-ltobtention de conglomérats ayant une résistance mécanique élevée et qui ainsi ne peuvent être déformés qu'avec difficulté. Des conglomérats bitumineux qui sont utilisés, spécialement pour le pavage des voies motorisées, dans lesquelles-le nombre de véhicules en mouvement est élevé et le trafic estcanalisé, avec pour résultat les risques de déformation pour le -nivellement de la route, sont ainsi conçus de façon à avoir une courbe granulométrique discontinue ou presque discontinue des charges inertes, et en plus, les charges inertes doivent provenir du broyage de matériauxen pierre de large dimension de façon à obtenir une friction interne très élevée. En outre, de tels mélanges emploient des bitumes de faible pénétration et un faible pourcentage de tels bitumes, en général dans le voisinage de 5fui. Tous ces faits, bien que d'une part, conduisent à lbbten- tion de l'avantage de conglomérats ayant une résistance mécanique élevée, sont à l'origine d'autre part de quelques imperfections non négligeables. Les conglomérats ainsi obtenus ont, généralement parlant, un pourcentage comparativement élevé d'espaces vides résiduels et en outre la faible quantité de liant et sa dureté conduisent à un vieillissement prématuré de l'ensemble du pavement de la route. Le pourcentage élevé des espaces vides résiduels fait ainsi que de tels conglomérats sont faiblement appropriés, spécialement pour le revêtement des ponts et des viaducs, où, à cause de l'imperméabilité des structures de support, l'eau peut stagner dans les conglomérats pendant un certain temps,prov Fentainsi une augmentation des phénomènes d'élimination et, dans le cas du gel, mAme des phénomènes de désagrégation. La demanderesse a maintenant trouvé, et cela dans le cadre de -la présente invention un procédé qui comprend des étapes d'enduction, par pulvérisation, de mélange de revêtement bitumineux, immédiatement sur le revêtement et tandis qu'il est encore très chaud (environ 1600C) mais avant le compactage, avec une émulsion bitumineuse qui a été additionnée préalablement d'un latex de caoutchouc synthétique ou naturel, ou avec une bouillie aqueuse d'acétate de polyvinyle ou de n'importe quelle aube matière polymère qui peut être dispersée dans une phase aqueuse et qui est ainsi compatible avec l'émulsion bitumineuse, de façon à surmonter les inconvénients qui ont été énumérés ci-dessus. L'émulsion bitumineuse composite selon la présente invention peut contenir un polymère dans une gamme de pourcentage de 3% à 60%, mais de préférence de 20 à 50ç. I1 serait un avantage, du point de vue technique, d'utiliser la bouillie polymère seule sans l'émulsion bitumineuse, mais dans un tel cas l'influence sur le prix de revient de la matière serait trop onéreuse. La teneur en matières sèches dans le mélange des émulsions peut varier de 20 à 60%, et doit de préférence tre de 45 ; un tel pourcentage a été estimé comme le plus approprié puisqu'il permet, du fait de la concentration pas trop élevée, qu'une quantité d'émulsion puisse être pulvérisée en quantité suffisamment élevée pour permettre une distribution régulière et également, du fait de sa faible viscosité, de pénétrer d'une manière homogène à travers la couche entière de la matière à compacter. La quantité de substance sèche à utiliser en pourcentage relativement aux charges inertes, ou, exprimée dans un autre sens, polymère plus bitume, est comprise entre 0,1% et 5 , et de préférence entre 1 et 2%. La nature du bitume dont on fait l'émulsion peut avoir un degré de pénétration compris entre 60 dm et 200 dm, de préférence de 80 dm à 120 dm (déterminée selon la norme ASTM D5). I1 est souhaitable que le conglomérat ait, tandis qu'on l'étale, une température d'environ 16O0C puisqu'unie telle température permet une évaporation rapide de lteau2Morme l'émulsion mais sans diminuer par trop la température du conglomérat. Aussitôt que l'eau a été éliminée par évaporation, phénomène qui est complet en quelques minutes, le conglomérat peut être tassé par un rouleau à vapeur conventionnel. Un conglomérat étanche à l'eau est ainsi obtenu avec des propriétés mécaniques remarquables. Dans le traitement décrit ci-dessus, il est possible d'utiliser des polymères élastomères, élastoplastiques ou thermoplastiques qui sont disponibles sur le marché sous forme d'émulsions aqueuses, de caractère soit anionique, ou cationique ou non ionique ou des matières mixtes capillaire ment actives; à n'importe quel taux, il est approprié de choisir l'émulsion bitumineuse à mélanger avec émulsion de polymère dans un sens tel quelle soit compatible avec celle-ci et qu'ellene soit pas à l'origi- ne de phénomène de coagulation ni au stade de la combinaison ni au stockage. Des polymères appropriés peuvent être : copolymères styrène-butadiène, carboxylates styrène-butadiène, copolymères styrène-acrylonitrile ou esters d'acryliques, polychloroprène, caoutchouc naturel, homo- et copolymères d'acétate de vinyle et autres. Parmi les émulsions polymères, les préférées sont celles qui contiennent des polymères self-réticulables, par exemple les élastomères ou polymères carboxylés qui peuvent être durcis selon les méthodes conventionnellement adoptées. Une telle sélection est convenable en ce sens que de tels polymères, une fois qutils ont été durcis ou réticulés, perdent leur propriété de thermoplasticité et qu'ainsi, puisqu'il y a un excès de liant dans le conglomérat, le liant est empAeché de migration et de soufflure par temps chaud, ce qui créerait des plaques de liant susceptibles de rendre-la surface de pavement glissante; plus que tout, un excès de liant ne réduit pas la friction interne dans la matière de revXetement. La présente invention est illustrée par les exemples non limitatifs ci-après. EXEMPLE 1 - A partir d'un conglomérat conventionnel ayant une courbe de granulométrie appropriée pour la couche supérieure d'un pavement routier et contenant un pourcentage de bitume (pénétration 60/70) aussi élevé que 5,25X, on prépare une série de 10 échantillons, on verse le conglomérat non tassé dans des moules pour la préparation d'échantillons Marshall (norme ASTM D 1559). On tasse 5 échantillons (selon la méthode Marshall) sans autres manipula tion. Pour chaque échantillon, on utilise 1200 g de conglomérat. On enduit les 5 échantillons restants, avant de les tasser, avec 20 g chaquefDS dSn mélange d'une émulsion bitumineuse de base rapporté à 80/100 bitume en mélange avec un latex de caoutchouc synthétique carboxylate styrène-butadiène appelé Europrene Latice Elastra 104. La concentration totale du mélange des émulsions est de 45%, la pâte sèche du mélange d'émulsions est faite de bitume et d'élastomère en parties égales. Par compactage, on soumet l'ensemble de la série d'échantillons à des essais de perméabilité. On mesure la perméabilité en plaçant sur les échantillons à une température de 230C une colonne de 1 mètre de hauteur d'eau distillée et en mesurant la vitesse du passage d'écoulement de l'eau à travers l'échantillon. On soumetensuite l'ensemble de la série d'échantillons à l'essai mécanique Marshall. La vitesse de passage de l'eau à travers les échantillons est de O(zéro)lorsqutils ont été traités par l'émulsion de sorte que les échantillons doivent Aetre regardés comme étanches à l'eau. La vitesse de passage à travers les échantillons non traités est -4 de 5.10 centimètres à la seconde. L'essai Marshall, l'intensité de compactage étant la même, donne pour les échantillons traités une stabilité de 2050 kilogrammes et un glissement de 5 millimètres, de sorte que l'indice de rigidité résultant est 410. Pour les échantillons non traités, les résultats sont une stabilité de 2000 kg et un glissement de 5 millimètres, de sorte que l'indice de rigidité résultant est de 400. Etant donné que les échantillons traités contiennent une quantité totale de liant de 72 g (caoutchouc inclus et que les échantillons non traités contiennent une quantité de liant de 63 g, on a préparé une série de 5 échantillons qui contiennent une quantité de bitume de 72 g et qui ont la même granulométrie des matières inertes. On soumet la série aux mêmes essais que ci-dessus. La 4 perméabilité est 6.10 centimètres à la seconde. La stabilité Marshall est 1950, le glissement 5 millimètres et la rigidité résultante 390. EXEMPLE 2 On prépare une série d'échantillons selon le même procédé que dans 1 t exemple 1. Pour le traitement, on utilise l'émulsion d'un latex styrène-butadiène non carboxylé, appelé Europrene Latice Elastra 101. Le mélange des émulsions contient les agents de durcissement conventionnels selon la formule de composition suivante Produits Parties en poids sur la base sèche Emulsion de bitume anionique 100 Europrene Latice E 101 100 Diéthyldithiocarbamate de zinc 1,5 Mercaptobenzothiazole 0,5 -Soufre 2 Oxyde de zinc 3 Egalement dans ce cas les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à celles des conglomérats non traités. Tandis que la perméabilité est de 5.10 4 centimètres à la seconde pour les échantillons non traités elle est de O pour les échantillons traités. EXEMPTE 3 On prépare une série d'échantillons selon les processus des exemples 1 et 2. On utilise un latex polychloropréne pour le traitement avec l'émulsion. Egalement dans ce cas les propriétés mécaniques obtenues ne sont pas inférieures à celles des conglomérats non traités. Tandis que la perméabilité est de 5.10 4 centimètres par seconde pour les échantillons non traités elle est de O pour les échantillons traités. EXEMPLE 4 On prépare une série d'échantillons selon les processus des exemples 1, 2 et 3. Pour le traitement avec l'émulsion on utilise un latex de caoutchouc naturel. Dans ce cas également, bien que son utilisation ne soit pas souhaitable (c'est-à-dire caoutchouc naturel) du fait de sa faible résistance- au vieillissement, les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à celles des conglomérats non traités. Tandis que la perméabilité est de 5.10 4 centimètres par seconde pour les échantillons non traités elle est de O pour les échantillons traités. EXEMPLE 5 On prépare une série d'échantillons selon les processus des exemples 1, 2, 3 et 4. Pour le traitement avec l'émulsion on utilise un latex styrène-aerylique. Egalement dans ce cas les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à celles des conglo mérats non traités. Tandis que la perméabilité est de centimètres par seconde pour les échantillons non traités,eNeeG de O pour les échantillons traités. EXEMPLE 6 On prépare une série d'échantillons selon le processus des exemples 1, 2, 3, 4, 5. Pour le traitement avec l'émulsion, on utilise une bouillie acétovinyle. Bien que ce type de polymère ne soit pas souhaitable du fait de sa thermoplascitité excessivement élevée, lesessais n'en at pffl mdns indiqué que les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à celles des conglomérats non traités.Tandis que la perméabilité/de 5.10 4 centimètres par seconde pour les échantillons non traités, elle est de O pour les échantillons traités. EXEMPLE 7 On prépare une série d'échantillons selon le processus des exemples 1, 2s 3, 4, 5 et 6. Pour le traitement avec l'émulsion, on utilise le mélange de l'exemple 1, à la seule différence que 11 élastomère carboxylé est de 20% et le bitume 80% (sur la base totale sèche du mélange des émulsions). Egalement dans ce cas aucune variation des propriétés mécaniques n'a été détectée aussi bien pour les valeurs de perméabilité. A n'importe quel taux, l'utilisation d'un tel mélange n'est pas conseillé puisque par temps chaud le liant utilisé, du fait que sa faible teneur en polymère peut provoquer des soufflures et être à 11 origine de taches glissantes dangereuses : en outre le conglomérat perdra ses propriétés d'imperméabilité. EXEMPLE 8 On prépare une série d'échantillons selon le processus des exemples 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7. Pour le traitement avec l'émulsion on adopte le mélange de l'exemple 1, à la seule différence que l'élastomère carboxylé est de 80 et le bitume 20% (sur la base totale sèche du mélange des émulsions). Egalement dans ce cas aucune variation n'a été expérimentée tant pour les propriétés mécaniques que pour les valeurs de perméabilité. I1 n'est pas recommandé à n'importe taux, d'utiliser un tel mélange puisqu'il n'est pas économique dans son utilisation relativement à celui de l'exemple 1. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de conglomératsbitumineux pour revêtement routier, qui contient des quantités élevées de matières liantes, ayant une résistance mécanique et une résistance à la déformation élevées et une imperméabilité élevée, caractérisé en qu'il comprend les étapes de pulvérisation sur la surface du conglômérat de bitume immédiatement après que celui-ci ait été étendu, encore à une température élevée et avant le compactage, d'un mélange d'une émulsion bitumineuse et d'une dispersion de polymère, ledit mélange contenant un polymère dans un pourcentage compris entre 3% et 60% et de préférence entre 20% et 50%. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en matière sèche dans le mélange des émulsions est comprise entre 20% et 60%, de préférence entre 40% et 60%. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le polymère de la dispersion polymère est un polymè-re élastomère,élastoplastique ou thermoplastique, de préférence du type self-réticulable, dispersé dans une phase aqueuse. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce--que le polymère qui est dispersé dans une phase aqueuse est - dppolymère de styrène-butadiène, carboxylate styrène-butadiène, styrène-acrylonitrile ou styrène-esters acryliques, polychloroprène, caoutchouc naturel, homopolymères et copolymères (également thermopolymères) d'acétate de vinyle. 5. Mélange d'une émulsion bitumineuse et d'une dispersion de polymère dans l'eau, caractérisé en ce qutil est composé par l'émulsion d'un bitume ayant une pénétration comprise entre 60 et 200 dm, de préférence entre 80 et 120 dm et par une dispersion aqueuse d'un polymère élastomère, élastoplastique ou thermoplastique, de préférence du type self-réticulable, avec un pourcentage de polymère relativement au bitume compris entre > et 60%, de préférence entre 20 et 50%.