FR 2341622 A1 19770916 FR 7705009 A 19770222 On entend par "bitumes" les mélanges d'hydrocarbures allant de produits semi-solides à cassants, fusibles et de poids moléculaire élevé, obtenus par traitement soigné d'huiles minérales, ainsi que les parties d'asphalte naturelle solubles dans le sulfure de carbone (Rompp "Chemielexikon", 5. Auflage, Seite 541). Cette définition, orientée sur la production et l'obtention du bitume, ne dit rien sur la structure interne de celui-ci. Ceci se conçoit, dans la mesure où les bitumes obtenus ont une structure interne qui dépend de leur mode d'obtention, que ce soit a partir de résidus de la préparation soignée d'huiles minérales > oudeproduits d'huiles minérales obtenus par traitement pétrochimique. Le bitume est un système en dispersion colloldale. Pour exprimer les choses de façon simplifiée, il se compose d'une phase extérieume huileuse dans laquelle sont enrobées des micelles ou des amas de micelles essentiellement formés d'asphaltènes et sur lesquels des résines de pétrole sont fixées par adsorption.En traitant le pétrole avec ménagement, on obtient des résidus de distillation dans lesquels le bitume est présent - du point de vue de la chimie des colloïdes - dans un état relativement peu perturbé. Si l'on traite pétrochimiquement des résidus de distillation, donc si on les soumet par exemple au processus de soufflage, on obtient, par des réactions de déshydratation et de polymérisation (mécanismes à radicaux) des bitumes dont la structure colloldale est plus ou moins perturbée. Les bitumes de ce genre peuvent avoir tendance a la "démixtion" (séparations d'huile) et au vieillissement accéléré, conditionné par exemple par les constituants catalytiques et les formateurs de radicaux contenus dans le bitume.Toutefois, ces différentes sortes de bitume répondent presque toujours aux normes et sont utilisées en tant que telles par exemple dans la construction de routes, d'immeubles et de tunnels et dans bien d'autres domaines. Toutefois, la structure colloldale du bitume détermine ses propriétés d'application. On part de cette idée que les micelles ou amas de micelles constituent des structures en forme de squelette. La nature, la grandeur et les propriétés de ces structures sont déterminées par de nombreux paramètres, par exemple les propriétés chimiques et physiques des phases huileuse et résineuse, la température, l'effort mécanique et le temps. Le comportement élastique du tibume est essentiellement déterminé par la propriété que possèdent ces structures de se reformer rapidement après un effort mécanique. Une plus ou moins grande per turbation de ce squelette favorise le comportement plastique du bitume. I1 faut tenir compte du fait que le constitution du squelette micellaire dans le bitume dépend non seulement de sa composition mais aussi de sa température momentanée. Si l'on chauffe du bitume, les propriétés élastiques de celui-ci diminuent à mesure que la température s'élève par suite de la dégradation du squelette micellaire porteur avec constitution de structures d'ordre inférieur de sorte qu'à température élevée, on arrive à un état de sol dans lequel le comportement de viscosité du bitume correspond à un liquide newtonien.Au refroidissement du bitume, la structure en squelette se reforme, mais la constitution du squelette micellaire peut être influencée par l'action de forces mécaniques, par exemple par de grandes forces de cisaillement. Par refroidissement rapide, on peut aussi fixer certains états momentanés du système colloïdal et 1' établissement de l'état d'équilibre correspondant à la température ne peut plus s'accomplir alors que très lentement et de façon à peine mesurable. Avec la constitution de structures en squelette, le bitume prend de plus en plus un caractère de gel. I1 acquiert des propriétés élastiques qui, lorsqu'on le refroidit davantage, évoluent de plus en plus vers un état cassant. Si l'on utilise par exemple le tibume dans la construction de routes, il est tout d'abord désirable que le bitume chaud enveloppe facilement les agrégats et que, grâce à une faible viscosité, le mélange puisse être appliqué comme revêtement routier. I1 faut ensuite que, soumis à la charge de la circulation, le bitume refroidi du revêtement routier présente un comportement principalement élastique, mais un comportement plastique fortement diminué. Du point de vue de la chimie des colloldes, cela veut dire que le squelette déformé ouésagrégé sous la charge de la circulation doit se reformer aussi vite que possible. En même temps, il faut que la tendance à la fragilité soit faible car le bitume doit supporter les efforts de la circulation même à basse température.On n'arrive pas toujours à remplir ces conditions en utilisant des bitumes de la provenance et de la qualité la plus diverse. C'est pourquoi on observe fréquemment, dans les revêtements routiers, aux endroits de charge accrue, des dommages qui doivent être attribués entre autres à des conditions désavantageuses du point de vue de la chimie des colloides (déformation plastique, fissuration). L'invention a pour but d'améliorer les propriétés d'utilisation du bitume. Il s'agit en particulier d'améliorer les propriétés rhéologiques et de diminuer la tendance au vieillissement et ses répercussions. De façon surprenante, on a trouvé qu'avec les compo sés sélectionnés, on peut influencer de manière orientée les pro priétés de ce système colloïdal. Les composés sélectionnés selon l'invention peuvent être représentés par la formule R1-R2 -CONR3-R4 -NR5R6 Dans cette formule générale, R1 est un atome d'hydrogène ou un radical hydrocarbure aliphatique contenant au maximum 8 atomes de carbone. Le radical hydrocarbure aliphatique peut être à chaîne droite ou ramifiée. Les radicaux hydrocarbures inférieurs contenant au maximum 4 atomes de carbone sont particulièrement préférentiels. R1 peut aussi désigner un groupe carboxyle ou amine. R2 est un radical hydrocarbure aromatique ou cycloaliphatique. L'expression "radical hydrocarbure aromatique" comprend aussi bien le radical du benzène qu'un système aromatique plus condensé, comme le naphtalène. Les radicaux hydrocarbures cycloaliphatiques contiennent de préférence 5 ou 6 atomes de carbone dans le noyau. Celui-ci peut être substitué, par exemple par des radicaux hydrocarbures aliphatiques inférieurs. R3 est un atome d'hydrogène ou un radical -R4-NR5R6 dans lequel R4 représente un radical hydrocarbure aliphatique divalent contenant 1 à 6 atomes de carbone, de préférence un radical éthylène ou propylène. R5 et R6 peuvent être semblables ou différents et représentent un radical hydrocarbure aliphatique inférieur contenant 1 à 4 atomes de carbone. De préférence, ils représentent un radical méthyle. Voici des exemples de composés sélectionnés particulièrement préférentiels 1. la 3-diméthylaminopropylamide d 'acide p-tertiobutylbenzoSque 2. la 2-diéthylaminoéthylamide d'acide p-tertiobutylbenzolque 3. la l-méthyl-4-diéthylaminobutylamide d'acide p-toluique 4. la 3-diéthylaminopropylamide d'acide o-toluique 5. la 3-diméthylaminopropyl-monoamide d'acide phtalique 6. la bis-(3-diméthylaminopropyl)-monoamide d'acide phtalique 7. la 2-diéthylaminoéthylamide d'acide 3-isopropylcyclopenta ne-l-carboxylique 8. La 2-diméthylaminoéthyl-monoamide d'acide hexahydrophtalique 9.La 3-diethylaminoproFyl-monoamide d'acide méthyl-hexahydro- phtalique 10. la 4-diméthylaminobutylamide d'acide cyclopentanecarboxyli que 11. la 1-méthyl-4-diéthylaminobutylamide d'acide p-toluique On ajoute les composés au bitume à raison de 0,1 à 5% et de préférence de 0,2 à 3 % en poids. Etant donné que les composés sont solubles dans le bitume, on peut les incorporer à l'état pur. Toutefois, il est possible aussi de préparer une solution de réserve de ces composés et d'incorporer la solution au bitume. Comme on l'a déjà indiqué, ces composés interviennent dans le comportement colloïdal du bitume. L'état de peptisation des asphal tènes qui forment les micelles est modifié. Du point de vue de 1' application, les conséquences sont les suivantes Dans un bitume qui contient une quantité efficace des composés selon l'invention, le comportement de viscosité en fonction de la température est modifié. Par l'influence exercée sur le squelette micellaire, on obtient une homogénéisation et une stabilisation. On peut le démontrer non seulement par des mesures rhéologiques mais aussi,entre autres, en déterminant la ductilité . Ces propriétés ont une grande importance pour un liant. Si l'on utilise le bitume conjointement avec des matières mi nérales de granulométrie différente, par exemple avec du gravier et de la poudre de roche, pour la construction routière, le travail de préparation du mélange est moins important. Le bitume se distribue plus uniformément ; le mouillage de la surface des minéraux et donc l'adhérence mécanique sont améliorés. Par mouillage, il faut ici entendre le recouvrement uniforme des matériaux. Ce concept ne doit pas être confondu avec la chimisorption sur les minéraux, causée par certains additifs dits produits de reprise. Le mélange chaud présente une meilleure aptitude à la mise en oeuvre et au compactage. Dans les masses à structure analogue à un mastic, l'influence de la température sur la viscosité est diminuée. Cela entraîne en pratique une amélioration notable des propriétés rhéologiques. I1 est vrai qu'il est connu d'améliorer la distribution et le mouillage des agrégats à chaud en fluxant le bitume. Toutefois, il faut accepter en revanche, à froid, une plastification accrue et même dans certains cas, une exsudation de l'agent fluidifiant. Ces inconvénients sont évités lorsqu'on utilise les agents selon l'invention. Un avantage supplémentaire des agents selon l'invention apparaît dans la stabilisation colloïdale du bitume soumis à des contraintes thermiques excessives. Ces contraintes excessives peuvent se produire de multiples façons. Dans les malaxeurs modernes, on pulvérise, par exemple, sur des minéraux chauds du bitume chauffé entre 160 et 1800C. Le bitume se trouve ainsi exposé par une grande surface, à haute température, à une atmosphère oxygénée. Par suite, l'oxydation c'est-à-dire le vieillissement, et donc la fragilité, sont notablement accélérés. I1 faut ajouter que l'on utilise fréquemment comme minéraux des silicates ou des roches contenant des silicates, qui ont une action catalytique et accélèrent les réactions chimiques dans le bitume.Dans l'ensemble, ces réactions de vieillissement causent un durcissement incontrôlable qui diminue souvent les propriétés d'utilisation du bitume. Cette forme de vieillissement, et donc de fragilité indésirable, est précisément contrariée par les agents selon l'invention. Les agents selon l'invention peuvent être préparés de manière en elle-même connue à partir de matières premières facilement accessibles. Dans les exemples suivants, on compare les propriétés de bitumes commerciaux à celles de produits contenant les agents selon 1' invention. L'effet supérieur des agents selon l'invention apparaît particulièrement. Préparation des éprouvettes et exécution des mesures rhéologiques I. Préparation des éprouvettes a) Préparation des mélanges de bitume à examiner, contenant un com posé selon l'invention. Dans des portions d'environ 50 g de bitume liquéfie, on introduit les produits selon l'invention, pesés à + 0,01 g près, on mélange intimement au moyen d'un agitateur à pales et ensuite, en continuant d'agiter, on chauffe pendant 10 minutes à 1600C t 20C. En même temps, on tempère préalablement à 1450C + 10C le godet de mesure et le rotor du viscosimetre rotatif et à+25,000C+ 0,Ol0C le ré- cipient thermostatique. Après avoir introduit le mélange de bitume dans le godet de mesure et avoir introduit lentement le godet dans le récipient ther mostatique, on laisse l'éprouvette pendant 5 heures à une température de + 25,000C pour établir un état d'équilibre. b) Préparation des éprouvettes de mastic On prépare les éprouvettes de mastic selon la recette suivante: 49,5 g de bitume 46,7 g de poudre de calcaire 178,8 g de sable quartzeux 275,0 g On porte les constituants, dans une étuve, à la température de mélange de 170 à 1800C, on introduit le bitume dans des boîtes de fer blanc de 7 cm de hauteur et 6 cm de diamètre, on incorpore la quantite appropriée de produit et on distribue de façon homogène au moyen d'un agitateur à pales. Ensuite, en agitant énergiquement, on ajoute la poudre de calcaire, puis le sable quartzeux. On mélange alors le tout pendant 15 minutes entre 170 et 1800CI aussi intimement que possible. Avec les éprouvettes obtenus selon a) ou b), on effectue les mesures rhéologiques (courbes de refroidissement). Il. Exécution des mesures rhéologiques (méthode d'hystérésis) a) Mesures des éprouvettes de bitume On effectue les mesures avec un viscosimètre rotatif (type "Haake", tête de mesure MK 5000, transmission intermédiaire ZG 100, rotor SV II). On soumet au moyen du rotor les éprouvettes de bitume préparées à un gradient de cisaillement D (sa1) défini par paliers. -l La contrainte de cisaillementT(dynes.cm ) correspondant à chaque gradient de cisaillement D est donnée par la relation z . 102 en D partant de la viscosité rr (cPo). On utilise un appareil de mesure enregistreur. Quand le gradient de cisaillement maximal Dmax est atteint, on maintient l'effort de cisaillement de l'éprouvette pendant 240 secondes, on enregistre la valeur mesurée et, ensuite, on réduit à nouveau par paliers le gradient de cisaillement D. On obtient ainsi chaque fois une courbe de viscosité avec gradient de cisaillement croissant et décroissant. b) Mesures des éprouvettes de mastic Après avoir amené le rotor à la température de mélange, et une fois qu'il présente la vitesse de cisaillement désirée, on 1' introduit dans l'éprouvette de mastic. Au moyen d'un capteur de température qui se trouve à 5 mm du centre de la surface latérale du rotor, on mesure la température correspondant à la viscosité dans chaque cas. En même temps, on mesure les variations de viscosité résultant du refroidissement de la masse de mastic chaude à une température ambiante de 200C. Exemple i Pour influencer les propriétés rhéologiques, on mélange aux éprouvettes lors de leur préparation le composé suivant a) On utilise comme bitume I un bitume du type B 200 ayant une pénétration de 180 et un point de ramollissement de 42 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 25 c. On effectue la mesure avec le bitume I sans additif ainsi qu' avec le bitume contenant 1 et 2 % en poids du composé ci-dessus selon l'invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul figurent au Tableau I. b) On utilise comme bitume II un bitume du type B 80, ayant une pénétration de 94 et un point de ramollissement de 44 à la métho- de bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume II contenant 1 % en poids du composé selon l'inventioe.Le Tableau II indique la contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul. c) On détermine la courbe de refroidissement du mastic avec un bitume IV du type B 65 ayant une pénétration de 51 et un point de ramollissement de 50 à la méthode bille et anneau. On mesure une éprouvette de mastic sans additif et additionnée de 1,0 %, 1,2 % et 1,4 % en poids du composé selon l'invention. Les valeurs mesurées sont indiquées au Tableau III. Tableau I page 10 Tableau II page 11 Tableau III page 12 TABLEAU I Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [cPo] . 107 cisaillement [ dynes.cm-1 ]. 104 [ s-1 ]. 10-2 sans additif + 1% en poids + 2% en poids sans additif + 1% en poids + 2% enpoids 5,44 1,7131 1,0660 - 3,1464 1,9577 8,16 2,2842 1,5990 - 2,7967 1,9577 16,33 4,3019 3,0837 1,2563 2,6336 1,8878 0,7691 24,50 6,2435 4,1877 1,6575 2,5482 1,7091 0,6836 49,00 11,7255 7,4998 3,3121 2,3928 1,5304 0,6758 73,50 16,8270 10,8119 4,6065 2,2892 1,4709 0,6267 147,00 31,1032 21,3572 8,4515 2,1157 1,4527 0,5749 Dmax 240 s 240s 240s 147,00 28,3620 19,6441 8,4515 1,9292 1,3362 0,5749 73,50 14,8470 10,1647 4,4923 2,0199 1,3828 0,6111 49,00 10,1650 6,9267 3,1979 2,0743 1,4139 0,6526 24,50 5,2536 3,7309 1,5989 2,1442 1,5227 0,6526 16,33 3,6166 2,4745 1,4086 2,2141 1,5149 0,8623 8,16 1,9415 1,4086 - 2,3772 1,7247 TABLEAU II Gradient de Contrainte de cisaillement #, Viscosité # ,[ cPo ], 107 cisaillement [dynes.cm-1 ] . 104 sans additif + 1 % en poids [ s-1]. 10-2 sans additif + 1 % en poids 2,72 2,2081 1,6179 8,110 5,943 5,44 4,3399 3,5024 7,971 6,432 8,16 6,3957 5,0252 7,831 6,153 16,33 12,2205 9,4033 7,481 5,757 24,50 17,8548 13,9717 7,287 5,702 49,00 31,9788 24,8597 6,526 5,073 73,50 - 35,4051 - 4,817 Dmax 240s 240s 73,50 - 31,5981 - 4,299 49,00 26,7251 21,8522 5,454 4,459 24,50 13,5910 11,0022 5,547 4,490 16,33 8,9464 7,7282 5,477 4,731 8,16 4,5303 3,9593 5,547 4,848 5,44 3,3121 2,7029 6,083 4,964 2,72 - 1,4467 - 5,314 TABLEAU III Viscosités dynamiques, [ cPo ] C Echantillon de mastic sans addi- +1,0 % en +1,2 % en +1,4 % en tif . 105 poids . 105 poids . 105 poids . 105 170 2,42 2,27 2,42 2,30 165 3,00 2,54 2,77 2,80 160 3,80 3,00 3,23 3,40 155 4,80 3,70 3,85 4,25 150 6,40 4,60 4,60 5,30 145 8,50 5,85 5,80 6,90 140 11,20 7,40 7,20 8,90 135 14,80 9,40 9,10 12,00 130 19,70 1?,20 11,70 16,00 125 26,50 16,00 15,10 21,20 120 34,50 21,00 19,50 28,20 115 45,50 27,70 25,70 37,30 110 59,80 38,00 34,20 50,00 105 80,00 52,00 46,50 66,00 100 104,00 72,00 64,00 88,00 95 - - - 90 - - - Exemple 2 Pour influencer les propriétés rhéologiques, on mélange aux éprouvettes lors de leur préparation le composé suivant a) On utilise comme bitume I un bitume du type B 200 ayant une pénétration de 180 et un point de ramollissement de 42 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume I sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % et 2 % en poids du composé ci-dessus selon l'invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul figurent au Tableau IV. b) On utilise comme bitume II un bitume du type B 80 ayant une pénétration de 94 et un point de ramollissement de 44 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume II sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % en poids du composé selon l'invention. Le Tableau V indique la contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et le viscosité obtenue par calcul. TABLEAU IV page 14 TABLEAU V page 15 TABLEAU IV Gradient de contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [cPo] . 107 cisaillement [ dynes.cm-1 ]. 104 [ s-1 ] . 102 sand additif +1% en poids + 2% en poids sans additif +1% en poide +2% en poids 5,44 1,7131 1,3071 1,3705 3,1464 2,5171 2,1675 8,16 2,2842 2,0938 1,6370 2,7967 2,5637 2,0040 16,33 4,3019 3,7689 3,1598 2,6336 2,3073 1,9344 24,50 6,2435 5,2537 4,2258 2,5482 2,1442 1,7247 49,00 11,7255 9,7459 7,7663 2,3928 1,9888 1,5848 73,50 16,8270 13,8955 12,0680 2,2892 1,8904 1,6418 147,00 31,1032 25,1262 20,5578 2,1157 1,7091 1,3984 Dmax 240s 240s 240s 147,00 28,3620 23,6034 16,1036 1,9292 1,6055 1,0954 73,50 14,8470 12,3347 6,6242 2,0199 1,6781 0,9012 49,00 10,1650 8,4515 4,4923 2,0743 1,7247 0,9167 24,50 5,2536 4,5303 2,2081 2,1442 1,8489 0,9012 16,33 3,6166 3,1598 - 2,2141 1,9344 8,16 1,9415 1,5609 - 2,3772 1,9111 5,44 - - - - - TABLEAU V Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # ,[ cPo ] . 107 cisaillement [dynes. cm-1 ] . 104 sans additif + 1 % en poids [s-1] . 10-2 sans additif + 1 % en poids 2,72 2,2081 1,9416 8,110 7,1317 5,44 4,3399 3,6928 7,971 6,7821 8,16 6,3957 5,3679 7,831 6,5724 16,33 12,2205 9,7840 7,481 5,9900 24,50 17,8545 13,0199 7,287 5,3138 49,00 31,9788 25,4688 6,526 5,1973 73,50 - 35,9761 - 4,8943 Dmax 240s 240s 73,50 - 28,1718 - 3,8326 49,00 26,7251 18,3878 5,454 3,7523 24,50 13,5910 9,5175 5,547 3,8844 16,33 8,9464 7,1952 5,477 4,4049 8,16 4,5303 3,8070 5,547 4,6613 5,44 3,3121 2,5507 6,083 4,6835 2,27 - 1,3324 - 4,8943 Exemple 3 Pour influence les propriétés rhéologiques, on mélange aux éprouvettes lors de leur préparation le composé suivant On utilise comme bitume I un bitume du type B 200 ayant une pénétration de 180 et un point de ramollissement de 42 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume I sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % et 2 % en poids du composé ci-dessus selon 1' invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul figurent au Tableau VI. TABLEAU VI page 17 TABLEAU VI Gradient de Contrainte de cisaillement, # , Viscosité # , [ cPo ] . 107 cisaillement [ dynes.cm-1 ] . 104 [ s-1 ]. 10-2 sans additif +1% en poids +28 en poids sans additif +1% en poids +2% en poids 5,44 1,7131 - - 3,1464 - 8,16 2,2842 1,8274 1,4467 2,7967 2,2374 1,7713 16,33 4,3019 2,7029 2,8172 2,6336 1,6547 1,7247 24,50 6,2435 3,8831 3,8831 2,5482 1,5848 1,5848 49,00 11,7255 7,5378 7,3475 2,3928 1,5382 1,4994 73,50 16,8271 10,4692 10,7738 2,2892 1,4243 1,4657 147,00 31,1032 20,2913 20,0629 2,1157 1,3802 1,3647 Dmax 240s 240s 240s 147,00 28,3620 18,1974 17,3979 1,9292 1,2378 1,1834 73,50 14,8470 9,6317 9,0607 2,0199 1,3103 1,2326 49,00 10,1650 6,4338 6,2054 2,0743 1,3129 1,2663 24,50 5,2536 3,5405 3,2359 2,1442 1,4450 1,3207 16,33 3,6166 2,4365 2,1699 2,2141 1,4916 1,3285 8,16 1,9415 1,2563 1,1421 2,3772 1,5382 1,3984 5,44 - - - - - Exemple 4 Pour influencer les propriétés rhéologiques, on mélange aux éprouvettes lors de leur préparation le composé suivant On utilise comme bitume I un bitume du type B 200 ayant une pénétration de 180 et un point de ramollissement de 42 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume I sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % et 2 % du composé selon l'invention cidessus. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calculent figurent au Tableau VII. TABLEAU VII page 19 TABLEAU VII Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [ cPo ] . 107 cisaillement [ dynes.cm-1 ] . 104 [ s-1 ] . 10-2 sans additif +1% en poids +2% en poids sans additif +1% en poids +2% en poids 5,44 1,7131 - - 3,1464 - 8,16 2,2842 1,2563 1,4467 2,7967 1,5382 1,7713 16,33 4,3019 2,3223 2,8172 2,6336 1,4217 1,7246 24,50 6,2435 3,2359 3,9973 2,5482 1,3207 1,6314 49,00 11,7255 6,4338 7,5378 2,3928 1,3129 1,5382 73,50 16,8271 9,3272 10,7738 2,2892 1,2689 1,4657 147,00 31,1032 17,0554 20,2532 2,1157 1,1601 1,3777 Dmax 240s 240s 240s 147,00 28,3620 14,8473 16,1036 1,9292 1,0099 1,0954 73,50 14,8460 7,8424 8,5657 2,0199 1,0669 1,1653 49,00 10,1650 5,3678 5,8628 2,0743 1,0954 1,1964 24,50 5,2536 2,8933 3,0837 2,1442 1,1808 1,2585 16,33 3,6166 1,9796 2,1319 2,2141 1,2119 1,3052 8,6 1,9415 - - 2,3772 - 5,44 - - - - - Exemple 5 Pour influencer les propriétés rhéologiques, on mélange aux éprouvettes lors de leur préparation le composé suivant a) On utilise comme bitume I un bitume du type B 200 ayant une pénétration de 180 et un point de ramollissement de 42 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume I sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % et 2 % du composé ci-dessus selon l'invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement -et la viscosité obtenue par calcul figurent au Tableau VIII. b) On utilise comme bitume II un bitume du type B 80 ayant une pénétration de 94 et un point de ramollissement de 44 à la méthode bille et anneau. On détermine les courbes d'écoulement à 250C. On effectue la mesure avec le bitume II sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant l % en poids du composé ci-dessus selon l'invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul figurent au Tableau IX. c) On utilise comme bitume IV un bitume du type B 80 ayant une pénétration de 68 et un point de ramollissement de 51 à la méthode bille et anneau. Les courbes d'écoulement sont déterminées à 250C. On effectue la mesure avec le bitume IV sans additif ainsi qu'avec le bitume contenant 1 % en poids du composé selon l'invention. La contrainte de cisaillement résultant du gradient de cisaillement et la viscosité obtenue par calcul sont indiquées au Tableau X. d) On détermine la courbe de refroidissement de mastic avec un bitume II du type B 80 ayant une pénétration de 94 et un point de ramollissement de 44 à la méthode bille et anneau On effectue la mesure sur une éprouvette de mastic sans additif et sur une éprouvette contenant 1,0 %, 1,2 % et 1,4 % en poids du composé ci-dessus selon l'invention. Les valeurs mesurées figurent au tableau XI. TABLEAU VIII Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [ cPo ] . 107 cisaillement [ dynes,cm-1 ] . 104 [ s-1 ] . 10-2 sans additif +1% en poids +2% en poids sans additif +1% en poids +2% en poids 5,44 1,7131 - - 3,1464 - 8,16 2,2842 1,1040 - 2,7967 1,3518 16,33 4,3019 2,0177 1,4467 2,6336 1,2352 0,8856 24,50 6,2435 2,9314 2,1319 2,5482 1,1964 0,8701 49,00 11,7255 5,4821 3,8451 2,3928 1,1187 0,7846 73,50 16,8271 7,8424 5,4059 2,2892 1,0669 0,7354 147,00 31,1032 14,6569 9,4033 2,1157 0,9969 Dmax 240s 240s 240s 147,00 28,3620 12,2966 8,7942 1,9292 0,8364 0,5982 73,50 14,8470 6,4338 4,1826 2,0199 0,8753 0,6370 49,00 10,1650 4,4542 3,3121 2,0743 0,9089 0,6759 24,50 5,2536 2,3223 1,8274 2,1442 0,9478 0,7458 16,33 3,6166 1,5989 - 2,2410 0,9788 8,16 1,9415 - - 2,3772 - TABLEAU IX Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [ cPo ] . 107 cisaillement [ dynes.cm-1 ] . 104 [ s-1 ] . 10-2 sans additif + 1 % en poids sans additif + 1 % en poids 2,72 2,2081 2,3223 8,110 8,5301 5,44 4,3399 4,5684 7,971 8,3903 8,16 6,3957 6,5480 7,831 8,0174 16,33 12,2205 12,3727 7,481 7,5745 24,50 17,8548 17,3218 7,287 7,0696 49,00 31,9788 31,9788 6,526 6,5256 73,50 - - - Dmax 240s 240s 73,50 - - - 49,00 26,7251 28,0576 5,454 5,7256 24,50 13,5910 14,5808 5,547 5,9509 16,33 8,9464 10,1645 5,477 6,2228 8,16 4,5303 5,1394 5,547 6,2927 5,44 3,3121 3,7308 6,083 6,8521 2,72 - 1,9796 - 7,2715 TABLEAU X Gradient de Contrainte de cisaillement # , Viscosité # , [ cPo ] . 108 cisaillement [ dynes.cm-1 ] [ s-1 ] . 10-2 sans additif .105 + 1% en poids . 104 sans additif + 1% en poids 2,72 1,0203 4,1496 3,7477 1,5242 5,44 1,8540 7,9185 3,4050 1,4543 8,16 2,5164 11,8778 3,0811 1,4531 16,33 - 21,9664 - 1,3448 Dmax 240s 240s 16,33 - 21,2431 - 1,3005 8,16 2,2956 10,3170 2,8107 1,2632 5,44 1,4390 7,0049 2,6429 1,2865 2,72 0,7614 3,7309 2,7967 1,3704 TABLEAU XI Viscosités dynamiques, [ cPo ] Eprouvette de mastic : C sans addi- +1,0 % en +1,2 % en +1,4 % en tif . 104 poids . 104 poids . 104 poids . 104 190 2,20 1,27 1,63 185 2,93 1,68 2,30 180 3,60 2,22 2,96 175 4,30 2,87 3,65 170 5,10 3,70 4,40 1,17 165 6,00 4,65 5,30 1,47 160 7,00 5,80 6,40 1,86 155 8,20 7,00 7,60 2,33 150 9,70 8,30 9,20 2,95 145 11,30 9,80 11,00 3,70 140 13,80 13,20 11,70 4,65 135 17,70 14,60 17,10 5,90 130 22,30 18,30 22,30 7,40 125 28,20 23,00 28,20 9,20 120 36,30 28,70 36,30 115 47,00 36,00 47,00 110 58,00 45,00 0,00 - 105 79,00 56,00 78,00 100 96,00 70,00 100,00 95 90 - Le Tableau XII ci-après récapitule les valeurs initiales et finales des mesures : TABLEAU XII page 25 TABLEAU XII Comparaison des valeurs intiales et finales corrigées graphiquement, données par des mesures d'hystérésis sur des éprouvettes de bitume activées par des produits à l'essai, le prétraitement et la température d'essai étant les mêmes. Bi- Pro- Quantité Gradient Contrainte de Contrainte de Viscosité cPo Viscosité cPo tume duit ajoutée de cisail- cisaillement cisaillement ## ## (% en lement ##= .102 % ##= .102 % D D poids) D, ( s-1 ) ##(dynes.cm-1) ## (dynes.cm-1) B I - - 5,44.10-2 1,60 . 104 1,25 .104 2,941.107 100 2,229.107 100 " A 1 " 1,10.104 0,85 . 104 2,022.107 69 1,562.107 70 2 " 0,54.104 0,38 . 104 0,827.107 28 0,698.107 31 " B 1 " 1,50.104 1.10 . 104 2,757.107 94 2,022.107 91 2 " 1,21.104 0.45 . 104 2,224.107 76 1,654.107 74 " C 1 " 1,0 .104 0,85 . 104 1,838.107 62 1,562.107 70 2 " 1,0 .104 0,75 . 104 1,838.107 62 1,378.107 62 " 1 " 0,85.104 0,70 . 104 1,562.107 53 1,286.107 58 D 2 " 1,04.104 0,70 . 104 1,912.107 65 1,286,107 58 " E 1 " 0,77.104 0,55 . 104 1,415.107 48 1,01.107 45 2 " 0,60.104 0,50 . 104 1,103.107 37 0,919.107 41 B II - - 2,72.10-2 2,40 16,0 . 14 8,823.107 100 5,882.107 100 " A 1 " 1,97.104 1,40 . 104 7,243.107 82 5,147.107 87 " B 1 " 1,95.104 1,30 . 104 7,169.107 81 4,779.107 81 " C - - - - - - - " D - - - - - - - " E 1 " 2,58.104 1,80 . 104 9,485.107 107 6,617.107 112 B IV - - 2,72.10-2 10,30.104 7,50 . 104 37,867.107 100 27,573.107 100 " E 1 " 4,20.104 3,70 . 104 15,441.107 41 13,603.107 49 Le signe # indique une mesure avec gradient de cisaillement croissant ; Le signe # indique une mesure avec gradient de cisaillement décroissant ; Les indications ##, ## , ## , ##doivent s'entendre de façon analogue Les résultats de mesures montrent ce qui suit Le comportement rhéologique du bitume est le reflet de ses propriétés internes. I1 est déterminé par la constitution et la dégradation réversibles de la structure.Tous les facteurs perturbateurs d'origine extérieure ont un effet sur son état momentané. I1 est donc possible, d'après des courbes d'écoulement établies de fa çon isotherme, d'obtenir des indications sur les propriétés du bitume, en particulier les propriétés d'utilisation. L'influence des produits A à E selon l'invention sur les bitumes I, II et IV dépend de la structure chimique des produits, de la quantité ajoutée, des types de bitume, de la température d'essai et du prétraitement des éprouvettes. I1 faut constater que des additifs ne modifient que faiblement dans certains cas la viscosité initale mais qu'ils abaissent fortement la viscosité finale. En pareil cas, les additifs causent une augmentation de la sensibilité au cisaillement. Dans d'autres cas, les viscosités initiale et finale sont notablement diminuées, ce qui indique une stabilisation de l'état colloïdal. On peut aussi observer des augmentations de la viscosité initiale aussi bien que finale. Par suite des nombreuses variables qui influent sur les propriétés, il est donc nécessaire de déterminer par un essai préalable de quelle façon un composé déterminé influence les propriétés rhéologiques, afin de sélectionner alors, pour l'application désirée, l'additif qui influence les propriétés dans le sens voulu. Si des bitumes sont en interaction physique et/ou chimique avec des surfaces minérales, ces dernières, en vertu de leurs propriétés polaires, exercent une influence sur les micelles d'asphaltène, également polaires, de la phase bitume voisine et contribuent donc indirectement à la structure. Cette augmentation de visocisté, dont 1' ampleur est déterminée par l'interaction minéral-bitume, explique entre autres l'action de renforcement des poudres de roche comme charges. Mais l'augmentation de viscosité peut aussi avoir des effets négatifs sur les processus de traitement et de mise en oeuvre (dépense accrue d'énergie dans les étapes de mélange et d'application). Comme le montrent les courbes de refroidissement du mastic on peut influencer de façon orientée le comportement des masses chaudes, en particulier entre 2000C et 1000C, en ajoutant les produits selon l'invention. La pente de la courbe de viscosité en fonction de la température varie. Par l'effet de la liquéfaction, le besoin de bitume pour un mastic ayant de bonnes propriétés de mise en oeuvre est réduit. Un point remarquable est l'influence prononcée de la concentration sur les effets : selon la quantité ajoutée du composé selon l'invention, on peut établir un minimum de viscosité et, à d'autres concentrations de la même substance, la viscosité est accrue et le mélange de mastic est ainsi renforcé. Ici encore, dans l'application technique de l'objet de l'invention , il faut vérifier par un essai préalable quelle concentration du composé selon 1' invention donne un effet optimal du point de vue de la technique d'application. REVENDICATION Agent influençant les propriétés rhéologiques du bitume et des masses bitumineuses et caractérisé par la formule générale R1-R2-CONR3-R4-NR5R6 dans laquelle R1 est un atome d'hydrogène, un radical hydrocarbure aliphatique à chaîne droite ou ramifiée contenant au maximum 8 atomes de car bone ou un radical COOH ou NH2 ; R2 est un radical hydrocarbure aromatique ou cycloaliphatique R3 est un atome d'hydrogène ou un radical -R4-NR5R6 ; R4 est un radical hydrocarbure aliphatique divalent contenant 1 à 6 atomes de carbone ; R5 et R6 représentent chacun un radical hydrocarbure aliphatique in férieur contenant 1 à 4 atomes de carbone.