Brevet FR2635330A1 — publié le 19900216

COMPOSITION DE LIANT 8BITUMINEUX EXULSIPIE EN PHASE AQUEUSE.SON PROCEDE DE FABRICATION. ET APPLICATION DkNS LE DOXAîNE ROUTIER La présente invention porte sur une composition de liant bitumineux émulsifié en phase aqueuse, destinée notamment a la réalisation d'enduits superficiels et d'enrobes dans le domaine routier. La présente invention porte également sur un procédé de fabrication de cette émulsion, ainsi que sur les enduits superficiels et les enrobés qui sont réalisés à l'aide de cette dernière. On connait, d'une part, les bitumes émulsiités, qui sont des bitumes mis en émulsion dans une phase aqueuse contenant un agent tensio-actif, et, d'autre part, les bitumes additionnés d'une faible quantité de goudron, lesquels confèrent au bitume de bonnes propriétés d'adhésivité vis-a-vis des granulats. Recherchant à ameliorer le comportement des liants bitumineux au cours de leur fabrication et de leur répandage sur les chaussées, la Société Déposante a mis au point une composition de liant bitumineux emulsifié dans une phase aqueuse, le liant étant constitué par un bitume additionné d'un goudron, le choix des différents constituants aussi bien au plan qualitatif qu'au plan quantitatif apportant une solution satisfaisante au problème posé. Cette composition de liant bitumineux émulsif lé en phase aqueuse, qui constitue par conséquent le premier objet de la présente invention, est caractérisée par le fait qu'elle comporte - environ 20 a 50 parties en poids d'eau - le complément h 100 parties en poids du liant formant la phase dispersée et constitué par un bitume acidifié présentant une penétration, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66004, qui est comprise entre environ 10 et 220 dixièmes de millimetre, ledit bitume étant additionne d'un goudron reconstitué, présentant une viscosité cinématique, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66005, comprise entre environ 50 et 1800 sec STV ( 4 mm & 30'C), et se composant d'un brai mou addi tionné d'une huile de fluxage, ledit liant bitume/ goudron reconstitué présentant une pénétration, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66004, qui est comprise entre environ 180 et 280 dixièmes de milLimètre ; et - une quantité efficace d'au moins un émulsifiant cationique. Des caractéristiques avantageuses et préférées de cette composition, qui peuvent etre considérées isolément ou en combinaison, sont les suivantes La composition comporte notamment de 30 a 40 parties en poids d'eau et, en conséquence, de 70 60 parties en poids du liant selon l'invention. Le rapport pondéral bitume/goudron reconstitué est compris notamment entre 60:40 et S5: 95:5, et, en particulier, entre 70:30 et 95:5. Quant au rapport pondéral brai mou/huile de fluxage, il est compris notamment entre 60: 40 et 85: 15. Le bitume que l'on peut utiliser avantageusement est un bitume choisi parmi ceux présentant une pénétration relativement faible, en particulier ceux désignés comme bitumes 50/70 et ceux ayant une pénétration inférieure. L'acidité du bitume utilisé pour constituer la composition selon l'invention est portée notamment & 3,5 mg KOH/g, cette acidité pouvant etre obtenue par addition d'un acide, par exemple d'un acide gras, et, en particulier, de l'acide gras en Cl1 commercialisé sous la dénomination " Résines C1l" par la Société ATOCHEM. Le brai mou entrant dans la constitution du goudron reconstitué, que l'vn peut également appeler "brai fluide" est, par exemple, un brai mou issu de la distillation des goudrons et possédant une température d'équiviscosité comprise entre 45 et 55'C environ. Quant à l'huile de fluage, elle est avantageusement choisie parmi les huiles carbochimiques de point d'ébullition et de pouvoir solvant adaptés à la qualité du liant recherché, et elle peut etre constituée notamment par un mélange d'huile d'acénaphtène, d'huile désanthracénée et d'huile de chrysene, ainsi que par une huile phénanthrénèe. La phase aqueuse est ajustée à un pH généralement compris entre environ 1,3 et 2,0, en particulier un pH de l'ordre de 1,5-1,7, par exemple & l'aide d'acide chlorhydrique. Les émulsifiants, qui sont présents à raison notamment de 0,20 & 0,60% en poids par rapport à la combinaison eau/liant, sont notamment choisis parmi les composés organiques azotés, en particulier les amines grasses du type alkyl-propylène-diamine suif. La composition selon la présente invention peut également renfermer une quantité efficace d'au moins un agent destiné à éviter le phénomène de thixotropie, lequel est ajouté à la phase aqueuse. Ainsi, on peut mentionner l'utilisation, dans ce but, de chlorure de calcium, à raison de 0,06 à 0,08f en poids environ par rapport à la combinaison eau/liant. Le pH de l'émulsion conforme à la présente invention est généralement de l'ordre de 2,8 à 3,2. Comme autres caractéristiques des émulsions, on peut mentionner : - la viscosité Engler ou STV, b 25'C, selon la norme AFNOR T66020 : Viscosité Engler : supérieure & 6 sec. Viscosité STV : supérieure a 9 sec. - indice de rupture selon la norme NFT 66017 : compris entre environ 70 et 160 - tamisage selon la norme NFT 66016 sur tamis de 630 m : neant à moins de 0,05'b sur tamis de 160 m : néant à moins de 0,20% - stockabilité à une température de 20 à 80 C : supérieure à 1 mois. La présente invention porte également sur un procédé de fabrication de l'émulsion aqueuse cationique de liant bitumineux, dont la composition vient d'être définie, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on porte la phase aqueuse à une température de 40 à 50-C environ, et la phase du liant bitumineux & une température de 130 à 140'C environ, et que l'on mélange intimement les deux phases pour réaliser 1' émulsion. Les conditions de mise en oeuvre de la composition selon l'invention dans le cas de la réalisation d'enduits superficiels et d'enrobés sont conformes aux indications du "Mémento des Spécifications Françaises des Chaussées", édité par le Ministère Français des Transports (SETRA-LCPC). Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on en décrira ci-après un exemple de réalisation, qui est donné à titre indicatif et non limitatif. Dans ces exemples, les pourcentages sont donnés en poids, sauf indication contraire. Exemple On obtient un goudron reconstitué, ou brai fluide, en réalisant la formulation suivante - brai mou commercialisé par la déposante sous la dénomination GEDELAQUE et possédant une température d'équiviscosité de 48 à 52'C ............... 61X - huile de fluxage consistant en un mélange de 60X d'huile d'acénaphtene, 20+ d'huile désanthracénée et 20X d'huile de chrysène ....... 39% 100X Ce goudron reconstitué présente une viscosité STV (s 4 mm - 30'C) de 50 sec, selon la norme AFNOR NFT 66005. Ensuite, on obtient une phase liant en réalisant la formulation suivante - Bitume 30/50 de pénétration 42 dixièmes de millimetre selon la norme AFNOR NFT 66004 et acidifié pour atteindre 3,5 mg KOH/g ...... 86,9%. - goudron reconstitue tel que défini ci-dessus 13.1% 100% La pénétration de ce liant est de 220 dixièmes de millimètre selon la norme AFNOR NFT 66004 (25 C - 100 g 5 sec). On réalise ensuite l'émulsion selon la formulation suivante - Eau ......................... 31% - Liant tel que défini ci-dessus ................... 69% - Emulsifiant commercialisé sous la dénomination "Dinoram S" par la Société CECA .... 0,45% - Acide chlorhydrique* de densité 1, 176.......... 0,37% - Chlorure de calcium* ........................... 0,07% t La teneur en ces constituants est exprimee par rapport à l'émulsion, c'est-à-dire à la combinaison eau/liant. Pour fabriquer l'émulsion, on porte la phase aqueuse à une température de l'ordre de 50-C et la phase liant à une température de l'ordre de 140 C avant passage en turbine de ces deux phases et de l'émulsifiant. Les caractéristiques principales de cette émulsion sont les suivantes - pH de la phase aqueuse 1,6 - pH de l'émulsion 3,1 - viscosité STV Norme AFNOR 66020) 13 sec. - indice de rupture (NFT 66017) 110 - tamisage (NFT 66016) sur tamis de 630 m traces sur tamis de 160 > & t traces - stockabilité å 20 et 80'C > l mois. La très nette supériorité présentée par le liant selon l'invention du point de vue de la résistance au désenrobage par l'eau et de l'adhésivité liant-granulat a été montrée & å l'aide des essais suivants I ESSAIS CONDUITS AU LABORATOIRE (a) Essai de résistance au désenrobage par l'eau On a effectué des essais sévères sur des enduits superficiels réalisés å partir de l'émulsion de l'Exemple et de granulats de 4/6, 6/10 et 10/14 mm, constitués par du silex, de la diorite, du porphyre et de la quartzite.A des fins de comparaison, on a effectué parallèlement les mêmes essais avec une émulsion préparée de la même façon, sauf que le liant était constitué par du bitume pur Après la rupture de l'émulsion, on a appliqué sur l'enduit une pluie artificielle violente. On a constaté que, dans le cas des essais comparatifs, tous les granulats se décollent 15 minutes environ après le début de l'arrosage, alors que, dans le cas d'utilisation de l'émulsion de l'invention, il a fallu plus de 6 heures de pluie artificielle pour constater le rejet de quelques granulats. L'essai d'adhésivité selon norme AFNOR NFT 66018 sur plaque VIALIT à +5-C a donné les résultats suivants - Emulsion de l'Exemple 84% - Emulsion comparative définie ci-dessus 12. II - EXPERIMENTATION SUR CHANTIER I1 a été constaté à plusieurs reprises qu'une pluie violente tombant immédiatement après rupture de l'émulsion de l'exemple n'entraînait pas le rejet des granulats, même dans le cas d'une immersion totale de la combinaison liant-granulat. REVENDICATIONS 1 Composition de liant bitumineux émulsifié dans une phase aqueuse, caractérisée par le fait qu'elle comporte: - 20 h 50 parties en poids d'eau - le complément å 100 parties en poids du liant formant la phase dispersée et constitué par un bitume acidifié présentant une pénétration, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66004, comprise entre 10 et 220 dixièmes de millimètre, ledit bitume étant additionné d'un goudron reconstitué, présentant une viscosité cinématique, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66005, comprise entre 50 et 1800 sec STV ( 4 mm à 30-G), et se composant d'un brai mou additionné d'une huile de fluxage, ledit liant bitume/goudron reconstitue présentant une pénétration, déterminée selon la norme AFNOR NFT 66004, comprise entre 180 et 280 dixièmes de millimètre ; et - une quantité efficace d'au moins un émulsifiant cationique. 2 - Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte de 30 å 40 parties en poids d'eau, et de 70 & 60 parties en poids de liant. 3 - Composition selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le rapport pondéral bitume/goudron reconstitué est compris entre 60:40 et 95:5. 4 - Composition selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisée par le fait que le rapport pondéral brai mou/huile de fluxage est compris entre 60:40 et 85:15. 5 - Composition selon l'une des revendications 1 & 4, caractérisée par le fait que l'huile de fluxage est choisie parmi les mélanges d'huile d'acénaphtêne, d'huile désanthracénée et d'huile de chrysene et les huiles phénant hrénées. 6 - Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la phase aqueuse est ajustée à un pH compris entre 1,3 et 2,0. 7 - Composition selon l'une des revendications l à 6, caractérisée par le fait que l'émulsifiant cationique est un composé organique azoté présent å raison de 0,20 à 0,60Z en poids par rapport å la combinaison eau/liant. 8 - Composition selon l'une des revendications l & BR 9 - Composition selon l'une des revendications l à 8, caractérisée par le fait que le pH de l'émulsion est compris entre 2,8 et 3,2. 10 - Procédé de fabrication de l'émulsion aqueuse cationique de liant bitumineux, dont la composition est telle que definie à l'une des revendications l à 9, caractérise par le fait que l'on porte la phase aqueuse à une température de 40 à 50-C, et la phase du liant bitumineux à une température de 130 b 140 C, et que l'on mélange intimement les deux phases pour réaliser l'émulsion. Il - Enduits superficiels et enrobés réalisés à l'aide de l'émulsion dont la composition est telle asque définie à l'une des revendications 1 & 9.