Brevet FR2658212A1 — publié le 19910816

"Revêtement ou enduit drainant convenant notamment dans les travaux publics, sa composition et son procédé de réalisation" La présente invention concerne un revêtement ou un enduit drainant convenant notamment dans le domaine des travaux publics et tout particulièrement dans le domaine des routes et terre-pleins. Elle concerne également la composition et les matériaux entrant dans sa constitution ainsi que son procédé de réalisation et certaines de ses applications. Pour mieux situer l'objet de l'invention et le but poursuivi, il suffit de considérer le domaine des revêtements routiers et de rappeler que, par temps de pluie, l'eau ne s évacue pas instantanément de la chaussée et qu'elle forme à pas de sa surface une lame dont l'épaisseur dépend de l'intensité de la pluie, de la pente transversale de cette chaussée, de la largeur revêtue de cette dernière, etc...Or cette eau présente principalement deux dangers pour la circulation automobile : - Si la chaussée est lisse et si, de plus, les pneus d'un véhicule roulant sur son revêtement n'ont pas de reliefs suffisants, la lame d'eau n'est pas entièrement chassée du dessous des empreintes des pneus ; il s'ensuit que le coefficient de frottement entre pneus et chaussée devient trop faible et que de ce fait la direction du véhicule est difficilement maîtrisable. C'est le phénomène connu sous le nom "d'aquaplanning". - Dans le cas d'un roulement normal, l'eau est expulsée sous la pression des pneus sur la chaussée. Cette eau est alors soulevée et projetée sur les véhicules suiveurs. La visibilité pour les conducteurs de ces véhicules devient très mauvaise surtout si l'eau contient des particules solides, grasses, huileuses, etc... Pour remédier à ces inconvénients sont apparus sur le marché des revêtements dits "drainants". Ce sont des revêtements présentant un pourcentage de vides non négligeable et qui sont principalement constitués de granulats habituellement utilisés pour les revêtements routiers mélangés à des fines avec du bitume servant de liant et d'enrobant. Ce dernier est, du reste, très souvent, additionné de divers agents en fonction des propriétés et caractériFtiques recherchées, des cahiers des charges et paramètres à respecter sur chaque chantier, ces agents étant du type ayant une action sur la tenue, la fragilité, la dureté ou le ramollissement du bitume suivant les conditions atmosphériques et les conditions d'utilisation auxquelles les revêtements sont soumis. En choisissant la granulométrie des matériaux à enrober, on sait faire varier le pourcentage de vides lequel peut atteindre avec de telles compositions 15 % environ en volume dans les revêtements actuellement connus. De ce fait, une lame d'eau étalée sur une chaussée portant ce type de revêtement, au lieu de demeurer en surface, pénètre en son sein en raison de la présence des vides qui en occupe un certain volume et s'y trouve par conséquent piégée. Toutefois, pour réussir un revêtement drainant de ce type, il faut respecter les conditions suivantes - Imperméabiliser le support car l'eau piégée au sein du revêtement s'écoule moins rapidement vers les exutoires elle pourrait donc s'infiltrer dans des proportions notables dans la structure sous-jacente et en provoquer la dégradation si cette imperméabilisation n'est pas réalisée. - Mettre en oeuvre un enrobé en une couche d'au moins 4 à 5 cm du fait que le revêtement à base de bitume est appliqué à chaud et qu'une couche de plus faible épaisseur se refroidit trop rapidement au détriment des caractéristiques recherchées ; au surplus le "réservoir" potentiel que constitue ce revêtement se doit d'absorber l'eau et puisque le pourcentage de vides ne dépasse pas 15 % en volume, il est donc nécessaire de compenser le faible indice d'absorption en résultant par une augmentation de l'épaisseur du revêtement. - Conserver au matériau drainant une bonne stabilité mécanique quelle que soit la température ambiante laquelle, en cours d'utilisation, peut atteindre et dépasser 600C certains jours d'été. On y parvient - en limitant le pourcentage de vides - en donnant de la tenue à l'édifice minéral réalisé grâce au mastic que constitue le mélange de fines et du bitume auquel on ajoute des agents spécifiques suivant les caractéristiques recherchées - en compactant d'une façon bien étudiée de façon que le compactage ne soit ni trop poussé, ni trop faible. Or cette opération est délicate à effectuer. On comprend alors que les revêtements drainants actuellement connus constituent des matériaux relativement chers si bien que ce dernier aspect en limite l'utilisation aux grands axes autoroutiers et à certains réseaux particuliers alors que l'accroissement du confort et de la sécurité que de tels revêtements procurent en justifierait un emploi plus généralisé. La présente invention se propose justement de pallier les inconvénients inhérents aux revêtements drainants connus en fournissant un matériau et un procédé simples et économiques permettant de réaliser, à la température ambiante d'un chantier et sans apport supplémentaire de calories, des revêtements drainants présentant un meilleur pourcentage de vides, en se passant totalement de toute opération de compactage, ce qui autorise une épaisseur de revêtement inférieure à 4 cm pour un comportement et une tenue de chaussée au roulement donnant toute satisfaction sans risque de dégradation de chaussées due à des variations climatiques, ou de températures. Le revêtement drainant selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il présente un pourcentage de vides supérieur à 15 % et qu'au moins trois éléments principaux entrent dans sa constitution, à savoir des granulats, une résine hydrosoluble et un agent de réticulation de cette dernière également hydrosoluble dans des proportions telles que le produit de cette réticulation forme une phase unique servant de liant entre ces granulats et d'enrobant de ces derniers lorsque ces trois éléments sont mis en présence à la température ambiante. L'invention vise également, à titre de produits industriels nouveaux, des granulats enrobés de ladite résine hydrosoluble. Suivant d'autres caractéristiques - les granulats entrant dans la constitution du revêtement selon l'invention sont choisis parmi ceux d'origine minérale naturelle ou d'origine industrielle, respectant les spécifications imposées pour les couches de roulement - la dimension des granulats correspond à des gravillons de type d/D avec d = 2, 4, 6 ou 10 mm et D = 4, 6, 8 ou 14 mm - la résine hydrosoluble est choisie parmi les résines furanniques ou phénoliques hydrosolubles - l'agent de réticulation est choisi parmi les acides minéraux et/ou organiques hydrosolubles du type acides phosphoriques, chlorhydrique, sulfurique et/ou sulfoniques; - la proportion de résine enrobant les granulats est comprise entre 1 et 4 % en poids par rapport aux granulats et la proportion de l'agent de réticulation est au moins suffisante pour faire réagir ladite proportion de résine. L'invention vise aussi le procédé de réalisation d'un revetement tel que défini ci-dessus. Suivant ce procédé, il suffit d'étaler sur le support préalablement imperméabilisé, les granulats, la résine puis l'agent de réticulation dans les proportions appropriées. Suivant un mode de réalisation préféré, on étale sur le support préalablement imperméabilisé des granulats déjà pré-enrobés de résine puis l'agent de réticulation. D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront encore plus clairement de la decription qui va suivre en prenant pour exemple particulièrement illustratif le cas d'un revêtement routier et le mode de réalisation préféré, à savoir celui utilisant des granulats pré-enrobés. Ainsi, des gravillons du type 2/4, 4/8, 6/8, 6/10 ou 10/14 sont enrobés dans un malaxeur classique d'une résine furannique hydrosoluble que l'on trouve couramment sur le marché. On utilise à cet effet de 1 % à 4 % en poids de résine par rapport aux gravillons sous la forme d'une solution de résine correspondant avantageusement à 50 parties de résine pour 50 parties d'eau. Les gravillons ainsi enrobés peuvent être stockés plusieurs jours sans que la moindre réticulation intervienne. Pour la réalisation d'un revêtement sous sa forme la plus simple, on étale de tels gravillons pré-enrobés en une couche d'épaisseur donnée, on arrose ensuite cette couche au moyen de la quantité correspondante appropriée de l'agent réticulant utilisé pur ou de préférence dilué à l'eau (20 % ou 40 % d'eau par exemple pour respectivement 80 % ou 60 % d'agent de réticulation). Cet agent est choisi parmi les acides tels que phosphoriques, chlorhydrique, sulfurique ou sulfoniques. Un tel arrosage sur les granulats en place s'accompagne de trois effets - la surface des gravillons se trouve partiellement lavée de la résine. L'intensité d'un tel "lavage" peut être maîtrisée au moyen d'une quantité adéquate d'agent de réticulation plus ou moins dilué; - la résine d'enrobage se mélange à l'agent de réticulation pendant sa migration vers le bas de la couche de granulats et, selon la concentration et la nature de l'agent de réticulation, la polymérisation de la résine peut être plus ou moins rapide sans perturber l'opération; - le mélange de résine et d'agent de réticulation s accumule au contact soit des granulats entre eux, soit au contact avec le support. On obtient ainsi un très fort renforcement des liaisons en concentrant du "liant" aux points utiles. On constate ainsi, qu'après polymérisation de la résine, l'édifice des gravillons est parfaitement "collé" au support et il est résistant. Suivant un mode de réalisation préféré et pour améliorer encore le "collage" au support, on peut faire précéder le répandage des gravillons pré-enrobés d'une pulvérisation, pratiquement simultanée, de résine et de son agent de réticulation, réalisant ainsi une nappe imperméable à l'interface du support et de la couche de gravillons. Un support humide ou une opération conduite par temps humide ou pluvieux sans excès ntont pas d'inconvénient et ne nécessitent pas l'arrêt du chantier comme cela est le cas lorsque l'on utilise les matériaux classiques mis en oeuvre à chaud. L'agent de réticulation étant un acide, on comprendra que, suivant la nature de l'acide choisi, suivant sa concentration, suivant la température ambiante régnant sur le chantier, la polymérisation pourra être plus ou moins rapide. Aussi celle-ci pourra être réglée en fonction de ces paramètres, de ltépaisseur de la couche de granulats ainsi que d'autres facteurs que l'homme de l'art pourra rencontrer sur le terrain. Suivant les spécifications et les cahiers des charges, le réglage de cette réticulation n'offre pas de difficultés sachant qu'à une température donnée, les autres conditions étant les mêmes, l'acide phosphorique est moins réactif que l'acide chlorhydrique ou que l'acide sulfurique pour une concentration donnée.L'homme de l'art dispose ainsi d'une gamme étendue de possibilités, suivant le résultat recherché, en faisant appel à un acide déterminé en en faisant varier la concentration en fonction de la température ambiante et de la quantité de résine en cause ou bien à différents mélanges d'acides à une concentration donnée ou bien encore à différentes concentrations de mélanges différents d'acides. On peut également mélanger aux granulats pré-enrobés une partie de l'agent de réticulation dans des conditions évitant une réaction de polymérisation trop rapide conservant ainsi une durée d'utilisation suffisante pour ces granulats. La réticulation effective de la résine est ensuite accélérée après avoir répandu ces granulats sur la chaussée en adoptant toutes conditions favorisant cette accélération comme par exemple en intervenant sur la quantité ou sur la nature de l'agent de réticulation que l'on doit ajouter ainsi que sur les conditions de mise en oeuvre. Pratiquement, sur le chantier, l'invention peut être mise en oeuvre de la façon suivante On peut disposer d'une machine analogue à un autogravillonneur comportant à l'avant (côté route non encore revêtue) une trémie de réception des granulats pré-enrobés eux-mêmes livrés sur le chantier par des camions bennes classiques. Ces granulats sont transférés à l'arrière de la machine grâce à un tapis transporteur commandé à volonté par le conducteur du Yéhicule. Ils tombent dans une trémie tampon munie à sa partie inférieure d'une vis de répartition transversale du matériau. Entre la sortie de la trémie tampon et la trémie d'alimentation, il est prévu à faible hauteur au-dessus de la chaussée au moins deux rampes munies de jets pulvérisateurs qui répandent la solution de résine et la solution d'acide aux dosages prescrits pour obtenir l'imperméabilisation du support. Très peu de temps après la pulvérisation de ces deux solutions qui s'effectue en continu, les granulats enrobés sont étalés à l'épaisseur désirée, par exemple de 1 à 2 cm, par la trémie tampon munie de sa vis distributrice; une plaque est prévue pour répartir les granulats selon le profil voulu en travers de la route. Immédiatement à la sortie de la plaque, qui pourra être munie d'un vibreur si la mise en place des granulats l'exige, une rampe munie de jets pulvérisateurs répand en surface la solution d'acide. La réticulation de la résine qui enrobe les granulats est alors obtenue grâce à l'acide de la couche d'imperméabilisation d'une part et, d'autre part, grâce à l'acide pulvérisé sur ces granulats. On obtient ainsi un "collage" très efficace des granulats sur leur support et une bonne homogénéité relative, car l'acide intervient au-dessous et au-dessus de la couche des granulats. La résine utilisée est avantageusement choisie parmi les résines diluables à l'eau comme les résines furanniques ou phénoliques hydrosolubles connues. Ce type de résine est efficace même sur un support humide. Suivant les besoins, pour la rendre plus fluide et pour bien mouiller les granulats, elle est de préférence diluée dans la proportion de 20 à 50 parties d'eau pour 80 à 50 parties de résine. Comme indiqué précédemment tous les acides conviennent comme agents de réticulation; mais certaines combinaisons sont plus favorables que d'autres suivant les cas, en donnant toutefois la préférence au type de réticulation progressive obtenue notamment avec l'acide phosphorique. On peut, bien entendu, accélérer cette réticulation en faisant appel à un acide plus fort comme l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique en en réglant la dilution suivant l'effet recherché. En procédant comme il vient d'etre décrit on obtient des revetements très drainants sans compactage aucun, d'où une économie et une simplification de mise en oeuvre, comparativement aux procédés antérieurement connus. De plus, l'épaisseur du revetement est notablement plus faible car on peut se permettre une épaisseur de 1 à 2 cm, contre 4 à 5 cm habituellement. Au surplus, le pourcentage de vides est beaucoup plus élevé. I1 dépasse 15 * et peut aller de 25 à 35 t. En outre, les résistances finales peuvent dépasser 10 MPa en compression et plus de 1,5 MPa en traction directe alors que les revetements drainants connus pour une même épaisseur de 5 cm présentent respectivement des résistances de 3 MPa et de 1 MPa. L'enduit drainant selon l'invention n'est pas fragile : son module de déformation et sa déformabilité varient peu pour une variation de température de -180 à +60 alors que l'on connaît la fragilité d'un revêtement à base de bitume pour de telles variations de température. Les matériaux et le procédé de l'invention trouvent ainsi des applications diverses dans le domaine du bâtiment et des travaux publics comme, par exemple, sur de faibles épaisseurs (inférieures à 1 cm) pour la réalisation des trottoirs, de terrains de sports tels que tennis, de patinoires, de rampes d'accès de garages, de pistes d'aérodromes, etc... On remarquera en outre que si l'on étale sur un support une couche mince et unique de granulats enrobés en une quantité relativement faible de ceux-ci pour qu'ils ne soient pas jointifs, l'invention permet de créer à la surface de structures existantes des points d'accrochage particulièrement efficaces réalisant ainsi des surfaces dites anti-dérapantes en utilisant des granulats de relativement grosses dimensions. I1 va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile au niveau des équivalences pourra y être apportée sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1- Revetement ou enduit drainant convenant dans le domaine des travaux publics, caractérisé en ce qu'il présente un pourcentage de vides supérieur à 15t et qu'au moins trois éléments principaux entrent dans sa constitution, à savoir des granulats, une résine hydrosoluble et un agent de réticulation de cette dernière également hydrosoluble dans des proportions telles que le produit de cette réticulation forme une phase unique servant de liant entre ces granulats et d'enrobant de ces derniers lorsque ces trois éléments sont mis en présence à la température ambiante. 2- Revetement ou enduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les granulats sont choisis parmi ceux d'origine minérale naturelle, et/ou ceux d'origine industrielle. 3- Revetement ou enduit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dimension des granulats correspond à d/D avec d minimal = 2 mm et D maximal = 14 mm et toutes dimensions intermédiaires. 4- Revetement ou enduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résine hydrosoluble est choisie parmi les résines furanniques ou phénoliques hydrosolubles. 5- Revetement ou enduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent de réticulation est choisi parmi les acides minéraux et/ou organiques hydrosolubles du type phosphoriques, chlorhydrique, sulfurique et/ou sulfoniques. 6- Revetement ou enduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la proportion de résine réticulée enrobant les granulats est comprise entre 1 et 4t en poids par rapport à ces granulats. 7- Procédé de réalisation d'un revetement ou enduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste simplement à étaler sur un support avantageusement préalablement imperméabilisé, les granulats, la résine puis l'agent de réticulation dans les proportions appropriées. 8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, suivant un mode de réalisation avantageux, on étale sur le support préalablement imperméabilisé des granulats déjà pré-enrobés de résine puis l'agent de réticulation. 9- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les granulats déjà pré-enrobés de résine renferment une partie d'agent de réticulation encore insuffisante pour réaliser une polymérisation efficace et pour permettre une durée d'utilisation et de manipulation suffisante pour la mise en place de ces granulats avant accélération de cette polymérisation dans des conditions appropriées. 10- Granulats pré-enrobés de résine à titre de produits industriels convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8 ou selon la revendication 9. 11- Application du revetement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, à la réalisation de routes, trottoirs, terrains de sports, pistes d'aérodromes et analogues.