Brevet FR2705662A1 — publié le 19941202

L'invention concerne un nouvel enrobé à froid formé d'un squelette minéral associé à un liant, ledit liant résultant du mélange d'un premier liant hydrocarboné et d'un second liant hydraulique. L'invention concerne également une émulsion destinée à la réalisation d'un enrobé à froid. Elle concerne en dernier lieu l'application des enrobés à froid aux revêtements routiers. De nos jours, les revêtements routiers sont réalisés par deux techniques qui diffèrent par la nature des liants qui sont utilisés pour enrober les graves. On rappelle que les graves sont des matériaux issus d'alluvions et qui présentent une granulométrie remarquable par sa régularité permettant de ce fait leur utilisation en tant que squelette minéral dans les revêtements de chaussées. Les graves hydrauliques résultent de l'association d'un squelette minéral et d'un liant hydraulique (ciment, chaux, laitier de hauts-fourneaux, ou mélange de ceux-ci). Ces graves hydrauliques sont obtenues par traitement à froid du squelette minéral et du liant et présentent une grande rigidité, indépendante de la température (module de rigidité inférieure à 15 000 MPa). Toutefois du fait de cette grande rigidité, les graves hydrauliques sont sensibles aux faibles mouvements du sol, ainsi qu'aux retraits thermiques qui engendrent des fissures, préjudiciables à la durée de vie des chaussées, au confort des usagers et qui entraînent un coût d'entretien très élevé. Une autre technique fait appel aux enrobés à froid résultant de l'association de graves avec des liants hydrocarbonés (en général du bitume sous forme anhydre ou sous forme d'émulsions aqueuses). Les revêtements obtenus ont un bon comportement à la fatigue et présentent un bon compromis entre la souplesse et la rigidité requises. Néanmoins, ils subissent des variations importantes de propriétés lorsque la température varie. A froid, ils deviennent fragiles, tandis qu'a température élevée, leur rigidité diminue et des ornières peuvent en résulter notamment lorsque le trafic est important. Pour pallier ces inconvénients, des mélanges de liants hydrocarbonés et hydrauliques ont été proposés. Parmi ces mélanges, on peut citer ceux décrits dans les documents FR-A-86 16023 et FR-A-90 04944. Toutefois, ces systèmes présentent l'inconvénient de ne pas être stables au stockage au-delà d'un temps relativement court. On a également proposé dans le document FR-A-2 680 806 d'ajouter une émulsion de bitume au moment de la fabrication de la grave hydraulique. Cependant, il apparaît que les émulsions proposées ne sont pas compatibles avec tous les liants hydrauliques. L'objet principal de la présente invention est un enrobé à froid dont le liant hydrocarboné présente une bonne adhésivité sur tous les matériaux, en présence d'un liant hydraulique. Selon l'invention, l'enrobé à froid est caractérisé en ce que le liant hydrocarboné est une émulsion comportant un matériau hydrocarboné, un ou plusieurs surfactants cationiques, un ou plusieurs acides et de l'eau. Parmi les liants hydrocarbonés convenant pour la présente invention, on peut citer le bitume ou le brai de houille, bien que l'emploi de ce dernier liant connaisse aujourd'hui une certaine récession. D'autres liants équivalents peuvent également être utilisés, par exemple, on pourra utiliser dans le cadre de ce procédé un mélange de bitume et de bitume fluide 0/1 chauffé à 1300C, la proportion de bitume fluide dans le mélange pouvant varier de 0 à 100 %. En général, tous les liants hydrocarbonés bien connus peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre le procédé, notamment les hydrocarbures oléfiniques non saturés tels que le polyéthylène, le polypropylène, le polybutène, le polystyrène ou des mélanges de ceux-ci comme cela est décrit dans le brevet français n" 1 248 940 ou le brevet américain 1 529 407. Néanmoins, sur un plan économique, il est préférable d'utiliser le bitume. Parmi les matériaux hydrocarbonés constitutifs du liant hydrocarboné, il a été trouvé qu'il était très avantageux d'utiliser un matériau obtenu par le traitement du matériau de base hydrocarboné par des amines à chaînes courtes à une température de 140"C à 200"C pendant quelques heures. Cette réalisation est décrite dans le document FR-A-2 175 610. De préférence, le matériau hydrocarboné de base sera le bitume et dans ces conditions, on a constaté que le traitement du bitume brut par des amines à chaînes courtes et à une température située entre 140"C et 200"C permettait d'obtenir un bitume présentant les qualités requises pour satisfaire aux exigences des enrobés selon l'invention. Parmi les amines qui conviennent pour la mise en oeuvre de ce matériau hydrocarboné, on peut citer l'éthylène diamine, le diéthylènetriamine, la triéthylènetétramine, sans que cette liste soit limitative. La quantité d'amines à introduire dans le bitume varie selon la nature de ce dernier entre 0,1 et 1 % en poids. Par surfactants cationiques, on entend toutes les chaînes hydrocarbonées présentant des groupes susceptibles de fixer un proton, notamment les groupes amines ou dérivés de ceux-ci. On peut citer à titre indicatif toutes les chaînes hydrocarbonées présentant un ou plusieurs groupes amines tels que l'amine de coprah et la diamine propylène de suif. D'autres émulsifiants cationiques peuvent également convenir. I1 est ainsi possible de remplacer l'émulsifiant cationique de type amine par un amido-amine, une imidazoline, un ammonium quaternaire ou tout autre émulsifiant traditionnel des bitumes D'une manière générale, les acides organiques comme les acides minéraux peuvent convenir. Parmi les acides organiques, on peut citer les acides faibles comme l'acide acétique cristallisable, l'acide lactique, l'acide citrique et parmi les acides minéraux, l'acide phosphorique. La quantité d'acide présente dans l'émulsion est telle que le pH sera compris entre 1 et 7 et de préférence entre 4 et 6. Selon un aspect avantageux de l'invention, on obtiendra un liant hydrocarboné présentant une très bonne adhésivité sur tous les matériaux en utilisant l'acide phosphorique. Selon un aspect avantageux de la présente invention, l'enrobé à froid tel que défini ci-dessus est constitué (en pourcentage en poids) - squelette minéral 90 à 96 %, - liant hydraulique I à 5 %, - émulsion de liant hydrocarboné 2 à 6 %, - eau 2 à 7 %. Le mélange des différents ingrédients est effectué de manière connue par ajout de l'émulsion du liant hydrocarboné dans un malaxeur, dans lequel a été introduit, préalablement, au moins une partie des graves et du liant hydraulique. L'invention a également pour objet l'émulsion de liant hydrocarboné destiné à la réalisation d'enrobé à froid tel que décrit ci-dessus, ladite émulsion étant formée en pourcentage en poids des constituants suivants - matériau hydrocarboné 50 à 70 %, - surfactant cationique 0,1 à 1,5 %, - acide 0,1 à 1,5 %, - eau 30 à 50 %. Il est évident que les différentes variantes préférées indiquées pour la description de l'enrobé à froid s'appliquent à l'émulsion selon l'invention. L'invention a également pour objet l'application selon une méthode connue des enrobés à froid pour la réalisation de revêtements routiers. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enrobé à froid présente les propriétés suivantes - compacité supérieure à 0,85, - résistance à l'air comprise entre 5 et 9 MPa, - r/R supérieur à 0,7, - module élastique compris entre 7000 et 10000 MPa. L'invention est maintenant illustrée à titre indicatif par l'exemple suivant Dans un malaxeur, on introduit 930 kg de graves silico calcaire dont la courbe granulométrique s'échelonne de 0 à 20 mm, 20 kg de liant hydraulique routier (ARC3 ou CPJ45 ou autre) et 30 litres d'eau. A ce malaxeur est ajouté 30 kg d'une émulsion formée de 60 % de bitume traité selon le brevet français FR-A-2 175 610 et 40 % d'eau additionnée de 6 kg d'un mélange d'une diamine de suif et d'un sel d'ammonium quaternaire ainsi que de 4 kg d'un acide phosphonique à 75 % de concentration. Cette émulsion est également commercialisée sous la marque MICROCIM. Le malaxage à température ambiante conduit à un matériau qui présente les propriétés suivantes après 28 jours - compacité 0,85, - résistance à l'air 5 MPa, - r/R 0,88 - module élastique 7740 MPa. REVENDICATIONS 1. Enrobé à froid formé d'un squelette minéral associé à un liant, ledit liant résultant du mélange d'un premier liant hydrocarboné et d'un second liant hydraulique, caractérisé en ce que le liant hydrocarboné est une émulsion comportant un matériau hydrocarboné, un ou plusieurs surfactants cationiques, un ou plusieurs acides et de l'eau. 2. Enrobé à froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau hydrocarboné est obtenu par le traitement du matériau de base hydrocarboné par des amines à chaînes courtes à une température de 140"C à 200"C pendant quelques heures. 3. Enrobé à froid selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de base est du bitume. 4. Enrobé à froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surfactant cationique est choisi parmi les chaînes hydrocarbonées comportant un ou plusieurs groupes amines, imidazoline, amido-amine, ou des amines éthoxylées ou des sels d'ammonium quaternaire. 5. Enrobé à froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide est un acide faible choisi parmi l'acide acétique, l'acide lactique, l'acide citrique, l'acide phosphorique. 6. Enrobé à froid selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'acide est l'acide phosphorique. 7. Enrobé à froid selon l'une des revendications 1, 5 ou 6, caractérisé en ce que la quantité d'acide est telle que l'émulsion a un pH compris entre 1 et 7, de préférence compris entre 4 et 6. 8. Enrobé à froid selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est constitué (en pourcentage en poids) - squelette minéral 90 à 96 %, - liant hydraulique 1 à 5 SS, - émulsion de liant hydrocarboné 2 à 6 %, - eau 2 à 7 %. 9. Enrobé à froid selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qutil présente les propriétés suivantes - compacité supérieure à 0,85, - résistance à l'air comprise entre 5 et 9 MPa, - r/R supérieur à 0,7, - module élastique compris entre 7000 et 10000 MPa. 10. Emulsion telle que définie aux revendications 1 à 9, destinée à la réalisation d'un enrobé à froid formé d'un squelette minéral selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Emulsion selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est formée en pourcentage en poids des constituants suivants - matériau hydrocarboné 50 à 70 %, - surfactant cationique 0,1 à 1,5 %, - acide 0,1 à 1,5 %, - eau 30 à 50 %. 12. Application des enrobés à froid, selon l'une des revendications 1 à 9, à la réalisation de revêtements routiers.