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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION formée par
VEB Verkehrs-und Tiefbaukombinat Leipzig pour : "Liant, en particulier pour la construction de surfaces de circulation" Inventeurs : Manfred Körner, Hans-Jochen Dorn, Helmut
Bauer, Gert Müller, Bernd Ewe et Ursula Kunze.
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"Liant, en particulier pour la construction de surfaces de circulation"
La présente invention est relative à l'utilisation d'un liant d'un nouveau type pour la construction de surfaces de circulation, en particulier de routes.
Comme liant pour la construction de surfaces de circulation, en particulier de routes, on utilise dans le monde entier du bitume, un produit du raffinage des huiles minérales. Le bitume a, comme liant pour la construction de routes, pris la relève des produits auparavant utilisés de type goudron de houille. Les raisons en sont que, d'une part, il y a quelques années, les réserves d'huiles minérales étaient disponibles à bon marché et que, d'autre part, le bitume avec sa marge de plasticité plus grande présente la sensibilité thermique nécessaire pour la charge due au trafic qui est devenue plus forte.
L'explosion des coûts des huiles minérales et la pénurie mondiale de celles-ci rendent nécessaires internationalement la recherche de solutions alternatives qui permettent d'être le plus largement possible indépendants des huiles minérales.
Ainsi actuellement on applique des mélanges de bitume/brai, le brai nécessaire étant produit lors de la distillation de goudron de houille. Cependant, on ne dispose également de brai de goudron de houille que d'une maniè-
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re limitée, car il est mis en oeuvre comme matière première de haute valeur pour la préparation de produits à base de carbone. Si du brai doit être utilisé comme composant prépondérant du liant, la marge de plasticité requise, c'est-à-dire la différence entre le point de ramollissement et le point de fragilité, n'est obtenue que par une modification thermique coûteuse du brai.
Comme autre procédé pour obtenir la marge de plasticité nécessaire, on connaît la mise en suspension de charbon finement broyé dans du brai de goudron de houille. Les proportions de charbon peuvent aller jusqu'à 10%. Le charbon n'est dissous qu'en de très faibles parts et il n'atteint pas les données qualitatives des sortes de bitume actuellement utilisées. Les produits de substitution au bitume doivent cependant répondre largement à ces exigences pour être satisfaisants pour un traitement sans problème et un pouvoir de sollicitation de produits de construction de routes modernes.
A ces exigences répond un liant de recouvrement de routes suivant la demande de brevet en République Fédérale allemande publiée OS 30 01 078, qu'on obtient par désintégration de charbon broyé ou de matières premières carbonées analogues avec une combinaison de solvants aromatiques déterminés, provenant du pétrole et du charbon.
On peut obtenir la pénétration souhaitée par la fraction des points d'ébullition des éléments volatils dégagés par distillation primaire ainsi que par l'addition et le niveau du point d'ébullition des fractions de goudron fortement aromatiques. La préparation du liant s'est révélée technologiquement coûteuse dans ce procédé. Cependant l'inconvénient principal réside, de même que pour
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les autres solutions décrites, dans le fait que des matières premières de grande valeur sont nécessaires comme matières de départ pour la préparation du liant.
La présente invention a pour but de faire l'économie des matières premières importantes du point de vue économique, comme le charbon et l'huile minérale, pour la production de liants destinés à la réalisation de revêtements de surfaces de circulation.
On résout le problème suivant l'invention par le développement d'un nouveau liant à partir de produits de substitution au bitume et au charbon, ce liant répondant aux exigences de la construction actuelle des routes et étant encore économiquement suffisamment disponible.
Suivant l'invention, on résout ce problème par un liant qui se compose de matières secondaires et, d'une manière surprenante, de celles qui jusqu'à présent étaient considérées dans le monde spécialisé, en raison de leurs propriétés, comme inappropriées pour une utilisation dans la construction de surfaces de circulation et de chaussées. Le liant suivant l'invention se compose d'un bitume de propane et d'un agent plastifiant.
Par la combinaison des deux produits, on peut préparer des liants appropriés pour la construction de surfaces de circulation et de routes. Comme agent plastifiant pour le bitume de propane, on peut utiliser des substances bitumineuses et huileuses, comme des goudrons à base de houille et de lignite, des brais de goudron, des goudrons à brai, des brais gras de goudron, des résidus de goudron, du bitume de craquage et des résines de craquage présentant un intervalle d'ébullition inférieur à 380 C. Ceux-
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ci peuvent être remplacés avantageusement, du point de vue de leur aptitude, par des résidus de carbonisation lente du coke et de production du goudron.
Les proportions du mélange sont, lors de l'utilisation de résidu de goudron, comprises de préférence entre 60 à 80% en masse de bitume de propane et 20 à 40% en masse de résidu de goudron.
Par une modification des proportions des composants, c'est-à-dire du bitume de propane et de l'agent plastifiant, on peut, selon le but souhaité, préparer un liant présentant une viscosité différente. On peut ainsi répondre pratiquement à toutesles exigences et réaliser tous les modes de construction requis pour la construction du revêtement bitumineux de surfaces de roulement et de routes. Le liant préparé suivant l'invention présente les propriétés favorables suivantes pour la construction de chaussées : - une haute résistance à la chaleur.
- une modification de forme minime lors de l'introduction d'une force dans une gamme élevée de températures.
- un bon comportement au froid.
- une flexibilité, c'est-à-dire un grand pouvoir de modification de forme sans fissuration, sous une action de charge et de température, à des températures basses. On évite des fissures irréversibles dans les périodes froides de l'année à la suite d'une contraction thermique etd'un dépassement de la résistance à la traction sous charge et respectivement dans la période de portance la plus faible du substrat. On observe une haute résistance à l'usure et une grande capacité de résistan-
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ce à l'action du gel et des agents anti-gel chimiques.
- une bonne adhérence à la roche ou à la pierraille.
- un traitement économique pour une très faible dépense d'énergie, c'est-àdire des températures de traitement basses.
Le bitume de propane est un bitume d'extraction qui, dans la dernière étape de production d'huiles lubrifiantes et d'huiles minérales, est obtenu comme produit résiduaire, lors de l'asphaltisation finale par extraction du résidu provenant d'autres étapes de production par du propane. Ce bitume d'extraction ne répond en principe à aucune des exigences des bitumes de construction de chaussées. Par conséquent on l'utilise comme additif lors de la préparation de matières de protection de construction et de liants pour la construction de chaussées, ainsi que pour la préparation d'une masse de remplissage fragile ou on le verse en grandes quantités sur des aires de versage.
Lors de l'utilisation du bitume de propane pour la préparation de liants de construction de routes, on ne l'applique que sous la forme d'un additif, en des proportions de seulement 10 à 15% (TGL 29 207). Il est déjà brusquement dur à 20 C et, dans des mélanges bitumineux des couches de recouvrement, il montre un comportement au froid extraordinairement mauvais, c'est-à-dire que dans la couche de recouvrement apparaissent lors d'un gel des fissures irréversibles qui en peu de temps conduisent à une destruction du recouvrement de route. La résistance à l'usure sous l'action de la circulation et des intempéries est également faible.
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La technologie de la préparation du mélange ne se différencie pas fondamentalement de la préparation de mélanges bitumineux standardisés, mais il faut prendre soin d'une homogénéisation suffisante des composants du liant. Soit les deux composants, le bitume de propane et l'agent plastifiant, sont préalablement homogénéisés dans un récipient présentant un agitateur, soit les deux composants sont, pendant le processus de mélange, dosés séparément dans le mélangeur dans le rapport prévu.
Pour augmenter l'adhérence à la roche ou aux pierrailles, l'addition d'un agent d'amélioration de l'adhérence est nécessaire dans certaines circonstances.
L'invention est décrite d'une manière plus détaillée à l'aide des exemples de réalisation donnés ciaprès, sans être pour autant limitée par ces derniers.
Exemple 1 (produit 1)
Composition du liant :
20 % en masse de résidu de goudron (produit de craquage 4)
80 % de bitume de propane
100 %
Bitume de construction de routes comparable
EMI7.1
<tb>
<tb> Produit <SEP> 1 <SEP> B <SEP> 40 <SEP> selon <SEP> TGL <SEP> 2835
<tb> Pénétration <SEP> 1/10 <SEP> mm <SEP> 32-37 <SEP> 36-50 <SEP>
<tb> Point <SEP> de <SEP> ramollissement <SEP> à <SEP> anneau <SEP> et <SEP> cône <SEP> oc <SEP> 55,3 <SEP> 54
<tb> Marge <SEP> de <SEP> viscosité <SEP> K <SEP> 54 <SEP> 60
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragilité <SEP> Fraai <SEP> C <SEP> + <SEP> 1-+ <SEP> 2-6 <SEP>
<tb> Ductilité <SEP> cm <SEP> 60,5 <SEP> 40
<tb> Adhérence <SEP> à <SEP> la <SEP> roche <SEP> % <SEP> 95 <SEP> 90
<tb>
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Exemple 2 (produit 2) Composition du liant :
40 % en masse de résidu de goudron (produit de craquage 4) 60 % en masse de bitume de propane 100 % en masse
Bitume de construction de routes comparable
EMI8.1
<tb>
<tb> Produit <SEP> 2 <SEP> B <SEP> 130 <SEP> selon <SEP> TGL <SEP> 2835
<tb> Pénétration <SEP> 1/10 <SEP> mm <SEP> 136-140 <SEP> 120-150 <SEP>
<tb> Point <SEP> de <SEP> ramollissement <SEP> à <SEP> anneau <SEP> et <SEP> cône <SEP> oc <SEP> 42,5 <SEP> 41
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragilité <SEP> oc <SEP> 11 <SEP> 11
<tb> Marge <SEP> de <SEP> plasticité <SEP> K <SEP> 52,5 <SEP> 52
<tb> Ductilité <SEP> cm <SEP> 72 <SEP> 75
<tb> Adhérence <SEP> à <SEP> la <SEP> roche <SEP> % <SEP> 95 <SEP> 90
<tb>
Exemple 3
Mélange bitumineux du type béton d'asphalte avec le produit 1 comme liant.
Formule : 6, 5 % en masse de liant du type produit 1
6,5 % en masse de poudre de calcaire
10,3 % en masse de sable 0/2
24,3 % en masse de sable de concassage 0/2
27,2 % en masse de gravillon 2/8
25,2 % en masse de gravillon 8/16
100, 0 % en masse
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EMI9.1
<tb>
<tb> Mélange <SEP> avec <SEP> le <SEP> Mélange <SEP> avec
<tb> produit <SEP> 1 <SEP> com-130 <SEP> comme
<tb> me <SEP> li. <SEP> ant <SEP> liant <SEP>
<tb> Fraction <SEP> de <SEP> vide <SEP> % <SEP> en <SEP> vol.
<SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 4,2
<tb> Stabilité <SEP> Marshall
<tb> à <SEP> 600C <SEP> kN <SEP> 21,5 <SEP> 7,0
<tb> Indice <SEP> de <SEP> fluage <SEP> 1/10 <SEP> mm <SEP> 62 <SEP> 40
<tb> Rigidité <SEP> selon
<tb> Nijboer <SEP> N/mm <SEP> 5600 <SEP> 2800
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> délaminage <SEP> N/mm <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 3,3
<tb> Allongement <SEP> transversal <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> 0/00 <SEP> 2,19 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Module <SEP> d'élasticité <SEP> à
<tb> la <SEP> rupture <SEP> N/mm <SEP> 3209 <SEP> 35615
<tb> Allongement <SEP> transversal <SEP> à <SEP> la <SEP> charge <SEP> limite <SEP> 0/00 <SEP> 0,18 <SEP> 0,05
<tb> Profondeur <SEP> d'empreinte <SEP> dynamique
<tb> à <SEP> 40 C <SEP> (après <SEP> 3
<tb> heures) <SEP> mm <SEP> 1,3 <SEP> 1,
<SEP> 8 <SEP>
<tb>
Exemple 4
Mélange bitumineux du type asphalte coulé avec le produit 2 comme liant.
Formule : 9, 0 % en masse du produit 2 comme liant
24, 5 % en masse de poudre de calcaire
24,5 % en masse de sable grossier 0/4
42,0 % en masse de gravillon 2/8
100, 0 % en masse
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.