Brevet FR2639375A1 — publié le 19900525

Les enseignements tirés des demandes de brevets français 8617618, 8618242, 8703286, 8717198 et de la demande de brevet européen 87118284.6 suscitent des solutions écono- miques pour les problèmes de réemploi de déblais bitumineux. Les derniers développements des techniques bitumi- neuses routières font apparaître le recyclage des matériaux bitumineux de récupération comme bien utile, mais peu écono- mique. La technique de l'enrobage à chaud a conçu pour cela des solutions et des machines, sans offrir la garantie d'une bonne régénération du vieux bitume. L'enrobage bitumineux à froid, à l'aide des émul- sions à la base des demandes de brevet ci-dessus citées, apporte à ce problème des solutions plus simples, plus propres et plus économiques. Il suffit de déterminer par une analyse des maté- riaux à recycler le pourcentage de bitume vieilli et les vides granulaires à combler pour ainsi déterminer qualitativement et quantitativement l'huile de recyclage nécessaire. Ensuite la présente demande de brevet offre des procédés qui, comme décrit par la suite, font de ces matériaux de récupération, par un enrobage à froid propre, un enrobé facile à mettre en oeuvre. Deux principales alternatives se profilent alors: 1) Les matériaux de recyclage sont déjà stockés en attente de leur recyclage. L'huile nécessaire à la régénération choisie le plus près possible de celle perdue par l'enrobé depuis sa première mise en oeuvre, huile capable également de résorber au mieux le vieillissement par oxydation, est dosée par rapport au poids des matériaux à recycler qui tournent dans un malaxeur jusqu'à interpénétration ramollissante, c'est-à-dire régénéra- tion. Alors seulement on ajoute le bitume frais sous forme d'émulsion cationique issue des demandes de brevets ci-dessus citées, en s'inspirant des développements donnés plus loin. Les sables et les fines manquants sont ajoutés et la dose d'émulsion est adaptée. En procédant ainsi le bitume de récupération est régénéré avec certitude et au mieux et l'enrobé devient compa- rable aux meilleurs enrobés à chaud et à froid. 2. a) La dose d'huile de régénération est donnée dans la fraise de l'appareil de récupération en action sur la route, de manière qu'avec une machine qui mélange sur place ou à l'aide d'un malaxeur, comme dit sous 1, l'enrobage est exé- cuté en ajoutant l'émulsion cationique du procédé ainsi que le sable et les fines manquants. b) L'huile de régénération est répandue sur les sur- faces à défoncer en la dosant par m2 en rapport avec le volume de matériaux à déposer, avec l'avantage d'un fraisage facilité selon le temps de séjour de cette huile sur la chaus- sée avant le commencement des travaux, avec l'obtention in situ d'un mélange correct régénéré. La suite de l'enrobage se fait soit en mélange sur place, soit en malaxeur, comme dit sous 1, avec la possibili- té, selon la structure des matériaux déposés, d'ajouter déjà dans le concasseur, l'huile de régénération déterminée par l'analyse. Pour une économie encore plus grande, les développe- ments suivants sont donnés en vue de l'augmentation de l'effi- cacité et d'une meilleure rationalité. L'émulsion cationique du marché qui s'est substituée progressivement à l'émulsion anionique, nécessite pour sa pro- duction, l'installation d'un moulin colloidal qui doit néces- sairement opérer mécaniquement la fine dispersion de l'émul- sion; par contre la production de l'émulsion anionique, obtenue par saponification d'acides organiques dilués dans le bitume chaud introduit dans une eau émulsifiante alcaline, rien que par cette réaction de saponification, fournit l'éner- gie nécessaire et suffisante pour provoquer la fine dispersion du bitume dans l'émulsion. Il suffit d'un simple agitateur pour favoriser les contacts entre l'eau alcalinisée et le bitume acidifié, sous des températures adaptées. Les demandes de brevets ci-dessus citées ont prévu les moulins colloidaux, communs à toutes les usines d'émul- sion, mais qui, avec la présente demande de brevet, peuvent être remplacés par des pompes à roues dentées par exemple. La facilité avec laquelle on obtient une émulsion anionique a été utilisée par les brevets cités pour avoir, au moment de sa transformation en émulsion cationique, la bonne dispersion qu'elle offre si facilement. Comme dit dans les demandes de brevets ci-dessus citées, nous préférons les farines protéiques végétales aux autres sources de protéines. Dans ce cas le minimum d'alcalis nécessaire à la formation d'une émulsion anionique ne suffit plus, parce que la présence de matières protéiques en réclame une dose supplé- mentaire, dose qui peut déjà être prévue en sus dans l'eau émulsifiante dans laquelle pourrait même être ajoutée celle des protéines, à condition qu'elles ne soient pas détruites par les températures rencontrées au cours de la fabrication de l'émulsion. Bien que la molécule de protéine ne se dissocie pas en ions, elle est capable, suivant la concentration ambiante en ions H+, - c'est-à-dire suivant acidité ou alcalinité, ou suivant le PH - de prendre ou de perdre des atomes d'hydro- gène à ses deux extrémités. La polarité qui intéresse ici est naturellement celle qui confère aux sphérules de bitume de l'émulsion une charge électrique positive comme caractéristique spécifique d'une émulsion cationique, préférable pour la pratique de l'enrobage, qui rencontre le plus souvent des surfaces à enrober chargées négativement. Les connaissances ainsi acquises ont pour premier but, en référant à la fine dispersion de l'émulsion-mère anio- nique, de promouvoir au maximum cette polarité, c'est-à-dire celle qui a le meilleur effet cationique, en milieu adapté. Dans ce but on retire à l'émulsion-mère, contenant déjà les matières protéiques, la base de son existance, c'est-à-dire son savon, à l'aide d'acides ou par précipitation en corps insolubles. Ceci est en effet possible sans que l'émulsion soit détruite du fait que la protéine, de formule générale RNH.CH2.COOH, évolue en milieu aqueux vers sa forme polari- sée +RNH2.CH2.COOqui fait que l'émulsion n'a plus besoin d'autres moyens pour exister, avec l'avantage de subsister à tous les PH de 1 à 14. Nous connaissons la quantité d'alcalis que nous avons ajoutée à l'eau émulsifiante. Si nous ajoutons à l'émul- sion son équivalent chimique en sulfate de magnésium MgSO4, il en résulte, d'après la réaction 2NaOH + MgSO4 = Mg(OH)2 + Na2SO4, une précipitation de tous les ions OH et de Mg++, parce que Mg(OH)2 est insoluble dans l'eau et les alcalis. Puisque MgSO4 précipite également les acides naph- téniques et corps du même type, tous les porteurs d'une émul- sion anionique sont éliminés ou inactives. Cette façon d'éliminer par précipitation les corps chimiques nécessaires à son existence est préférable à celle qui consiste, d'après la réaction H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H20, à utiliser un acide - ici l'acide sulfu- rique - à la place du sulfate de M. L'émulsion continuerait g d'exister pour les mêmes raisons que ci-dessus avec la quasi disparition des ions OH, mais un peu plus ou un peu moins d'acide influe relativement beaucoup sur le PH' ce qui, en utilisant le sulfate de magnésium neutre, n'est pas le cas. En effet un excès de sulfate de magnésium n'a pas de conséquences sur le comportement de l'émulsion, notamment sur son effet cationique. De ce fait nous avons, sans danger pour l'émulsion, isolé les molécules protéiques dans une solution de sulfate de sodium, dans une émulsion qui reste bien dispersée, ce qui donne un point de départ - en quelque sorte un point zéro - pour la fixation du PH le plus intéressant pour les travaux projetés. Il convient de noter que le sel neutre Na2SO4 est pratiquement sans influence sur le déroulement des réac- tions physico-chimiques de surface au contact des surfaces à enrober. Nous sommes en présence d'une émulsion qui ne contient plus que les molécules de protéine comme produit actif, ce qui permet d'opérer en toute sécurité aux PH de 1 à 14. Il est connu que ces émulsions deviennent fragiles autour du point isoélectrique de la molécule protéique employée, point qui se situe souvent loin du PH 7. Cela pourrait être une des raisons pour lesquelles les protéines végétales sont capables de produire des émul- sions cationiques alcalines. La suite des développements a pour but de trouver des solutions pour réduire ou éliminer l'épaississement thixo- trope, lorsqu'on passe du milieu alcalin en milieu acide ou lorsqu'on ajoute le stérilisant. Nous avons trouvé que la formaldéhyde, lorsqu'elle est dissoute dans une solution de sulfate de magnésium ou dans des acides, l'augmentation de la viscosité régresse, en sorte que stérilisation et élimination du savon peuvent aller de pair. Le recours à des acides faibles, comme l'acide acé- tique par exemple est améliorant et l'effet tampon qui peut en résulter est plutôt favorable. La solution de formaldéhyde dans les alcalis apporte aussi des avantages. -R E V E N D I C A T IONS- 1) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration à l'aide d'huiles adaptées, issues du raffinage du pétrole brut et d'émulsions de bitume évoluées, caractérisés par le fait que l'huile de régénération est choisie le plus près possible de celle perdue par l'enrobé depuis sa première mise en oeuvre, huile capable également de résorber au mieux le vieillissement par oxydation, cette dose d'huile étant mélangée le temps nécessaire avec les matériaux de récupéra- tion pour régénérer le vieux bitume par ramollissement, le bitume frais étant ajouté après cette régénération seulement, sous forme d'une émulsion cationique, suivi ou précédé par l'ajout des sables et des fines dont le manque a été révélé par l'analyse des matériaux bitumineux de récupération. 2) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant la revendication 1, caractérisés par le fait que l'huile de régénération est déjà ajoutée dans le concas- seur des matériaux de récupération. 3) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant les revendications précédentes, caractérisés par le fait que la dose d'huile de régénération est donnée dans la fraise de la machine de récupération. 4) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant les revendications précédentes, caractérisés en ce que l'huile de régénération est répandue un certain temps avant le fraisage sur les surfaces à évacuer, à la dose nécessaire, en fonction de la profondeur des matériaux à enle- ver. ) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant les revendications précédentes, caractérisés en ce qu'en présence des matières protéiques dans l'émulsion, les attributs de l'émulsion-mère anionique, c'est-à-dire son savon alcalin, lui sont retirés par les moyens de produits chimiques précipitants, comme le sulfate de magnésium par exemple ou des acides qui sont ajoutés à l'émulsion à la dose requise à cet effet. 6) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant les revendications précédentes, caractérisés en ce que lors de la fabrication de l'émulsion-mère anionique, le surplus d'alcalis nécessaire pour les matières protéiques est prévu en sus du minimum requis pour que l'émulsion se forme, dans l'eau émulsifiante à laquelle on peut, au cas ou les matières protéiques employées sont de qualité à résister sans altération aux températures rencontrées au cours de la fabrication, également les ajouter, suivis de l'ajout de subs- tances chimiques ayant une action sur le PH pour le fixer à la valeur la plus avantageuse pour les travaux prévus. 7) Régénération et enrobage de matériaux bitumineux de récupé- ration, suivant les revendications précédentes, caractérisés par le fait qu'en vue de l'atténuation de l'effet d'épaissis- sement de l'émulsion lors de l'ajout de l'aldéhyde formique ou autre stérilisant et/ou de produits acidifiant le milieu, on prémélange le stérilisant soit avec la solution de sulfate de magnésium, soit avec la solution acidifiante, suivant la nécessité d'avoir à les ajouter pour la parfaire, en sachant que les acides faibles, tel l'acide acétique, sont préférables aux acides forts, tel l'acide sulfurique.