Brevet FR2641790A1 — publié le 19900720

La présente invention concerne un bitume modifié apte à la fabrication d'asphalte, dont les propriétés rhéologiques ne sont pas détruites par le processus de fabrication de l'asphalte, en particulier plusieurs heures de malaxage à plus de 200"C, et se maintiennent aux températures négatives. L'invention couvre en outre des compositions d'asphalte renfermant un tel bitume modifié. On sait que les compositions d'asphalte ci-dessus répondent à une formulation générale comprenant essentiellement un liant bitumineux et un squelette minéral pouvant inclure de l'asphalte naturel, les proportions des constituants respectifs ainsi que les régimes de malaxage étant fonction de la destination desdites compositions. Cependant, malgré des propriétés rhéologiques remtrquables de ce type de composition, l'élasticité sous certaines conditions telles que températures négatives et/ou vitesse de refroidissement rapide, est relativement faible, ce qui peut se traduire par des dégradations de nature à compromettre la continuité de l'étanchéité conférée par ladite composition. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients ci-dessus en fournissant un liant amélioré présentant d'excellentes propriétés rhéologiques qui se maintiennent aux basses températures en les conférant bien entendu aux compositions à base dudit liant, sans que ces propriétés soient détruites par la température élevée de malaxage. La Demanderesse a en effet découvert que certains adjuvants subissaient une modification utile attribuée à une réticulation avec les huiles entrant dans la composition naturelle du bitume, pour former ultérieurement une matrice particulièrement efficace sur le plan de la cohésion des éléments constitutifs d'une composition d'asphalte. Conformément à l'invention, le liant est constitué d bitume renfermant de 5 à 20 % en poids environ d'un copolymère d'oléfine et d'ester aliphatique insaturé ainsi que d'acide aliphatique insaturé. Le copolymère mentionné ci-dessus peut être par exemple celui vendu sous la référence "XCS 503" par la société EXXON CHEMICALS, pouvant être incorporé au bitume à une température supérieure à 200"C correspondant par ailleurs aux températures usuelles de fabrication des compositions d'asphalte. Sans lier l'invention à la valeur d'une théorie, la Demanderesse a déduit de ses travaux que les chaines longues du copolymère, normalement indépendantes les unes des autres et repliées sur elles-mêmes, se détendent sous l'ef- fet d'huiles contenues dans le bitume et donnent une structure rappelant une réticulation, dont il résulte des liaisons chimiques entre les chaines du copolymère et celles du bitume.De ce fait, les constituants du squelette minéral d'une composition de revêtement sont maintenus de manière élastique et permettent à ladite composition de résister au claquage par le froid au-dessous de 0 C Il est ainsi possible de réaliser des compositions de revêtement d'application spécifique, par exemple étanchéité, protection d'étan chéité ou voirie, en dosant la teneur de copolymère entre 5 et 20 % en poids environ dans le bitume de base, lui-meme dosé dans des proportions comprises entre 5 et 50 % en poids environ dans la composition finale. On donne ci-après, à titre explicatif mais nullement limitatif, les résultats d'essais de traction montrant les avantages de la présente invention. EXEMPLE Les bitumes mis en oeuvre sont des produits de distillation usuels, de qualité 40-50 et 80-100, le copolymère étant le XCS 503 de la classe des "Polybilts" de EXXON. Les mélanges sont effectués dans des réacteurs contenant 600 g de bitume, au moyen d'une turbine MORITZ de 6 cm à 1000 tr/min, à une température de 210 C, l'addition de XCS 503 étant effectuée en 5 min, avec un temps de mélangeage de 60 min. Les essais de traction sont effectués sur des éprouvettes découpées dans des plaques obtenues par coulage à chaua en moule d'acier, la vitesse de traction étant de 0,5 mm/min. I1 y a lieu de noter que les bitumes purs se rompent avant d'atteindre un seuil de plasticité, à des déformations faibles à - 5"C et très faibles à - 10 C. Les contraintes associées et l'énergie mise en jeu sont faibles également, ce qui est caractéristique de ruptures par propagation de fissures. L'adjonction du copolymère permet d'améliorer ce comportement, comme résumé dans le tableau suivant, indiquant les résultats d'essais de traction à - 5 C et à - 10 C pour les bitumes 40-50 et 80-100 purs et à différentes teneurs en copolymére. XCS 503 (%) 0 5 10 0 5 10 15 Bitume 40/50 (%) 100 95 90 - - - Bitume 80/100 (%) - - - 100 95 90 85 Température : - 5 C Module 1 % (MPa) 40 52 27 5 22 16 15 Déformation au seuil, (%) 1,0 9,0 6,8 6,9 28,0 30,6 66,7 Contrainte au seuil, (MPa) 0,4 1,4 1,8 0,7 1,1 1,3 1,6 Energie au seuil, (J/m) 91 1830 2210 985 7720 9920 26200 Déformation à rupture (%) 1,0 9,0 8,7 6,9 92,0 > 400 > 400 Energie à rupture (J/m) 91 1830 3040 985 24400 > 120600 > 166200 Température : - 10 C Module 1 % (MPa) 17 93 74 23 56 31 Déformation au seuil, (%) 0,6 6,3 4,8 0,8 4,2 21,5 Contrainte au seuil, (MPa) 0,1 2,3 2,3 0,2 1,7 2,1 Energie au seuil, (J/m) 9 2990 2070 25 1370 11200 Déformation à rupture (%) 0,6 6,3 4,8 3,0 4,2 > 400 Energie à rupture (J/m) 9 2990 2070 115 1370 > 220000 On voit que par exemple dans le bitume 80100, 5 % de copolymère suffisent pour obtenir un liant non fragile à - 5"C mais pas à - 10"C. Les résultats sont d'ailleurs les plus intéressants avec le bitume 80-100 et les teneurs les plus convenables en copolymère sont celles donnant une phase continue. REVENDICATIONS 1. Bitume modifié pour composition d'asphalte, caractérisé par le fait qu'il est constitué de bitume renfermant de 5 à 20 t en poids environ d'un copolymère d'oléfine et d'ester aliphatique insaturé ainsi que d'acide aliphatique insaturé. 2. Bitume modifié selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par mélangeage à une température d'environ 200du de bitume de distillation et de copolymère. 3. Composition d'asphalte comprenant un squelette minéral pouvant inclure de l'asphalte naturel, caractérisée par le fait qu'elle comprend de 5 à 50 % en poids environ d'un bitume modifié selon l'une des revendications 1 ou 2. 4. Application d'une composition selon la revendication 3, à la réalisation de revêtements d'étanchéité ou de protection d'étanchéité et de revêtements de voirie.