CA1276082C - Procede d'obtention d'enduits routiers superficiels par epandage d'emulsions aqueuses de bitume, et revetements obtenus - Google Patents
Procede d'obtention d'enduits routiers superficiels par epandage d'emulsions aqueuses de bitume, et revetements obtenusInfo
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Abstract
"Procédé d'obtention d'enduits routiers superficiels par épandage d'émulsions aqueuses de bitume, et revêtements obtenus Invention de : Georges LANGUMIER COLAS S.A. Le procédé permet l'obtention d'enduits routiers superficiels à partir d'émulsions aqueuses de bitume. Il consiste à répandre, simultanément, l'émulsion et un agent de rupture de l'émulsion, dans des conditions telles que la rupture de l'émulsion se produise dans la masse répandue. Le jet d'agent de rupture est pour cela projeté sur le pinceau d'émulsion tombant de la répandeuse, dans sa partie inférieure. Les revêtements de surface obtenus, à prise rapide, ne sont pas fragiles. Pas de figure dans l'Abrégé.
Description
La présente inven~ion concerr~e un proc~dé d'obten-tion d'enduits routiers super~iciels par épandage d'émul-sions aqueuses de bitume.
Le dépôt d'enduirs super~iciels est un moyen econo-mique pour redonner cer~aines propriétés de sur~ace, nota1n-ment de l'imperméabilité er de la rugosité, au:c rev~re~ents routiers ou autres, uses. Ces enduits son~ composés de liants hydrocarbones, rendus ~luldes pour l'épandage, soir sous ~orme d'émulsions aqueuses, soit par adjonc~ion au bitume de ~ractions légères de dis~illation du pétrole ou de la houille. Les melanges de bi~umes e~ produits hydrocar-bones, connus sous le nom d'enduits anhydres, sont répar.dus sur le sol à temperature elelJee en g~néral comprise entre 120C et 160C, alors que les émulsions aqùeuses ae bitume le sont vers 70~C ou même à tempéra~ure ambiante, ce qui est un de leurs avantages. Par contre, la prise des enduits anhydres est nettement plus rapide et sûre que celle des enduits à base d'emulsions aqueuses, don~ la prise est en outre très in~luencee par les conditions de temperature ~0 et d'hygrometrie ambiantes, puisque dans ce cas la prise necessite l'évaporation de l'eau, contenue dans l'émulsion repandue ; cette phzse d'evaporation, qui implique la rup-ture de l'emulsion, est d'autant plus importante qu'elle conditionne la ~ixation des granulats à la sur~ace de la chaussee. Ces problèmes ont conduit à la preparation d'enduits super~iciels à l'emulsion de bitume, composés de deux couches, ce qui permet de remettre la chaussee traitee rapidement en circulation ; on conçoit que de tels enduits bicouches soient plus co~teu~.~, et il etait souhai-table de mettre au point un procede d'obtention d'enduitssuper~iciels, peu coQteux, monocouches, répandables à tempé-rature voisine de la température ambiante et pourtant de prise rapi~e et sûre, c'est-à-dire donnant des revêtements non ~ragiles, très cohérents, peu de temps après l'epandage.
L i ~
~ .
., .:
~Z~6Q~3Z
la L'invention consiste en un procédé d'obtention d'enduits superficiels par épandage d'émulsions aqueuses de bitumes, caractérisé en ce qu'il consiste:
(e) ~ préparer une émulsion aqueuse bitumineuse en émulsifiant un mélange de bitume pur 180/220 et de bitume -fluide 0/1 avec une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine dans un homogénéiseur, le bitume étant à environ 130DC et la phase aqueuse à environ 50C, (b) ~ préparer un agent de rupture en solution aqueuse choisi parmi les bases fortes, les tensioactifs anioniques et leurs mélanges, ~ c) ~ répandre à l'aide d'une rampe ~ émulsion ~quipée de gicleurs à pinceau situés près du sol, ~ tempéra-ture ambiante, I'émulsion obtenue selon l'étape (a) ci-dessus sur la chaussée et simultan~ment sous un angle d'incidence de 6û à 25~ l~ solution d'agent de rupture obte-nue selon l'étape (b) ci-dessus.
Le procédé d'obtention d'enduit superficiel selon l'invention consiste à répandre sur la chaussée simultanément une émulsion aqueuse bitumineuse classique et un agent ~' de rupture de ladite émulsion, dans ~es condltions telles que la rupture de l'émulsion se pro~uise rapidement dans l'ensemble de la masse repandue.
Pour que la rup~:u~e ai~ lieu dans la masse, on doit projeter l'agent de rupture sur le pinceau d'é~ulsion tombant verticalemenr de la répandeuse, dans la partie in~erieure de ce pinceau, de pré~érence dans la moi~ié
in~érieure.
L'angle d'incidence est ~onction de la puissance du jet d'agent de rupture, des produirs utilisés et des conditions atmosphériques ; il est en gen~ral compri.s entre 10~ et 30 et sera ~acilemen~ adapté par le spécialiste au~ caracteristiques speci~lques du travail a e~ectuer, au besoin après des essais préalables.
Divers agents de rupture des émulsions d'hydrocar-bures sont connus : leur action résulte généralement d'une reaction de neutralisation ou encore de précipitation du milieu e~ulsionne ; la nature de l'agent de rupture depend essentiellement du bitume émulsionné et de l'agent émulsi-~iant. Dans le cas d'une émulsion cationiquel de pH supé~
rieur à 2,5 et contenant 60 à 75 % en poids de liant bitu-mineux et de 0,,1 à 015 % en poids,d'un émulsi~iant de type chlorhydrate d'amine grasse ou d'imidazoline, l'agent de rupture peut être une solution aqueuse, de concentration .
comprise entre 5 et 25 %, d'une base ~orte minéralel comme l'hydro~yde de sodiuml ou d'un agent tensio-actifanionique, comme un alkyl(C10-C20)sul~atel ou un de leurs mélanges;
la quantite de solution d'agent de rup~ure projetée corres pond à 012 à 1 % en poids d'agent par rapport au poids de l'emulsion à traiter. `
On préfère utiliser un bitume de pénétration 80/1001 ou mieux I80/220 (tel que dé~ini par la norme NF T 65-001), en melange avec 5 à 15 % en poids de bitume ~luidel de viscpsite ENGLER comprise entre O et 1 ; la teneur en liant d-e l'emulsion est de pré~érence comprise entre 65 et 75 en poids e~ son pH supérieur ~ 3.
La ~açon dont l'agent de rupture et l'émulsion sont .. -, . ~ . . :
~'Z~76Q~3~
mis en contact est une autre caractéristique i~portante du procedé de l'invention. 0T1 a constaté en e~et que lorsque l'agent de rupture est envoyé sur la sur~ace de l'émulsion déjà déposee sur le sol, le phénomène de rupture ne se propage pas dans la masse et la prise a lieu super-ficiellement, conduisant à la ~or~ation d'une peau e~ d'un revêtement de mauvaise qualité.
La figure l-A montre l'orientation relative pré~érée du pinceau d'emulsion E et du je~ d'agent de rupture R, par rapport au sol S.
La ~igure l-B montre le cas précédemment decrit de depô~s successi~s, ce qui entraîne la ~ormation d'une peau.
La ~igure l-C schématise un procédé de repandage lS simultane qui, en général, ne donne pas de résulta~s con-venables du ~ait de la désorganisation du pinceau d'émulsion bitumineuse tombant sur le sol ; dans ce cas le je~ d'agent de rupture est dirigé vers le haut du pinceau d'emulsion, près de la sortie de la répandeuse, et entre en contact avec le pinceau dans la moitié supérieure de celui-ci.
Le procédé d'obtention d'enduits super~iciels à
base d'emulsions bitumineuses selon l'invention peut être mis en oeuvre dans les conditions classiques de répandage des enduits super~iciels sans utilisation d'agent de rup-~5; ture ; les vitesses des pompes de distribution de l'émul-sion, la répandeuse et sa vit`esse d'avancement ainsi que la quantite d'emulsion répartie sur une super~icie donnée, n'ont pas à être modi~iées, ce qui est un autre avantage .~ de l'invention, l'homme du métier étant à même d'y adapter les conditions de pulverisation de l'agent de rupture, en ~onction de la nature des composés utilises et des con-ditions speci~iques du ~ravail.
Les revetements~obtenus par ce procédé, caractérisés par une prise rapide à température ambiante, associée a de bonnes proprietes de sur~ace, sont un autre objet de l'invention.
Dans ce qui suit, on decrit des e~emples de mise ~'~760~'~
en oeuvre de l'invention.
Exemple 1 a) Emulsion aqueuse bitumineuse On emulsifie 650 kg d'un mélange comporta~t 600 kg de bitume pur 180/220 (selon norme NF T-6S 001) e~ 50 kg de bitume ~luide 0/1 avec 350 kg d'une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine (résultant de l'action sur 4 kg de diamine de sui~, de 2,6 kg de solution aqueuse de HCl à 32 ~ en poids), dans un homogénéiseur COLAS(R), en introduisant le bitume à 130C et la phase aqueuse à
50C.
b) Agent de rupture Il est composé d'une solution aqueuse contenant 10 ~ en poids d'hydroxyde de sodium et 2 % en poids de lauryl-sul~a~e de sodi.um.
c) Repandage A l'aide d'une rampe à emulsions équipee de gicleurs à pinceau située à 25 cm environ du sol, on répand à tempé-rature ambiante 1~8 a 1,9 kg/m2 de l'émulsion obtenue selon 20 a) sur la chaussée et simultanement, sous un angle d'inci- -dence de 60 a 25~, 50 g/m2 de solution d'agent de rupture obtenue selon b) ; des gravillons 6/10 sont ensuite répar- -tis sur le sol à raison de 8 l/mZ. La prise du revê~ement se ~ait à une temperature de 15C en 2 heures environ ;
à ce moment, la remise en circulation de la chaussée peut être realisée. En appliquant ie même mode opératoire que precedemment, on préparera un revêtement monocouche à
double gravillonnage avec 2,l à 2,4 kg/mZ d'émulsion obtenue selon a), et 7 à 9 l/mZ de gravillons 10/14 et 4 à 7 l/m2 de gravillons 4/6 ; la prise aura lieu en 2 heures environ.
Exemple 2 : Etude de l'amelioration de la qualité de la ~ixation des gravillons On a préparé, en laboratoire, des revêtements de plaques métalliques, en étalant l'émulsion aqueuse bitumi-neuse obtenue selon l'exemple 1-a) en présence, ou non, de l'agent de rupture selon 1-b), et en répartissant sur ~;~7~Q~;Z
le revêtement obtenu, selon une technique habituelle, des gravillons (adaptation de l'essai d'adhéslon globale à
la plaque Vialit). On a mesuré le pourcentage de gravillons restant collés aux plaques métalliques supports apres retournement de celles-ci, à différents moments apres leur recouvrement. Les résulta~s obtenus, qui figurent dans le tableau 1, demontrent que la prise de l'émulsion est beaucoup plus rapide en présence d'agent de rupture.
% de prise de l'émulsion à 22C*
D~ree temoin essai 30 mn O ,0 45 %
1~ 1 heure 12 % 54 %
Le dépôt d'enduirs super~iciels est un moyen econo-mique pour redonner cer~aines propriétés de sur~ace, nota1n-ment de l'imperméabilité er de la rugosité, au:c rev~re~ents routiers ou autres, uses. Ces enduits son~ composés de liants hydrocarbones, rendus ~luldes pour l'épandage, soir sous ~orme d'émulsions aqueuses, soit par adjonc~ion au bitume de ~ractions légères de dis~illation du pétrole ou de la houille. Les melanges de bi~umes e~ produits hydrocar-bones, connus sous le nom d'enduits anhydres, sont répar.dus sur le sol à temperature elelJee en g~néral comprise entre 120C et 160C, alors que les émulsions aqùeuses ae bitume le sont vers 70~C ou même à tempéra~ure ambiante, ce qui est un de leurs avantages. Par contre, la prise des enduits anhydres est nettement plus rapide et sûre que celle des enduits à base d'emulsions aqueuses, don~ la prise est en outre très in~luencee par les conditions de temperature ~0 et d'hygrometrie ambiantes, puisque dans ce cas la prise necessite l'évaporation de l'eau, contenue dans l'émulsion repandue ; cette phzse d'evaporation, qui implique la rup-ture de l'emulsion, est d'autant plus importante qu'elle conditionne la ~ixation des granulats à la sur~ace de la chaussee. Ces problèmes ont conduit à la preparation d'enduits super~iciels à l'emulsion de bitume, composés de deux couches, ce qui permet de remettre la chaussee traitee rapidement en circulation ; on conçoit que de tels enduits bicouches soient plus co~teu~.~, et il etait souhai-table de mettre au point un procede d'obtention d'enduitssuper~iciels, peu coQteux, monocouches, répandables à tempé-rature voisine de la température ambiante et pourtant de prise rapi~e et sûre, c'est-à-dire donnant des revêtements non ~ragiles, très cohérents, peu de temps après l'epandage.
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la L'invention consiste en un procédé d'obtention d'enduits superficiels par épandage d'émulsions aqueuses de bitumes, caractérisé en ce qu'il consiste:
(e) ~ préparer une émulsion aqueuse bitumineuse en émulsifiant un mélange de bitume pur 180/220 et de bitume -fluide 0/1 avec une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine dans un homogénéiseur, le bitume étant à environ 130DC et la phase aqueuse à environ 50C, (b) ~ préparer un agent de rupture en solution aqueuse choisi parmi les bases fortes, les tensioactifs anioniques et leurs mélanges, ~ c) ~ répandre à l'aide d'une rampe ~ émulsion ~quipée de gicleurs à pinceau situés près du sol, ~ tempéra-ture ambiante, I'émulsion obtenue selon l'étape (a) ci-dessus sur la chaussée et simultan~ment sous un angle d'incidence de 6û à 25~ l~ solution d'agent de rupture obte-nue selon l'étape (b) ci-dessus.
Le procédé d'obtention d'enduit superficiel selon l'invention consiste à répandre sur la chaussée simultanément une émulsion aqueuse bitumineuse classique et un agent ~' de rupture de ladite émulsion, dans ~es condltions telles que la rupture de l'émulsion se pro~uise rapidement dans l'ensemble de la masse repandue.
Pour que la rup~:u~e ai~ lieu dans la masse, on doit projeter l'agent de rupture sur le pinceau d'é~ulsion tombant verticalemenr de la répandeuse, dans la partie in~erieure de ce pinceau, de pré~érence dans la moi~ié
in~érieure.
L'angle d'incidence est ~onction de la puissance du jet d'agent de rupture, des produirs utilisés et des conditions atmosphériques ; il est en gen~ral compri.s entre 10~ et 30 et sera ~acilemen~ adapté par le spécialiste au~ caracteristiques speci~lques du travail a e~ectuer, au besoin après des essais préalables.
Divers agents de rupture des émulsions d'hydrocar-bures sont connus : leur action résulte généralement d'une reaction de neutralisation ou encore de précipitation du milieu e~ulsionne ; la nature de l'agent de rupture depend essentiellement du bitume émulsionné et de l'agent émulsi-~iant. Dans le cas d'une émulsion cationiquel de pH supé~
rieur à 2,5 et contenant 60 à 75 % en poids de liant bitu-mineux et de 0,,1 à 015 % en poids,d'un émulsi~iant de type chlorhydrate d'amine grasse ou d'imidazoline, l'agent de rupture peut être une solution aqueuse, de concentration .
comprise entre 5 et 25 %, d'une base ~orte minéralel comme l'hydro~yde de sodiuml ou d'un agent tensio-actifanionique, comme un alkyl(C10-C20)sul~atel ou un de leurs mélanges;
la quantite de solution d'agent de rup~ure projetée corres pond à 012 à 1 % en poids d'agent par rapport au poids de l'emulsion à traiter. `
On préfère utiliser un bitume de pénétration 80/1001 ou mieux I80/220 (tel que dé~ini par la norme NF T 65-001), en melange avec 5 à 15 % en poids de bitume ~luidel de viscpsite ENGLER comprise entre O et 1 ; la teneur en liant d-e l'emulsion est de pré~érence comprise entre 65 et 75 en poids e~ son pH supérieur ~ 3.
La ~açon dont l'agent de rupture et l'émulsion sont .. -, . ~ . . :
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mis en contact est une autre caractéristique i~portante du procedé de l'invention. 0T1 a constaté en e~et que lorsque l'agent de rupture est envoyé sur la sur~ace de l'émulsion déjà déposee sur le sol, le phénomène de rupture ne se propage pas dans la masse et la prise a lieu super-ficiellement, conduisant à la ~or~ation d'une peau e~ d'un revêtement de mauvaise qualité.
La figure l-A montre l'orientation relative pré~érée du pinceau d'emulsion E et du je~ d'agent de rupture R, par rapport au sol S.
La ~igure l-B montre le cas précédemment decrit de depô~s successi~s, ce qui entraîne la ~ormation d'une peau.
La ~igure l-C schématise un procédé de repandage lS simultane qui, en général, ne donne pas de résulta~s con-venables du ~ait de la désorganisation du pinceau d'émulsion bitumineuse tombant sur le sol ; dans ce cas le je~ d'agent de rupture est dirigé vers le haut du pinceau d'emulsion, près de la sortie de la répandeuse, et entre en contact avec le pinceau dans la moitié supérieure de celui-ci.
Le procédé d'obtention d'enduits super~iciels à
base d'emulsions bitumineuses selon l'invention peut être mis en oeuvre dans les conditions classiques de répandage des enduits super~iciels sans utilisation d'agent de rup-~5; ture ; les vitesses des pompes de distribution de l'émul-sion, la répandeuse et sa vit`esse d'avancement ainsi que la quantite d'emulsion répartie sur une super~icie donnée, n'ont pas à être modi~iées, ce qui est un autre avantage .~ de l'invention, l'homme du métier étant à même d'y adapter les conditions de pulverisation de l'agent de rupture, en ~onction de la nature des composés utilises et des con-ditions speci~iques du ~ravail.
Les revetements~obtenus par ce procédé, caractérisés par une prise rapide à température ambiante, associée a de bonnes proprietes de sur~ace, sont un autre objet de l'invention.
Dans ce qui suit, on decrit des e~emples de mise ~'~760~'~
en oeuvre de l'invention.
Exemple 1 a) Emulsion aqueuse bitumineuse On emulsifie 650 kg d'un mélange comporta~t 600 kg de bitume pur 180/220 (selon norme NF T-6S 001) e~ 50 kg de bitume ~luide 0/1 avec 350 kg d'une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine (résultant de l'action sur 4 kg de diamine de sui~, de 2,6 kg de solution aqueuse de HCl à 32 ~ en poids), dans un homogénéiseur COLAS(R), en introduisant le bitume à 130C et la phase aqueuse à
50C.
b) Agent de rupture Il est composé d'une solution aqueuse contenant 10 ~ en poids d'hydroxyde de sodium et 2 % en poids de lauryl-sul~a~e de sodi.um.
c) Repandage A l'aide d'une rampe à emulsions équipee de gicleurs à pinceau située à 25 cm environ du sol, on répand à tempé-rature ambiante 1~8 a 1,9 kg/m2 de l'émulsion obtenue selon 20 a) sur la chaussée et simultanement, sous un angle d'inci- -dence de 60 a 25~, 50 g/m2 de solution d'agent de rupture obtenue selon b) ; des gravillons 6/10 sont ensuite répar- -tis sur le sol à raison de 8 l/mZ. La prise du revê~ement se ~ait à une temperature de 15C en 2 heures environ ;
à ce moment, la remise en circulation de la chaussée peut être realisée. En appliquant ie même mode opératoire que precedemment, on préparera un revêtement monocouche à
double gravillonnage avec 2,l à 2,4 kg/mZ d'émulsion obtenue selon a), et 7 à 9 l/mZ de gravillons 10/14 et 4 à 7 l/m2 de gravillons 4/6 ; la prise aura lieu en 2 heures environ.
Exemple 2 : Etude de l'amelioration de la qualité de la ~ixation des gravillons On a préparé, en laboratoire, des revêtements de plaques métalliques, en étalant l'émulsion aqueuse bitumi-neuse obtenue selon l'exemple 1-a) en présence, ou non, de l'agent de rupture selon 1-b), et en répartissant sur ~;~7~Q~;Z
le revêtement obtenu, selon une technique habituelle, des gravillons (adaptation de l'essai d'adhéslon globale à
la plaque Vialit). On a mesuré le pourcentage de gravillons restant collés aux plaques métalliques supports apres retournement de celles-ci, à différents moments apres leur recouvrement. Les résulta~s obtenus, qui figurent dans le tableau 1, demontrent que la prise de l'émulsion est beaucoup plus rapide en présence d'agent de rupture.
% de prise de l'émulsion à 22C*
D~ree temoin essai 30 mn O ,0 45 %
1~ 1 heure 12 % 54 %
2 heures 17 % 59 %
, .
* mesurée par rapport au nombre de gravillons restés colles à la plaque au nombre total de gravillons répartis.
. .
--. .
~........... .
, .
* mesurée par rapport au nombre de gravillons restés colles à la plaque au nombre total de gravillons répartis.
. .
--. .
~........... .
Claims (5)
1. Procédé d'obtention d'enduits superficiels par épandage d'émulsions aqueuses de bitumes, caractérisé en ce qu'il consiste:
(a) à préparer une émulsion aqueuse bitumineuse en émulsifiant un mélange de bitume pur 180/220 et de bitume fluide 0/1 avec une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine dans un homogénéiseur, le bitume étant à environ 130°C et la phase aqueuse à environ 50°C, (b) à préparer un agent de rupture en solution aqueuse choisi parmi les bases fortes, les tensioactifs anioniques et leurs mélanges, (c) à répandre à l'aide d'une rampe à émulsion équipée de gicleurs à pinceau situés près du sol, à tempéra-ture ambiante, l'émulsion obtenue selon l'étape (a) ci-dessus sur la chaussée et simultanément sous un angle d'incidence de 60 à 25° la solution d'agent de rupture obte-nue selon l'étape (b) ci-dessus.
(a) à préparer une émulsion aqueuse bitumineuse en émulsifiant un mélange de bitume pur 180/220 et de bitume fluide 0/1 avec une solution aqueuse d'un chlorhydrate d'une diamine dans un homogénéiseur, le bitume étant à environ 130°C et la phase aqueuse à environ 50°C, (b) à préparer un agent de rupture en solution aqueuse choisi parmi les bases fortes, les tensioactifs anioniques et leurs mélanges, (c) à répandre à l'aide d'une rampe à émulsion équipée de gicleurs à pinceau situés près du sol, à tempéra-ture ambiante, l'émulsion obtenue selon l'étape (a) ci-dessus sur la chaussée et simultanément sous un angle d'incidence de 60 à 25° la solution d'agent de rupture obte-nue selon l'étape (b) ci-dessus.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on répand d'environ 1,8 à, 1,9 kg/m2 d'émulsion aqueuse et d'environ 50 g/m2 de solution d'agent de rupture.
en ce que l'on répand d'environ 1,8 à, 1,9 kg/m2 d'émulsion aqueuse et d'environ 50 g/m2 de solution d'agent de rupture.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on répartit subséquemment sur le sol des gravillons 6/10 à raison d'environ 8 1/m2.
en ce qu'on répartit subséquemment sur le sol des gravillons 6/10 à raison d'environ 8 1/m2.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'on répartit subséquemment sur le sol des gravillons 6/10 à raison d'environ 8 1/m2.
en ce qu'on répartit subséquemment sur le sol des gravillons 6/10 à raison d'environ 8 1/m2.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la prise de revêtement se fait à une température d'environ 15°C en environ 2 heures.
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