Brevet FR2695949A1 — publié le 19940325

PROCEDE D'OBTENTION D'ENDUITS ROUTIERS SUPERFICIELS PAR EPANDAGE D'EXPULSION AQUEUSE DE BITUME, DE GRAVILLONS ET D'UN AGENT DE RUPTURE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a trait à un procédé de réalisation d'enduits routiers superficiels et plus particulièrement d'enduits du type à émulsions aqueuses de bitume. La réalisation d'enduits routiers superficiels à partir d'émulsion aqueuse de bitume, de gravillons et d'un agent de rupture est bien connue. Elle consiste à répandre par pulvérisation sur le sol une émulsion aqueuse bitumineuse et un agent de rupture de ladite émulsion, puis à déverser des gravillons. D'une manière générale, l'agent de rupture est mélangé à l'émulsion bitumineuse avant son contact avec le sol, au moment de son contact ou immédiatement après, en dirigeant le jet d'agent de rupture sur le pinceau d'émulsion, avant ou dans la zone de son- contact avec le sol, ou bien sur l'émulsion répandue sur le sol. L'agent de rupture a pour but de permettre l'évaporation rapide de l'eau de l'émulsion et, à cet effet, provoque dans cette dernière une réaction de neutralisation. Quelle que soit la manière dont l'agent de rupture est amené en contact avec l'émulsion bitumineuse, les gravillons sont déversés sur un mélange épandu sur le sol, dans la masse duquel s'est propagé plus ou moins le phénomène de rupture, qui va gêner l'accrochage des gravillons et donc conduire à un revêtement de qualité médiocre ou insuffisante, notamment pendant les premières heures. La présente invention a précisément pour but de pallier ces inconvénients en proposant un nouveau procédé d'épandage permettant d'obtenir des revêtements superficiels de meilleures tenue et résistance dans les premières heures. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'enduits routiers superficiels par épandage d'émulsion aqueuse de bitume, de gravillons et d'un agent de rupture, caractérisé en ce qu'il consiste à épandre successivement sur le sol l'émulsion bitumineuse, puis les gravillons et, enfin, l'agent de rupture. Avec un tel procédé, les gravillons tombent dans I'émulsion-bitumineuse qui peut être une émulsion classique et les gravillons sont mouillés par le liant de l'émulsion. Ensuite, l'agent de rupture, qui peut être également un agent classique, est épandu par pulvérisation sur les gravillons et provoque la rupture superficielle de l'émulsion autour de chaque gravillon, engendrant ainsi la formation d'une véritable peau autour de chaque gravillon. Cette peau enchâsse les gravillons, leur assure un meilleur accrochage et confère ainsi au revêtement une bien meilleure tenue, à la fois en cas de pluie et sous circulation. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est un schéma illustrant la mise en oeuvre du procédé, - Figure 2a à 2c illustrent respectivement les phases d'épandage des gravillons sur une émulsion bitumineuse, d'épandage d'un agent de rupture sur les gravillons et de formation d'une peau superficielle entre gravillons. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement en 1 une rampe classique de pulvérisation d'une émulsion aqueuse bitumineuse sur le sol S, ladite rampe 1 se déplaçant suivant le sens de la flèche 2. En aval de la rampe et sur la couche 3 d'émulsion bitumineuse sont déversés des gravillons 4 stockés dans une gravillonneuse 5 se déplaçant dans le sens de la flèche 6. En aval de la trémie de déversement des gravillons 4 et après que ces derniers ont contacté la couche d'émulsion 3 au sol, un agent de rupture 7 est pulvérisé sur les gravillons 4 au sol, à l'aide d'une rampe 8 portée par la gravillonneuse 5. L'émulsion aqueuse bitumineuse 3 peut être choisie parmi les émulsions conventionnelles et est un liant hydrocarboné rendu fluide pour l'épandage sous forme d'émulsion aqueuse. L'agent de rupture 7 dépend du bitume émulsionné et de l'agent émulsifiant et est constitué d'une manière générale d'une base forte minérale et d'un agent mouillant tel qu'un tensio-actif. Diverses compositions de tels agent de rupture sont bien connues et peuvent être mises en oeuvre dans le procédé de l'invention. L'application de l'émulsion 3 et de l'agent de rupture 7 s'effectue dans les conditions habituelles de température, de débit d'épandage et de vitesse d'avancement des rampes 1,8 et de la gravillonneuse 5; Après épandage sur le sol S de l'émulsion bitumineuse 3, les gravillons 4 sont répandus (figure 2a) et sont au moins partiellement mouillés par l'émulsion 3. Ils sont en contact avec le sol S, à distance les uns des autres en formant une mono-couche et en partie immergés dans la couche d'émulsion 3. Lorsqu'ensuite (figure 2b) l'agent de rupture 7 est pulvérisé sur les gravillons 4, cet agent va engendrer la formation, autour de chaque gravillon 4, et en surface de l'émulsion bitumineuse 3, d'une peau 9 qui va littéralement enchâsser chaque gravillon 4 et le retenir au sol efficacement. On obtient de la sorte un revêtement superficiel routier d'une tenue remarquable, notamment en cas de pluie et sous circulation. Les procédés classiques rappelés plus haut consistant à d'abord épandre l'émulsion bitumineuse et l'agent de rupture avant de déverser les gravillons, conduisent à un accrochage insuffisant des gravillons, du fait que ceux-ci tombent sur une couche qui a commencé à se rompre, ce qui entraine un moins bon ancrage des gravillons dans la masse pulvérisée au sol. Pour illustrer les résultats remarquables du procédé de l'invention quant à l'accrochage des gravillons, on a reporté dans le tableau ci-après des résultats d'essais d'adhésion globale à la plaque Vialit, relatifs à la mise en place de granulats 6/10, à l'aide d'une émulsion de bitume contenant 69 % de bitume pur et d'une solution de rupteur de pH 12. TEMPS DE T E O PRISE 27 80 30 mn 22 moy. 25 85 moy. 82 A 25 82 59 90 1 h 50 moy. 54 90 moy. 91 A 53 92 79 95 2 h 73 Moy. 73 98 moy. 96 A 68 97 La colonne T se rapporte à une émulsion témoin, utilisée sans rupteur et la colonne E se rapporte à une émulsion utilisée avec rupteur et conformément au procédé de l'invention. Les essais ont été réalisés dans les mêmes conditions conformément au protocole classique de l'essai Vialit, l'application des chocs sur les plaques d'essai étant effectuée respectivement au bout de 30 mm, 1 h et 2 h. Dans la colonne E, on observe une moyenne (pour trois plaques de test) de 82 gravillons sur 100 restant accrochés au bout de 30 mm, ce qui est tout à fait remarquable en comparaison de la valeur correspondante 25 pour une émulsion bitumineuse sans rupteur. Dans les essais avec 2 heures de temps de prise, on obtient en moyenne une valeur 96 qui est presque parfaite et très sensiblement supérieure à la valeur 73 correspondante pour une émulsion sans rupteur. Dans la colonne O sont reportées des observations A similaires pour tous les essais et signalant que l'émulsion témoin sans rupteur se lave à l'eau sauf sous les granulat et que, après pulvérisation du rupteur (colonne E), le film de liant se décolle du support métallique, les gravillons restant accrochés au film. D'autres essais par centrifugation à différentes températures ambiantes ont également permis de mettre en évidence d'autres influences bénéfiques de l'épandage, conformément à l'invention, du rupteur après répandage des gravillons. Le protocole de ces essais est le suivant. Les essais sont réalisés sur un disque découpé dans une membrane d'étanchéité. Il s'agit d'un support en matériaux bitumeux par opposition aux supports métalliques employés dans l'vessai Vialit cité précédemment. Le disque a un diamètre de 260 mm et l'émulsion, les gravillons et le rupteur sont répandus sur un diamètre de 230 mm. Le tout est placé dans une enceinte à température et humidité contrôlées. On a utilisé les mêmes intervalles de temps de cure que pour l'vessai Vialit : 30 minutes, 1 heure, 2 heures. Après cure, le disque est pesé, puis monté sur une plaque de centrifugation. L'essai dure 30 secondes au bout desquelles on repèse le disque. -On recherche la vitesse de rotation correspondant à une perte d'environ 50 % de la masse des granulats. La force de rétention centripète qui s'exerce sur un gravillon à la périphérie du disque des gravillons "restants" est F = m r W2 où F = Force en N m = Masse du gravillon (en Kg) r = Rayon du disque (des gravillons restants) en mètre W = Vitesse angulaire en rd/s La détermination de r se fait à partir de la perte de poids après centrifugation, d'après l'expression 2 (r)22 W2 R W3 où R = Rayon initial du disque W1= Poids initial gravillons + émulsion W2= Poids restant W2= W1 - x x = Perte de poids aDrès centrifuaation d'où Les caractéristiques de l'émulsion utilisée pour les essais sont les suivantes Bitume 180/220 : 69,3 % Savon : 30,7 % Emulsifiant :Emulsamine LZ : 2Kg/T HCl : 1,8 Kg/T pH savon : 1,9 Diamètre moyen 13,3 micromètres Diamètre médian 11,7 micromètres Viscosité STV 4mm à 250C : 19,7 sec. Indice de rupture sur filler : 63 Les gravillons utilisés sont du porphyre lavé 6/10. Les résultats des essais sont indiqués dans le tableau ci-après. Temps de Température 15 C Température soc cure Sans rupteur Avec rupteur Sans rupteur Avec rupteur F en N F en N F en N F en N 30 mn 2,403 5,444 2,795 5,689 60 mn 3,610 7,975 4,816 10,104 120 mn 3,619 6,553 5,895 12,291 24 h 7,740 11,163 24,976 42,084 On s'aperçoit que les forces de rétention sont systématiquement plus importantes lorsque l'on utilise l'agent de rupture tel que préconisé précédemment à 15 C et encore plus à 50C, démontrant ainsi toute la valeur du procédé de répandage pendant les périodes froides (Automne, Hiver, Printemps ou altitude...). L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus, constitué d'une gravillonneuse (5) agencée pour répandre au sol des gravillons ou analogues (4) suivant une seule couche, et munie d'une ou plusieurs rampes 8 de pulvérisation de l'agent de rupture 7 en direction des gravillons déposés sur le sol, le ou les rampes 8 étant disposées en aval de la trémie de déversement des gravillons 4 par rapport au sens de déplacement (6) de la gravillonneuse. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de mise en oeuvre représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne la nature des émulsions aqueuses bitumineuses et des agents de rupture, la nature et la granulométrie des granulats ou gravillons, les conditions d'épandage (débits, vitesses de déplacement, températures, mode d'épandage). REVENDICATIONS -±±±+=+=+=+=+=+=+ + + + 1. Procédé d'obtention d'enduits routiers superficiels par épandage d'émulsion aqueuse de bitume, de gravillons et d'un agent de rupture, caractérisé en ce qu'il consiste à épandre successivement sur le sol (S) l'émulsion bitumineuse (3), puis les gravillons (4) et, enfin, l'agent de rupture (7). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsion aqueuse bitumineuse (3) est épandue par pulvérisation, puis les gravillons (4) sont répandus suivant une seule couche et, enfin, l'agent de rupture (7) est épandu par pulvérisation sur lesdits gravillons (4). 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une gravillonneuse (5) agencée pour déverser des gravillons ou analogues (4) et munie d'une ou plusieurs rampes (8) de pulvérisation d'un agent de rupture (7), disposées en aval de la trémie de déversement de la gravillonneuse par rapport au sens de déplacement (6) de cette dernière.