CA2775152C - Composition hydrocarbonee et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau.
Description
Composition hydrocarbonée et son procédé de fabrication La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée et une composition hydrocarbonée obtenue par un tel procédé.
Les compositions hydrocarbonées sont largement utilisées, notamment pour la réalisation ou la réparation des chaussées. Les compositions hydrocarbonées peuvent être réalisées selon plusieurs procédés : l'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné, le gravillonnage ou l'enrobage avec un liant hydrocarboné
chauffé.
L'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné consiste en un mélange entre des granulats humides et une émulsion de liant hydrocarboné. Le problème majeur de ce procédé est la difficulté à maîtriser la formation d'un film de liant hydrocarboné à partir d'une émulsion en présence de tout type de granulats.
Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné n'est pas toujours assurée.
Le gravillonnage consiste en l'application d'une émulsion de bitume, par exemple sur une route à réparer, ensuite en l'application de granulats non chauffés et enfin en un passage d'un rouleau compresseur. L'inconvénient majeur de ce procédé est la surface de contact réduite entre les granulats et le liant hydrocarboné. Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné est alors indispensable afin d'assurer que la composition hydrocarbonée a une durée de vie satisfaisante.
L'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé consiste en un mélange de granulats éventuellement séchés et chauffés avec un liant hydrocarboné
chauffé. Ce procédé permet d'obtenir de façon simple et reproductible un film de liant hydrocarboné
entourant les granulats et qui adhère convenablement aux granulats. La présente invention concerne ce type de procédé de fabrication de compositions hydrocarbonées et les compositions hydrocarbonées obtenues par de tels procédés sont appelées compositions hydrocarbonées à liant hydrocarboné chauffé. A titre d'exemple, pour la production d'enrobés bitumineux à chaud, les granulats peuvent être séchés et chauffés à une température de 140 C à 180 C. Ensuite, pour enrober les matières minérales, le bitume peut être ajouté, soit par atomisation ou pulvérisation. Le bitume a généralement une température de 140 C à 180 C en fonction de la viscosité souhaitée.
Les inconvénients principaux des procédés classiques d'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé sont l'émission de fumées à cause des températures élevées et le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
Afin de répondre aux exigences des industriels, il est devenu nécessaire de réduire la température à laquelle est chauffé le liant hydrocarboné pour la fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé.
Les compositions hydrocarbonées sont largement utilisées, notamment pour la réalisation ou la réparation des chaussées. Les compositions hydrocarbonées peuvent être réalisées selon plusieurs procédés : l'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné, le gravillonnage ou l'enrobage avec un liant hydrocarboné
chauffé.
L'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné consiste en un mélange entre des granulats humides et une émulsion de liant hydrocarboné. Le problème majeur de ce procédé est la difficulté à maîtriser la formation d'un film de liant hydrocarboné à partir d'une émulsion en présence de tout type de granulats.
Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné n'est pas toujours assurée.
Le gravillonnage consiste en l'application d'une émulsion de bitume, par exemple sur une route à réparer, ensuite en l'application de granulats non chauffés et enfin en un passage d'un rouleau compresseur. L'inconvénient majeur de ce procédé est la surface de contact réduite entre les granulats et le liant hydrocarboné. Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné est alors indispensable afin d'assurer que la composition hydrocarbonée a une durée de vie satisfaisante.
L'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé consiste en un mélange de granulats éventuellement séchés et chauffés avec un liant hydrocarboné
chauffé. Ce procédé permet d'obtenir de façon simple et reproductible un film de liant hydrocarboné
entourant les granulats et qui adhère convenablement aux granulats. La présente invention concerne ce type de procédé de fabrication de compositions hydrocarbonées et les compositions hydrocarbonées obtenues par de tels procédés sont appelées compositions hydrocarbonées à liant hydrocarboné chauffé. A titre d'exemple, pour la production d'enrobés bitumineux à chaud, les granulats peuvent être séchés et chauffés à une température de 140 C à 180 C. Ensuite, pour enrober les matières minérales, le bitume peut être ajouté, soit par atomisation ou pulvérisation. Le bitume a généralement une température de 140 C à 180 C en fonction de la viscosité souhaitée.
Les inconvénients principaux des procédés classiques d'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé sont l'émission de fumées à cause des températures élevées et le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
Afin de répondre aux exigences des industriels, il est devenu nécessaire de réduire la température à laquelle est chauffé le liant hydrocarboné pour la fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé.
2 Le brevet US7114875 déposé au nom de la société HTP EST décrit un procédé
de formation d'un revêtement noir consistant à fabriquer des enrobés bitumineux, à
mélanger les enrobés bitumineux à de l'eau et à répandre le mélange. La température à
laquelle les enrobés bitumineux doivent être maintenus pour être répandus peut être ainsi diminuée.
Un inconvénient d'un tel procédé est qu'il ne permet pas de diminuer la température à laquelle doit être chauffé le bitume lors de la fabrication des enrobés pour assurer une adhésion convenable entre les granulats et le bitume. Il ne permet donc pas de réduire le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
La demande de brevet US2004033308 déposée aux noms des sociétés Mitteldeutsche Harstein Inc. et Eurovia décrit un procédé de fabrication d'une composition bitumineuse comprenant l'ajout de zéolite contenant de l'eau à la composition pour diminuer la température de mélange des granulats et du bitume.
Un inconvénient d'un tel procédé est que des quantités importantes de zéolite doivent être ajoutées à la composition hydrocarbonée pour apporter une quantité
suffisante d'eau. Ceci conduit à une modification de la formulation de la composition hydrocarbonée et peut conduire à une modification des propriétés finales de la composition hydrocarbonée. En outre, la zéolite est un matériau dont le coût de revient est élevé. L'utilisation de quantités importantes de zéolite conduit à une augmentation importante du coût de fabrication de la composition hydrocarbonée.
Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné
chauffé à
une température réduite qui ne présente pas les inconvénients décrits précédemment et de fournir une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé adaptée à être fabriquée à une température réduite.
De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est avantageux d'utiliser un polymère superabsorbant contenant de l'eau lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée. En effet, le polymère superabsorbant libère au moins en partie l'eau absorbée au contact du liant hydrocarboné chauffé. Ceci a pour effet l'obtention d'un liant hydrocarboné fluide à une température réduite.
Dans ce but, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
de formation d'un revêtement noir consistant à fabriquer des enrobés bitumineux, à
mélanger les enrobés bitumineux à de l'eau et à répandre le mélange. La température à
laquelle les enrobés bitumineux doivent être maintenus pour être répandus peut être ainsi diminuée.
Un inconvénient d'un tel procédé est qu'il ne permet pas de diminuer la température à laquelle doit être chauffé le bitume lors de la fabrication des enrobés pour assurer une adhésion convenable entre les granulats et le bitume. Il ne permet donc pas de réduire le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
La demande de brevet US2004033308 déposée aux noms des sociétés Mitteldeutsche Harstein Inc. et Eurovia décrit un procédé de fabrication d'une composition bitumineuse comprenant l'ajout de zéolite contenant de l'eau à la composition pour diminuer la température de mélange des granulats et du bitume.
Un inconvénient d'un tel procédé est que des quantités importantes de zéolite doivent être ajoutées à la composition hydrocarbonée pour apporter une quantité
suffisante d'eau. Ceci conduit à une modification de la formulation de la composition hydrocarbonée et peut conduire à une modification des propriétés finales de la composition hydrocarbonée. En outre, la zéolite est un matériau dont le coût de revient est élevé. L'utilisation de quantités importantes de zéolite conduit à une augmentation importante du coût de fabrication de la composition hydrocarbonée.
Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné
chauffé à
une température réduite qui ne présente pas les inconvénients décrits précédemment et de fournir une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé adaptée à être fabriquée à une température réduite.
De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est avantageux d'utiliser un polymère superabsorbant contenant de l'eau lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée. En effet, le polymère superabsorbant libère au moins en partie l'eau absorbée au contact du liant hydrocarboné chauffé. Ceci a pour effet l'obtention d'un liant hydrocarboné fluide à une température réduite.
Dans ce but, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
3 La présente invention propose également une composition hydrocarbonée fabriquée selon le procédé décrit précédemment, comprenant au moins un liant hydrocarboné chauffé lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée, des granulats et au moins un polymère superabsorbant.
L'invention offre au moins l'un des avantages suivants :
-la température à laquelle le liant hydrocarboné est chauffé lorsqu'il est mis en contact avec les granulats peut être diminuée sans dégrader la fluidité du liant hydrocarboné chauffé ;
-le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention peut être réduit ;
-l'émission de vapeurs ou d'aérosols lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée selon l'invention est réduite ;
-la quantité de matière sèche du polymère superabsorbant ajoutée à la composition hydrocarbonée est faible ;
-le procédé selon l'invention n'a pas d'influence négative sur les propriétés d'usage des compositions hydrocarbonées.
Avantageusement, le polymère superabsorbant peut, en outre, être utilisé pour absorber l'humidité d'au moins une portion des granulats. La température à
laquelle les granulats de ladite portion de granulats doivent être amenés pour être séchés peut alors avantageusement être diminuée. Ceci réduit encore davantage le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention. De façon avantageuse, les granulats de ladite portion de granulats ne sont pas chauffés, une partie suffisante de l'humidité des granulats de ladite portion de granulats étant absorbée par le polymère superabsorbant. Les granulats de ladite portion de granulats à
température ambiante sont alors mélangés avec le liant hydrocarboné chauffé.
Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans au moins l'une des industries suivantes : l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers) et l'ensemble des marchés de la construction et de l'étanchéité (bâtiment ou génie civil), de la route ou des bardeaux de toiture.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratif et non limitatif qui vont suivre.
Par l'expression liant hydrocarboné , on entend selon la présente invention une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, très visqueuse voire solide à
la température ambiante. Un liant hydrocarboné selon l'invention peut par exemple être du bitume naturel ou du bitume brut dérivé du pétrole (bitumes purs NF EN 12591, bitumes spéciaux de grade dur)> NF EN 13924, etc.). Les liants hydrocarbonés selon
L'invention offre au moins l'un des avantages suivants :
-la température à laquelle le liant hydrocarboné est chauffé lorsqu'il est mis en contact avec les granulats peut être diminuée sans dégrader la fluidité du liant hydrocarboné chauffé ;
-le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention peut être réduit ;
-l'émission de vapeurs ou d'aérosols lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée selon l'invention est réduite ;
-la quantité de matière sèche du polymère superabsorbant ajoutée à la composition hydrocarbonée est faible ;
-le procédé selon l'invention n'a pas d'influence négative sur les propriétés d'usage des compositions hydrocarbonées.
Avantageusement, le polymère superabsorbant peut, en outre, être utilisé pour absorber l'humidité d'au moins une portion des granulats. La température à
laquelle les granulats de ladite portion de granulats doivent être amenés pour être séchés peut alors avantageusement être diminuée. Ceci réduit encore davantage le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention. De façon avantageuse, les granulats de ladite portion de granulats ne sont pas chauffés, une partie suffisante de l'humidité des granulats de ladite portion de granulats étant absorbée par le polymère superabsorbant. Les granulats de ladite portion de granulats à
température ambiante sont alors mélangés avec le liant hydrocarboné chauffé.
Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans au moins l'une des industries suivantes : l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers) et l'ensemble des marchés de la construction et de l'étanchéité (bâtiment ou génie civil), de la route ou des bardeaux de toiture.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratif et non limitatif qui vont suivre.
Par l'expression liant hydrocarboné , on entend selon la présente invention une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, très visqueuse voire solide à
la température ambiante. Un liant hydrocarboné selon l'invention peut par exemple être du bitume naturel ou du bitume brut dérivé du pétrole (bitumes purs NF EN 12591, bitumes spéciaux de grade dur)> NF EN 13924, etc.). Les liants hydrocarbonés selon
4 l'invention comprennent également les liants dits verts car issus de matières végétales, comme par exemple l'huile de colza. Les liants hydrocarbonés selon l'invention comprennent également les bitumes modifiés. Les bitumes modifiés sont des liants hydrocarbonés à base de bitume dont les propriétés ont été modifiées par l'emploi d'un agent chimique qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la structure chimique et les propriétés physiques et mécaniques. Il s'agit, par exemple, des bitumes modifiés décrits dans la norme NF EN 14023.
Par l'expression granulats , on entend selon la présente invention des sables et/ou des gravillons et/ou des graves et/ou des fines (voir les normes XP P
18545 et NF
EN 13043). Il peut s'agir de granulats issus de carrières ou de matériaux recyclés (des fraisats par exemple) ou de granulats artificiels.
Par l'expression composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé , on entend selon la présente invention une composition comprenant au moins un liant hydrocarboné et des granulats, comme par exemple du béton bitumineux, des graves-bitumes ou de l'asphalte, dont la fabrication requiert le chauffage du liant hydrocarboné.
Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des additifs usuels, comme par exemple des dopes d'adhésivité
ou des fibres (en verre, en cellulose ou en amiante, par exemple). Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des matériaux recyclés, comme par exemple des bardeaux de toiture, des fraisats, du verre ou du béton.
Par l'expression polymère superabsorbant , ou SAP (acronyme anglais pour Superabsorbant Polymer), on entend selon la présente invention un polymère qui peut absorber et retenir au moins 2 fois son poids d'eau déionisée et distillée. Des exemples de polymères superabsorbants sont notamment décrits dans l'ouvrage intitulé
Absorbent polymer technology, Studies in Polymer Science 8 de L. Brannon-Pappas et R. Harland, édition Elsevier, 1990.
La présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné
chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
Le polymère superabsorbant comportant de l'eau libère au moins une partie de l'eau qu'il contient lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné
chauffé, notamment en raison des températures élevées. L'eau libérée augmente la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Une explication serait qu'il se produit un effet de moussage du liant hydrocarboné en raison de la transformation de l'eau contenue dans le polymère superabsorbant en vapeur d'eau. De préférence, la libération de vapeur d'eau par le polymère superabsorbant se réalise progressivement pendant le mélange du liant hydrocarboné et des granulats. Le liant hydrocarboné est donc moins visqueux sur une plus longue période sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la température du liant
Par l'expression granulats , on entend selon la présente invention des sables et/ou des gravillons et/ou des graves et/ou des fines (voir les normes XP P
18545 et NF
EN 13043). Il peut s'agir de granulats issus de carrières ou de matériaux recyclés (des fraisats par exemple) ou de granulats artificiels.
Par l'expression composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé , on entend selon la présente invention une composition comprenant au moins un liant hydrocarboné et des granulats, comme par exemple du béton bitumineux, des graves-bitumes ou de l'asphalte, dont la fabrication requiert le chauffage du liant hydrocarboné.
Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des additifs usuels, comme par exemple des dopes d'adhésivité
ou des fibres (en verre, en cellulose ou en amiante, par exemple). Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des matériaux recyclés, comme par exemple des bardeaux de toiture, des fraisats, du verre ou du béton.
Par l'expression polymère superabsorbant , ou SAP (acronyme anglais pour Superabsorbant Polymer), on entend selon la présente invention un polymère qui peut absorber et retenir au moins 2 fois son poids d'eau déionisée et distillée. Des exemples de polymères superabsorbants sont notamment décrits dans l'ouvrage intitulé
Absorbent polymer technology, Studies in Polymer Science 8 de L. Brannon-Pappas et R. Harland, édition Elsevier, 1990.
La présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné
chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
Le polymère superabsorbant comportant de l'eau libère au moins une partie de l'eau qu'il contient lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné
chauffé, notamment en raison des températures élevées. L'eau libérée augmente la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Une explication serait qu'il se produit un effet de moussage du liant hydrocarboné en raison de la transformation de l'eau contenue dans le polymère superabsorbant en vapeur d'eau. De préférence, la libération de vapeur d'eau par le polymère superabsorbant se réalise progressivement pendant le mélange du liant hydrocarboné et des granulats. Le liant hydrocarboné est donc moins visqueux sur une plus longue période sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la température du liant
5 hydrocarboné pour en augmenter la fluidité. En raison du fait que la fluidité
de la composition hydrocarbonée obtenue est améliorée, la composition hydrocarbonée a une capacité à être mise en oeuvre et compactée de façon adéquate qui ne pourrait généralement être obtenue qu'à des températures plus élevées. La baisse de températures peut être supérieure à 30 C.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse de polymère superabsorbant est compris de 10 à 100, de préférence supérieur de 20 à 80.
Le polymère superabsorbant peut avoir une capacité maximale d'absorption d'eau jusqu'à 1000 fois son propre poids (soit jusqu'à 1000 g d'eau absorbée par gramme de polymère absorbant), de préférence jusqu'à 500 fois son propre poids, et en particulier jusqu'à 200 fois son propre poids. Ces caractéristiques d'absorption d'eau s'entendent dans les conditions normales de température (25 C) et de pression (760 mm Hg soit 100000 Pa) et pour de l'eau distillée et déionisée.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse maximale d'eau pouvant être absorbée par le polymère superabsorbant est supérieur à 10 %, de préférence supérieur à 20 %, encore plus préférentiellement supérieur à 30 %.
L'eau absorbée par le superabsorbant peut être peu chargée en électrolytes ou le polymère superabsorbant peut être peu sensible aux électrolytes présents dans l'eau absorbée. Dans ce dernier cas, l'eau peut être de l'eau du réseau de distribution d'eau courante ou de l'eau de pluie. A titre d'exemple, le titre hydrotimétrique ou dureté de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est inférieur à 35 degrés français, de préférence inférieur à 25 degrés français, encore plus préférentiellement 15 degrés français.
Le polymère superabsorbant peut être réalisé en utilisant l'un des procédés de polymérisation suivants : polymérisation en suspension inverse, polymérisation en gel ou polymérisation en masse.
Les polymères superabsorbants utilisables peuvent être des homopolymères ou copolymères réticulés de type hydro-rétenteurs, à base notamment :
-d'un ou de plusieurs des monomères ci-après :
-monomères non ioniques : acrylamide, méthacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, vinylacétate, alcool vinylique, esters acrylate, alcool allylique
de la composition hydrocarbonée obtenue est améliorée, la composition hydrocarbonée a une capacité à être mise en oeuvre et compactée de façon adéquate qui ne pourrait généralement être obtenue qu'à des températures plus élevées. La baisse de températures peut être supérieure à 30 C.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse de polymère superabsorbant est compris de 10 à 100, de préférence supérieur de 20 à 80.
Le polymère superabsorbant peut avoir une capacité maximale d'absorption d'eau jusqu'à 1000 fois son propre poids (soit jusqu'à 1000 g d'eau absorbée par gramme de polymère absorbant), de préférence jusqu'à 500 fois son propre poids, et en particulier jusqu'à 200 fois son propre poids. Ces caractéristiques d'absorption d'eau s'entendent dans les conditions normales de température (25 C) et de pression (760 mm Hg soit 100000 Pa) et pour de l'eau distillée et déionisée.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse maximale d'eau pouvant être absorbée par le polymère superabsorbant est supérieur à 10 %, de préférence supérieur à 20 %, encore plus préférentiellement supérieur à 30 %.
L'eau absorbée par le superabsorbant peut être peu chargée en électrolytes ou le polymère superabsorbant peut être peu sensible aux électrolytes présents dans l'eau absorbée. Dans ce dernier cas, l'eau peut être de l'eau du réseau de distribution d'eau courante ou de l'eau de pluie. A titre d'exemple, le titre hydrotimétrique ou dureté de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est inférieur à 35 degrés français, de préférence inférieur à 25 degrés français, encore plus préférentiellement 15 degrés français.
Le polymère superabsorbant peut être réalisé en utilisant l'un des procédés de polymérisation suivants : polymérisation en suspension inverse, polymérisation en gel ou polymérisation en masse.
Les polymères superabsorbants utilisables peuvent être des homopolymères ou copolymères réticulés de type hydro-rétenteurs, à base notamment :
-d'un ou de plusieurs des monomères ci-après :
-monomères non ioniques : acrylamide, méthacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, vinylacétate, alcool vinylique, esters acrylate, alcool allylique
6 -monomères possédant une fonction carboxylique : acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs sels -monomères possédant une fonction acide sulfonique : acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels -monomères cationiques de type dialkylaminoalkyl (méth)acrylate, dialkylaminoalkyl (méth)acrylamide, diallylamine, méthyldiallylamine et = leurs sels d'ammonium quaternaire ou d'acides -et d'un ou de plusieurs des réticulants ci-après, comme le méthylène bisacrylamide (MBA), l'éthylène glycol di-acrylate, le polyéthylène glycol diméthacrylate, le diacrylamide, le cyanométhylacrylate, le vinyloxyéthylacrylate ou méthacrylate et le formaldéhyde, le glyoxal, les composés de la famille des diglycidyléther comme par exemple l'éthylèneglycoldiglycidyléther, ou des époxy, ou des sels métalliques.
Les polymères superabsorbants peuvent être en particulier choisis parmi :
-les polymères résultants de la polymérisation avec réticulation partielle de monomères à insaturation éthylénique hydrosolubles, tels que les polymères acryliques ou vinyliques, en particulier les polyacrylates réticulés et neutralisés ;
-les amidons greffés polyacrylates ;
-les copolymères acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ;
-les amidons greffés acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ou de potassium ;
-les sels de sodium ou de potassium de carboxyméthylcellulose ;
-les sels d'acide polyaspartique réticulés ;
-les sels d'acide polyglutamique réticulés ;
-et leurs mélanges.
En particulier, on peut utiliser comme SAP un composé choisi parmi :
-les polyacrylates de sodium ou de potassium réticulés commercialisés sous les dénominations FLOSORBmc (SNF), FAVORmc (Stockhausen) ou HYSORBme (BASF) ;
-le copolymère réticulé d'acide acrylique et d'acrylate de sodium commercialisé
sous la dénomination AQUAKEEPmc (Arkema) ; ou -les copolymères réticulés acrylamide/acrylate de sodium ou de potassium commercialisés sous les dénominations AQUASORBmc (SNF) ou STOCKOSORBmc (Stockhausen).
En particulier le polymère superabsorbant comprend un polymère acrylate et/ou méthacrylate.
6a Le polymère superabsorbant peut comprendre des additions sous la forme de particules, ou charges, comprenant, par exemple, de la zéolite, des argiles ou des silicates.
Les polymères superabsorbants peuvent être en particulier choisis parmi :
-les polymères résultants de la polymérisation avec réticulation partielle de monomères à insaturation éthylénique hydrosolubles, tels que les polymères acryliques ou vinyliques, en particulier les polyacrylates réticulés et neutralisés ;
-les amidons greffés polyacrylates ;
-les copolymères acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ;
-les amidons greffés acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ou de potassium ;
-les sels de sodium ou de potassium de carboxyméthylcellulose ;
-les sels d'acide polyaspartique réticulés ;
-les sels d'acide polyglutamique réticulés ;
-et leurs mélanges.
En particulier, on peut utiliser comme SAP un composé choisi parmi :
-les polyacrylates de sodium ou de potassium réticulés commercialisés sous les dénominations FLOSORBmc (SNF), FAVORmc (Stockhausen) ou HYSORBme (BASF) ;
-le copolymère réticulé d'acide acrylique et d'acrylate de sodium commercialisé
sous la dénomination AQUAKEEPmc (Arkema) ; ou -les copolymères réticulés acrylamide/acrylate de sodium ou de potassium commercialisés sous les dénominations AQUASORBmc (SNF) ou STOCKOSORBmc (Stockhausen).
En particulier le polymère superabsorbant comprend un polymère acrylate et/ou méthacrylate.
6a Le polymère superabsorbant peut comprendre des additions sous la forme de particules, ou charges, comprenant, par exemple, de la zéolite, des argiles ou des silicates.
7 PCT/FR2010/052086 Un traitement supplémentaire du polymère superabsorbant peut être réalisé pour lui apporter des propriétés supplémentaires. Il s'agit, par exemple, d'un traitement pour améliorer la compatibilité du polymère superabsorbant avec le liant hydrocarboné. De préférence, une fois que le polymère superabsorbant a libéré l'eau qu'il contient au contact du liant hydrocarboné, sa capacité à absorber de l'eau est réduite. A
cette fin, le polymère superabsorbant peut être adapté à réticuler à haute température. De ce fait, lorsque le polymère superabsorbant est mis au contact du liant hydrocarboné
chauffé, le polymère superabsorbant libère l'eau qu'il contient et parallèlement le niveau de réticulation du polymère augmente de sorte que la capacité d'absorption d'eau du polymère par la suite est réduite.
De préférence, la concentration du polymère superabsorbant par rapport au poids du liant hydrocarboné chauffé est inférieure à 5 'Yo, en particulier inférieure à 3 %, de préférence inférieure à 2 ')/0.
De préférence, le liant hydrocarboné est un bitume.
De préférence, le diamètre maximal des granulats est inférieur ou égal à 30 mm, de préférence inférieur ou égal à 20 mm, avantageusement inférieur ou égal à
15 mm.
De préférence, le polymère superabsorbant est mélangé au liant hydrocarboné
alors qu'il comprend une quantité d'eau de 1 à 1000 fois le poids du polymère superabsorbant.
La zéolite est un matériau qui peut généralement contenir jusqu'à 0,2 fois son poids en eau, c'est-à-dire une quantité d'eau nettement inférieure à la quantité d'eau que peut contenir un polymère superabsorbant. Pour l'introduction d'une même quantité
d'eau dans la composition hydrocarbonée, la quantité de matière sèche du polymère absorbant selon l'invention à introduire dans la composition hydrocarbonée est beaucoup plus faible que la quantité de zéolite. La présente invention permet donc de modifier le moins possible la formulation d'origine de la composition hydrocarbonée. En outre, même si le coût de revient du polymère superabsorbant peut être plus élevé que le coût de revient de la zéolite, l'utilisation d'une quantité de polymère superabsorbant beaucoup plus faible que la quantité de zéolite (pour l'ajout d'une même quantité d'eau) fait que le coût de revient de la fabrication de la composition hydrocarbonée avec utilisation de polymère superabsorbant selon l'invention est plus faible que le coût de revient d'un procédé avec ajout de zéolite.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ; et (b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit au moins un liant hydrocarboné.
cette fin, le polymère superabsorbant peut être adapté à réticuler à haute température. De ce fait, lorsque le polymère superabsorbant est mis au contact du liant hydrocarboné
chauffé, le polymère superabsorbant libère l'eau qu'il contient et parallèlement le niveau de réticulation du polymère augmente de sorte que la capacité d'absorption d'eau du polymère par la suite est réduite.
De préférence, la concentration du polymère superabsorbant par rapport au poids du liant hydrocarboné chauffé est inférieure à 5 'Yo, en particulier inférieure à 3 %, de préférence inférieure à 2 ')/0.
De préférence, le liant hydrocarboné est un bitume.
De préférence, le diamètre maximal des granulats est inférieur ou égal à 30 mm, de préférence inférieur ou égal à 20 mm, avantageusement inférieur ou égal à
15 mm.
De préférence, le polymère superabsorbant est mélangé au liant hydrocarboné
alors qu'il comprend une quantité d'eau de 1 à 1000 fois le poids du polymère superabsorbant.
La zéolite est un matériau qui peut généralement contenir jusqu'à 0,2 fois son poids en eau, c'est-à-dire une quantité d'eau nettement inférieure à la quantité d'eau que peut contenir un polymère superabsorbant. Pour l'introduction d'une même quantité
d'eau dans la composition hydrocarbonée, la quantité de matière sèche du polymère absorbant selon l'invention à introduire dans la composition hydrocarbonée est beaucoup plus faible que la quantité de zéolite. La présente invention permet donc de modifier le moins possible la formulation d'origine de la composition hydrocarbonée. En outre, même si le coût de revient du polymère superabsorbant peut être plus élevé que le coût de revient de la zéolite, l'utilisation d'une quantité de polymère superabsorbant beaucoup plus faible que la quantité de zéolite (pour l'ajout d'une même quantité d'eau) fait que le coût de revient de la fabrication de la composition hydrocarbonée avec utilisation de polymère superabsorbant selon l'invention est plus faible que le coût de revient d'un procédé avec ajout de zéolite.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ; et (b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit au moins un liant hydrocarboné.
8 Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(c) réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ; et (d) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (c) avec ledit au moins un liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant.
Le mélange des granulats et du polymère superabsorbant peut être effectué par simple pulvérisation ou aspersion du polymère superabsorbant sur les granulats et/ou par simple mélange des granulats et du polymère superabsorbant.
De préférence, le procédé comprend l'étape préalable de mise en contact d'au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant avec de l'eau. Le polymère superabsorbant peut alors avoir la consistance d'un gel ou d'une poudre plus ou moins humide. Le polymère superabsorbant est alors mélangé aux granulats et/ou au liant hydrocarboné sous cette forme.
Selon une variante, les granulats traités selon le procédé de l'invention peuvent ne pas comprendre tous les granulats de la composition hydrocarbonée. En effet, le traitement de seulement une partie ou de seulement quelques fractions de granulats peut être suffisant pour obtenir l'effet souhaité d'amélioration de la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Selon une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les sables sont traités. Selon encore une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les gravillons sont traités. Selon encore une autre variante de l'invention, seules les fines sont traitées.
De préférence, le procédé comprend une étape de séchage des granulats avant l'étape de mélange des granulats avec le liant hydrocarboné, le polymère superabsorbant étant mélangé aux granulats avant l'étape de séchage. Le polymère superabsorbant peut alors être utilisé pour réduire l'humidité de la totalité
ou d'une partie des granulats avant l'opération de séchage. L'énergie nécessaire au séchage et au chauffage des granulats peut alors être diminuée. Dans ce cas, le polymère superabsorbant n'a de préférence pas encore absorbé d'eau lorsqu'il est mélangé aux granulats. Il se présente alors avantageusement sous forme solide, sous la forme d'une poudre, de particules ou de granules. Les granules peuvent avoir, en l'absence d'absorption d'eau par le polymère superabsorbant, un diamètre moyen de l'ordre de 0,1 pm à 1000 pm.
De préférence, au moins une partie des granulats mélangés avec le polymère superabsorbant n'est pas chauffée avant d'être mélangée avec le liant hydrocarboné
chauffé.
Avec un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé dans lequel de la zéolite contenant de l'eau est ajoutée à la
(c) réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ; et (d) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (c) avec ledit au moins un liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant.
Le mélange des granulats et du polymère superabsorbant peut être effectué par simple pulvérisation ou aspersion du polymère superabsorbant sur les granulats et/ou par simple mélange des granulats et du polymère superabsorbant.
De préférence, le procédé comprend l'étape préalable de mise en contact d'au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant avec de l'eau. Le polymère superabsorbant peut alors avoir la consistance d'un gel ou d'une poudre plus ou moins humide. Le polymère superabsorbant est alors mélangé aux granulats et/ou au liant hydrocarboné sous cette forme.
Selon une variante, les granulats traités selon le procédé de l'invention peuvent ne pas comprendre tous les granulats de la composition hydrocarbonée. En effet, le traitement de seulement une partie ou de seulement quelques fractions de granulats peut être suffisant pour obtenir l'effet souhaité d'amélioration de la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Selon une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les sables sont traités. Selon encore une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les gravillons sont traités. Selon encore une autre variante de l'invention, seules les fines sont traitées.
De préférence, le procédé comprend une étape de séchage des granulats avant l'étape de mélange des granulats avec le liant hydrocarboné, le polymère superabsorbant étant mélangé aux granulats avant l'étape de séchage. Le polymère superabsorbant peut alors être utilisé pour réduire l'humidité de la totalité
ou d'une partie des granulats avant l'opération de séchage. L'énergie nécessaire au séchage et au chauffage des granulats peut alors être diminuée. Dans ce cas, le polymère superabsorbant n'a de préférence pas encore absorbé d'eau lorsqu'il est mélangé aux granulats. Il se présente alors avantageusement sous forme solide, sous la forme d'une poudre, de particules ou de granules. Les granules peuvent avoir, en l'absence d'absorption d'eau par le polymère superabsorbant, un diamètre moyen de l'ordre de 0,1 pm à 1000 pm.
De préférence, au moins une partie des granulats mélangés avec le polymère superabsorbant n'est pas chauffée avant d'être mélangée avec le liant hydrocarboné
chauffé.
Avec un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé dans lequel de la zéolite contenant de l'eau est ajoutée à la
9 composition hydrocarbonée, la zéolite ne peut pas être utilisée pour réduire l'humidité
des granulats, la zéolite n'ayant pas une capacité d'absorption de l'humidité
avoisinante.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(e) introduire lesdits granulats dans un mélangeur ;
(f) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et (g) introduire ledit au moins un polymère superabsorbant dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(h) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant afin que le polymère superabsorbant absorbe de l'eau du mélange desdits granulats ;
(i) sécher le mélange desdits granulats et de la partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau afin que ledit au moins un polymère superabsorbant conserve une partie de l'eau absorbée à l'étape (h) (j) introduire lesdits granulats et une première partie dudit au moins un polymère superabsordant obtenus à l'étape (i) dans un second mélangeur ;
(k) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et (I) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(m) réaliser un mélange dudit liant hydrocarboné et dudit au moins un polymère superabsorbant; et (n) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (m) avec lesdits granulats.
Comme cela a été décrit précédemment, le polymère superabsorbant peut être utilisé sous forme de poudre ou de granules, lorsqu'il n'a pas ou peu absorbé
d'eau, ou peut être utilisé sous la forme de gel ou de poudre plus ou moins humide lorsqu'il a absorbé de grandes quantités d'eau. Le polymère superabsorbant peut être stocké dans un silo fixe ou mobile, d'où il est introduit dans le mélangeur par l'intermédiaire d'un dispositif de transport comme un convoyeur à vis ou à air comprimé, après avoir été
pesé.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
9a les figures 1 à 5 illustrent, sous la forme de schémas par blocs, des exemples de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée selon l'invention ;
la figure 6 représente des courbes granulométriques de superabsorbants en poudre ;
la figure 7 représente des courbes d'évolution des masses de deux superabsorbants contenant de l'eau et placés dans une étuve ;
la figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'échantillon de sable humide en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon ; et la figure 9 représente des courbes d'évolution du pourcentage de vides d'enrobés 5 bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations.
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures.
La figure 1 illustre, sous la forme d'un schéma par blocs, un premier exemple de
des granulats, la zéolite n'ayant pas une capacité d'absorption de l'humidité
avoisinante.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(e) introduire lesdits granulats dans un mélangeur ;
(f) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et (g) introduire ledit au moins un polymère superabsorbant dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(h) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant afin que le polymère superabsorbant absorbe de l'eau du mélange desdits granulats ;
(i) sécher le mélange desdits granulats et de la partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau afin que ledit au moins un polymère superabsorbant conserve une partie de l'eau absorbée à l'étape (h) (j) introduire lesdits granulats et une première partie dudit au moins un polymère superabsordant obtenus à l'étape (i) dans un second mélangeur ;
(k) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et (I) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(m) réaliser un mélange dudit liant hydrocarboné et dudit au moins un polymère superabsorbant; et (n) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (m) avec lesdits granulats.
Comme cela a été décrit précédemment, le polymère superabsorbant peut être utilisé sous forme de poudre ou de granules, lorsqu'il n'a pas ou peu absorbé
d'eau, ou peut être utilisé sous la forme de gel ou de poudre plus ou moins humide lorsqu'il a absorbé de grandes quantités d'eau. Le polymère superabsorbant peut être stocké dans un silo fixe ou mobile, d'où il est introduit dans le mélangeur par l'intermédiaire d'un dispositif de transport comme un convoyeur à vis ou à air comprimé, après avoir été
pesé.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
9a les figures 1 à 5 illustrent, sous la forme de schémas par blocs, des exemples de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée selon l'invention ;
la figure 6 représente des courbes granulométriques de superabsorbants en poudre ;
la figure 7 représente des courbes d'évolution des masses de deux superabsorbants contenant de l'eau et placés dans une étuve ;
la figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'échantillon de sable humide en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon ; et la figure 9 représente des courbes d'évolution du pourcentage de vides d'enrobés 5 bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations.
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures.
La figure 1 illustre, sous la forme d'un schéma par blocs, un premier exemple de
10 procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé, par exemple de l'asphalte coulé. Le premier exemple de procédé est adapté à la production de la composition hydrocarbonée par lots. La référence 10 désigne un site de production de granulats, par exemple une carrière. Les granulats produits sont transportés jusqu'à un premier mélangeur 12. Un réservoir 14 contenant un polymère absorbant, par exemple sous forme de poudre, est relié au mélangeur 12 par l'intermédiaire d'un système de convoyage. Les granulats sont mélangés au polymère superabsorbant dans le mélangeur 12. Le polymère superabsorbant absorbe l'humidité
des granulats. Le mélange granulats-polymère superabsorbant est transporté
jusqu'à un dispositif de séchage et de chauffage 16 dans lequel les granulats sont séchés et chauffés. L'énergie et/ou la durée de séchage et de chauffage des granulats peut être réduite par rapport à un séchage classique étant donné que l'humidité des granulats est diminuée. A titre d'exemple, les granulats sont amenés à une température de l'ordre de 80 C à 140 C. Le polymère superabsorbant conserve néanmoins, pendant l'opération de séchage, au moins en partie l'eau qu'il a absorbée. Si nécessaire, les granulats peuvent être triés selon leur granulométrie et stockés (référence 18). Les granulats sont alors fournis à un second mélangeur 20. A titre de variante, selon la composition hydrocarbonée à préparer, les granulats peuvent être fournis directement au mélangeur 20 après le dispositif de séchage 16 (flèche 22).
Dans le mélangeur 20, un liant hydrocarboné, par exemple du bitume, contenu dans un réservoir 24 à une température de l'ordre de 100 C à 200 C, est pulvérisé ou atomisé (flèche 26) dans le mélangeur 20. Un matériau de remplissage (en anglais filler) contenu dans un réservoir 28 peut être également pulvérisé dans le mélangeur (flèche 30). Le polymère superabsorbant libère au moins une partie de l'eau absorbée dans le mélangeur 20. Après une durée globale de plusieurs dizaines de secondes, par exemple 40 à 60 secondes, pendant laquelle les granulats, le polymère superabsorbant, éventuellement le filler, et le bitume sont mélangés, la composition hydrocarbonée est
des granulats. Le mélange granulats-polymère superabsorbant est transporté
jusqu'à un dispositif de séchage et de chauffage 16 dans lequel les granulats sont séchés et chauffés. L'énergie et/ou la durée de séchage et de chauffage des granulats peut être réduite par rapport à un séchage classique étant donné que l'humidité des granulats est diminuée. A titre d'exemple, les granulats sont amenés à une température de l'ordre de 80 C à 140 C. Le polymère superabsorbant conserve néanmoins, pendant l'opération de séchage, au moins en partie l'eau qu'il a absorbée. Si nécessaire, les granulats peuvent être triés selon leur granulométrie et stockés (référence 18). Les granulats sont alors fournis à un second mélangeur 20. A titre de variante, selon la composition hydrocarbonée à préparer, les granulats peuvent être fournis directement au mélangeur 20 après le dispositif de séchage 16 (flèche 22).
Dans le mélangeur 20, un liant hydrocarboné, par exemple du bitume, contenu dans un réservoir 24 à une température de l'ordre de 100 C à 200 C, est pulvérisé ou atomisé (flèche 26) dans le mélangeur 20. Un matériau de remplissage (en anglais filler) contenu dans un réservoir 28 peut être également pulvérisé dans le mélangeur (flèche 30). Le polymère superabsorbant libère au moins une partie de l'eau absorbée dans le mélangeur 20. Après une durée globale de plusieurs dizaines de secondes, par exemple 40 à 60 secondes, pendant laquelle les granulats, le polymère superabsorbant, éventuellement le filler, et le bitume sont mélangés, la composition hydrocarbonée est
11 extraite du mélangeur 20 (flèche 32). Le mélangeur 20 peut alors être rempli de nouveau de la manière décrite précédemment.
La figure 2 illustre un deuxième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, le premier mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué au niveau du mélangeur 20. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà absorbé de l'eau, est extrait d'un réservoir 33 par un dispositif de pesage 34 et est pulvérisé dans le mélangeur 20. Le dispositif de pesage 34 peut être intégré
au dispositif de convoyage du polymère superabsorbant du réservoir 33 au mélangeur 20.
La figure 3 illustre un troisième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, une partie des granulats produits par le site de production de granulats 10 sont fournis directement au dispositif de séchage et de chauffage 16 (flèche 35) et les granulats mélangés au polymère superabsorbant dans le mélangeur 12 sont fournis directement au second mélangeur 20 (flèche 36) sans passage par le dispositif de séchage et de chauffage 16. Selon une variante du troisième exemple de réalisation, le dispositif de séchage et de chauffage 16 n'est pas présent et tous les granulats sont mélangés au polymère superabsorbant dans le premier mélangeur 12 puis fournis au second mélangeur 20 à température ambiante.
La figure 4 illustre sous la forme d'un schéma par blocs un quatrième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, notamment de l'asphalte coulé. Le quatrième exemple de procédé est adapté à la production en continu de la composition hydrocarbonée. Dans ce cas, le dispositif de séchage 16 et le mélangeur 20 de la figure 1 sont remplacés par un dispositif de mélange et de séchage 40. Les granulats sont introduits à une extrémité (flèche 42) du dispositif de mélange et de séchage 40 pour être, dans un premier temps séchés dans le dispositif 40, et puis, dans un second temps, pour être recouvert de bitume. Le bitume est ajouté après le processus de séchage des granulats, par exemple par un processus de pulvérisation ou d'atomisation (flèche 43) depuis un réservoir 44. Un matériau de remplissage contenu dans un réservoir 46 peut être pulvérisé dans le dispositif 40. Après avoir enduit les granulats avec le bitume, la composition hydrocarbonée est retirée du dispositif 40 (flèche 48).
La figure 5 illustre un cinquième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au quatrième exemple de procédé, le mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué
au niveau du dispositif 40. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà
absorbé de l'eau, est extrait du réservoir 33 et est pulvérisé dans le dispositif 40. Le
La figure 2 illustre un deuxième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, le premier mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué au niveau du mélangeur 20. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà absorbé de l'eau, est extrait d'un réservoir 33 par un dispositif de pesage 34 et est pulvérisé dans le mélangeur 20. Le dispositif de pesage 34 peut être intégré
au dispositif de convoyage du polymère superabsorbant du réservoir 33 au mélangeur 20.
La figure 3 illustre un troisième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, une partie des granulats produits par le site de production de granulats 10 sont fournis directement au dispositif de séchage et de chauffage 16 (flèche 35) et les granulats mélangés au polymère superabsorbant dans le mélangeur 12 sont fournis directement au second mélangeur 20 (flèche 36) sans passage par le dispositif de séchage et de chauffage 16. Selon une variante du troisième exemple de réalisation, le dispositif de séchage et de chauffage 16 n'est pas présent et tous les granulats sont mélangés au polymère superabsorbant dans le premier mélangeur 12 puis fournis au second mélangeur 20 à température ambiante.
La figure 4 illustre sous la forme d'un schéma par blocs un quatrième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, notamment de l'asphalte coulé. Le quatrième exemple de procédé est adapté à la production en continu de la composition hydrocarbonée. Dans ce cas, le dispositif de séchage 16 et le mélangeur 20 de la figure 1 sont remplacés par un dispositif de mélange et de séchage 40. Les granulats sont introduits à une extrémité (flèche 42) du dispositif de mélange et de séchage 40 pour être, dans un premier temps séchés dans le dispositif 40, et puis, dans un second temps, pour être recouvert de bitume. Le bitume est ajouté après le processus de séchage des granulats, par exemple par un processus de pulvérisation ou d'atomisation (flèche 43) depuis un réservoir 44. Un matériau de remplissage contenu dans un réservoir 46 peut être pulvérisé dans le dispositif 40. Après avoir enduit les granulats avec le bitume, la composition hydrocarbonée est retirée du dispositif 40 (flèche 48).
La figure 5 illustre un cinquième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au quatrième exemple de procédé, le mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué
au niveau du dispositif 40. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà
absorbé de l'eau, est extrait du réservoir 33 et est pulvérisé dans le dispositif 40. Le
12 polymère superabsorbant peut être introduit dans le dispositif 40 avec le matériau remplissage, par exemple via un convoyeur à vis. Cette introduction commune est indiquée par la flèche en pointillés 50.
EXEMPLES
Dans l'exemple suivant, les matériaux utilisés sont disponibles auprès des fournisseurs suivants :
Superabsorbant FLOSETmc 60DB SNF Floerger Superabsorbant FLOSETmc 129XC SNF Floerger Sable 0/2 Carrière Le Tertre, Lafarge ou carrière Bréfauchet, Lafarge Sable 0/4 Carrière Bréfauchet, Lafarge Bitume Shell Gravillons 6/10 Carrière Bréfauchet, Lafarge ou carrière Cusset, Lafarge La figure 6 représente la courbe granulométrique Cl du superabsorbant FLOSETmc 60DB et la courbe granulométrique C2 du superabsorbant FLOSETmc 129X0. Le superabsorbant FLOSETmc 60DB est un polyacrylate et le superabsorbant FLOSETmc 129X0 est un copolymère acrylamide/acrylate.
Exemple 1 Un sable (sable 0/2 de la carrière Le Tertre) comprenant 10 % d'humidité a été
obtenu en mélangeant 3000 g de sable et 300 g d'eau dans un malaxeur Perriermc jusqu'à ce que le mélange soit homogène. Le mélange a été divisé en trois portions de 1100 g. La première portion de sable a été disposée dans un premier récipient fermé à
température ambiante. La deuxième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSETmc 60DB. La deuxième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSETmc 60DB a alors été disposée dans un deuxième récipient fermé à température ambiante. La troisième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSETmc 129X0. La troisième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSETmc 129XC a alors été disposée dans un troisième récipient fermé à température ambiante.
Un examen visuel et tactile de chaque portion a alors été réalisé. Le sable de la première portion est paru humide et a adhéré à la paroi du premier récipient.
Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la première portion dans sa main, du sable est resté collé
aux doigts de l'opérateur. Le sable de la deuxième portion a paru sec et n'a pas adhéré
à la paroi du deuxième récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la deuxième portion dans sa main, il n'y a pas eu de sable qui est resté collé aux doigts de l'opérateur. Le sable de la troisième portion a paru sec et n'a pas adhéré à
la paroi du
EXEMPLES
Dans l'exemple suivant, les matériaux utilisés sont disponibles auprès des fournisseurs suivants :
Superabsorbant FLOSETmc 60DB SNF Floerger Superabsorbant FLOSETmc 129XC SNF Floerger Sable 0/2 Carrière Le Tertre, Lafarge ou carrière Bréfauchet, Lafarge Sable 0/4 Carrière Bréfauchet, Lafarge Bitume Shell Gravillons 6/10 Carrière Bréfauchet, Lafarge ou carrière Cusset, Lafarge La figure 6 représente la courbe granulométrique Cl du superabsorbant FLOSETmc 60DB et la courbe granulométrique C2 du superabsorbant FLOSETmc 129X0. Le superabsorbant FLOSETmc 60DB est un polyacrylate et le superabsorbant FLOSETmc 129X0 est un copolymère acrylamide/acrylate.
Exemple 1 Un sable (sable 0/2 de la carrière Le Tertre) comprenant 10 % d'humidité a été
obtenu en mélangeant 3000 g de sable et 300 g d'eau dans un malaxeur Perriermc jusqu'à ce que le mélange soit homogène. Le mélange a été divisé en trois portions de 1100 g. La première portion de sable a été disposée dans un premier récipient fermé à
température ambiante. La deuxième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSETmc 60DB. La deuxième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSETmc 60DB a alors été disposée dans un deuxième récipient fermé à température ambiante. La troisième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSETmc 129X0. La troisième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSETmc 129XC a alors été disposée dans un troisième récipient fermé à température ambiante.
Un examen visuel et tactile de chaque portion a alors été réalisé. Le sable de la première portion est paru humide et a adhéré à la paroi du premier récipient.
Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la première portion dans sa main, du sable est resté collé
aux doigts de l'opérateur. Le sable de la deuxième portion a paru sec et n'a pas adhéré
à la paroi du deuxième récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la deuxième portion dans sa main, il n'y a pas eu de sable qui est resté collé aux doigts de l'opérateur. Le sable de la troisième portion a paru sec et n'a pas adhéré à
la paroi du
13 troisième récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la troisième portion dans sa main, il n'y a pas eu de sable qui est resté collé aux doigts de l'opérateur.
Les superabsorbants FLOSETmc 60DB et FLOSETmc 129XC ont donc absorbé au moins une partie de l'eau mélangée au sable des deuxième et troisième portions puisque le sable des deuxième et troisième portions s'est comporté comme un sable sec.
Exemple 2 Un premier gel a été préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSETmc 60DB avec 100 grammes d'eau. Le produit obtenu comprend donc environ 1 % en poids de superabsorbant. Une première capsule en aluminium a été remplie avec le premier gel jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier gel ait atteint 10 grammes. Un second gel a été
préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSETmc 129X0 avec 100 grammes d'eau. Une seconde capsule en aluminium a été remplie avec le second gel jusqu'à ce que le poids de la seconde capsule contenant le second gel ait atteint 10 grammes. La première capsule contenant le premier gel et la seconde capsule contenant le second gel ont été placées dans une étuve à 145 C. On a alors suivie l'évolution du poids des première et seconde capsules. Le tableau 1 suivant regroupe les valeurs mesurées.
Tableau 1 Instants de mesure en minute 0 15 30 45 60 75 90 105 Première capsule -FLOSETmc 60DB
Poids en gramme 9,99 4,47 1,57 1,19 1,18 1,18 1,17 1,17 Seconde capsule -FLOSETmc 129X0 Poids en gramme 10,03 5,81 2,88 1,56 1,17 1,17 1,17 1,17 La figure 7 représente la courbe d'évolution M1 de la masse de la première capsule contenant le superabsorbant FLOSETme 60DB et la courbe d'évolution M2 de la masse de la seconde capsule contenant le superabsorbant FLOSETmc 129X0.
Sachant que la masse des première et seconde capsules vides est d'environ 1,082 gramme, les courbes M1 et M2 montrent que l'eau contenue dans les premier et second gels est totalement évaporée. Les courbes M1 et M2 montrent, en outre, que le superabsorbant FLOSETmc 60DB libère l'eau qu'il contient plus rapidement que le superabsorbant
Les superabsorbants FLOSETmc 60DB et FLOSETmc 129XC ont donc absorbé au moins une partie de l'eau mélangée au sable des deuxième et troisième portions puisque le sable des deuxième et troisième portions s'est comporté comme un sable sec.
Exemple 2 Un premier gel a été préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSETmc 60DB avec 100 grammes d'eau. Le produit obtenu comprend donc environ 1 % en poids de superabsorbant. Une première capsule en aluminium a été remplie avec le premier gel jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier gel ait atteint 10 grammes. Un second gel a été
préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSETmc 129X0 avec 100 grammes d'eau. Une seconde capsule en aluminium a été remplie avec le second gel jusqu'à ce que le poids de la seconde capsule contenant le second gel ait atteint 10 grammes. La première capsule contenant le premier gel et la seconde capsule contenant le second gel ont été placées dans une étuve à 145 C. On a alors suivie l'évolution du poids des première et seconde capsules. Le tableau 1 suivant regroupe les valeurs mesurées.
Tableau 1 Instants de mesure en minute 0 15 30 45 60 75 90 105 Première capsule -FLOSETmc 60DB
Poids en gramme 9,99 4,47 1,57 1,19 1,18 1,18 1,17 1,17 Seconde capsule -FLOSETmc 129X0 Poids en gramme 10,03 5,81 2,88 1,56 1,17 1,17 1,17 1,17 La figure 7 représente la courbe d'évolution M1 de la masse de la première capsule contenant le superabsorbant FLOSETme 60DB et la courbe d'évolution M2 de la masse de la seconde capsule contenant le superabsorbant FLOSETmc 129X0.
Sachant que la masse des première et seconde capsules vides est d'environ 1,082 gramme, les courbes M1 et M2 montrent que l'eau contenue dans les premier et second gels est totalement évaporée. Les courbes M1 et M2 montrent, en outre, que le superabsorbant FLOSETmc 60DB libère l'eau qu'il contient plus rapidement que le superabsorbant
14 FLOSETmc 129XC. Le choix du superabsorbant peut donc être réalisé en tenant compte de la vitesse de libération de l'eau.
La première capsule contenant le premier superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la première capsule jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes.
On a observé visuellement que le premier superabsorbant a formé à nouveau un gel en absorbant la totalité de l'eau ajoutée.
La seconde capsule contenant le second superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la seconde capsule jusqu'à ce que la masse de la seconde capsule contenant le second superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes.
On a observé visuellement que le second superabsorbant n'a pas réabsorbé la totalité
de l'eau ajoutée, le mélange du second superabsorbant et de l'eau ayant un aspect visuel plus liquide que le second gel obtenu initialement.
Exemple 3 Des échantillons d'un sable (sable 0/4 de la carrière Bréfauchet) comprenant 2 %
en masse d'eau par rapport à la masse de sable ont été réalisés. Chaque échantillon comprend 20 grammes de sable humide recouvert de 15 grammes d'huile de paraffine.
Le premier échantillon a été réalisé sans ajout de superabsorbant FLOSETmc 60DB au sable. Les autres échantillons ont été réalisés en ajoutant une quantité
variable de superabsorbant FLOSETmc 60DB au sable (de 5 c'/D à 25 % en masse de polymère superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale).
Chaque échantillon a été introduit dans une étuve et maintenu pendant 40 minutes à 100 C. La masse de chaque échantillon a été mesurée toutes les deux minutes.
Pour chaque échantillon, on a déterminé l'évolution de la vitesse de diminution de la masse d'eau du sable ou vitesse d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute, en fonction du temps. Pour chaque échantillon, il en a été déduit la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute.
La figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon. Les points Pt représentent les valeurs qui ont été mesurées et la courbe C représente une courbe d'approximation polynomiale des points Pt.
La courbe C comprend une phase décroissante I suivie d'un palier II pendant lequel la vitesse maximale d'évaporation est sensiblement constante, suivie d'une phase III légèrement décroissante. Il est souhaitable que la vitesse maximale d'évaporation soit la plus faible possible ce qui se traduit par un relargage d'eau dans l'enrobé
bitumineux qui n'est pas très rapide lors de la mise en contact du bitume et du sable humide mais qui, au contraire, se prolonge dans le temps. Il est par ailleurs souhaitable que la quantité de polymère superabsorbant ajoutée au sable soit la plus faible possible. Le pourcentage en masse de superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale, qui permet l'obtention d'un compromis convenable entre ces deux contraintes est appelé
pourcentage optimum. Le pourcentage optimum de polymère superabsorbant 5 correspond au pourcentage de superabsorbant au début du palier II de la courbe C.
Le pourcentage optimum varie en fonction de la nature du sable, de la composition du liquide absorbé et de la nature du polymère superabsorbant.
Dans le présent exemple, le pourcentage optimum correspond à environ 15 % de superabsorbant en masse par rapport à la masse d'eau initiale contenue dans le sable.
10 Exemple 4 Du bitume PG58-28 a été chauffé à 145 C dans une étuve. La pale d'un agitateur a également été chauffée dans la même étuve. Un bécher de 500 ml a été placé
dans une autre étuve à 105 C. Des particules fines sont disposées dans une poêle placée sur une plaque chauffante. Les particules fines sont chauffées à une température de 90 C à
La première capsule contenant le premier superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la première capsule jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes.
On a observé visuellement que le premier superabsorbant a formé à nouveau un gel en absorbant la totalité de l'eau ajoutée.
La seconde capsule contenant le second superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la seconde capsule jusqu'à ce que la masse de la seconde capsule contenant le second superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes.
On a observé visuellement que le second superabsorbant n'a pas réabsorbé la totalité
de l'eau ajoutée, le mélange du second superabsorbant et de l'eau ayant un aspect visuel plus liquide que le second gel obtenu initialement.
Exemple 3 Des échantillons d'un sable (sable 0/4 de la carrière Bréfauchet) comprenant 2 %
en masse d'eau par rapport à la masse de sable ont été réalisés. Chaque échantillon comprend 20 grammes de sable humide recouvert de 15 grammes d'huile de paraffine.
Le premier échantillon a été réalisé sans ajout de superabsorbant FLOSETmc 60DB au sable. Les autres échantillons ont été réalisés en ajoutant une quantité
variable de superabsorbant FLOSETmc 60DB au sable (de 5 c'/D à 25 % en masse de polymère superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale).
Chaque échantillon a été introduit dans une étuve et maintenu pendant 40 minutes à 100 C. La masse de chaque échantillon a été mesurée toutes les deux minutes.
Pour chaque échantillon, on a déterminé l'évolution de la vitesse de diminution de la masse d'eau du sable ou vitesse d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute, en fonction du temps. Pour chaque échantillon, il en a été déduit la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute.
La figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon. Les points Pt représentent les valeurs qui ont été mesurées et la courbe C représente une courbe d'approximation polynomiale des points Pt.
La courbe C comprend une phase décroissante I suivie d'un palier II pendant lequel la vitesse maximale d'évaporation est sensiblement constante, suivie d'une phase III légèrement décroissante. Il est souhaitable que la vitesse maximale d'évaporation soit la plus faible possible ce qui se traduit par un relargage d'eau dans l'enrobé
bitumineux qui n'est pas très rapide lors de la mise en contact du bitume et du sable humide mais qui, au contraire, se prolonge dans le temps. Il est par ailleurs souhaitable que la quantité de polymère superabsorbant ajoutée au sable soit la plus faible possible. Le pourcentage en masse de superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale, qui permet l'obtention d'un compromis convenable entre ces deux contraintes est appelé
pourcentage optimum. Le pourcentage optimum de polymère superabsorbant 5 correspond au pourcentage de superabsorbant au début du palier II de la courbe C.
Le pourcentage optimum varie en fonction de la nature du sable, de la composition du liquide absorbé et de la nature du polymère superabsorbant.
Dans le présent exemple, le pourcentage optimum correspond à environ 15 % de superabsorbant en masse par rapport à la masse d'eau initiale contenue dans le sable.
10 Exemple 4 Du bitume PG58-28 a été chauffé à 145 C dans une étuve. La pale d'un agitateur a également été chauffée dans la même étuve. Un bécher de 500 ml a été placé
dans une autre étuve à 105 C. Des particules fines sont disposées dans une poêle placée sur une plaque chauffante. Les particules fines sont chauffées à une température de 90 C à
15 100 C contrôlée par un thermomètre sonde. Le bécher a été sorti de l'étuve, rempli de 100 ml de bitume chaud et enfoncé partiellement dans les particules fines pour assurer un chauffage homogène du bitume. La pale a été sortie de l'étuve, fixée à un agitateur et plongée dans le bitume. La pale a été mise en rotation à 300 tours par minutes. Une quantité de 2 grammes d'eau a été versée dans le bitume en une fois.
L'évaporation de l'eau au contact du bitume entraîne la formation d'une mousse de bitume.
L'agitation du bitume a été arrêtée 20 secondes après l'introduction de l'eau. Le volume de la mousse de bitume croit jusqu'à un volume maximal, se maintient au volume maximal puis décroît. L'instant auquel la mousse de bitume atteint le volume maximal a été
mesuré à
partir de l'instant d'ajout de l'eau. L'instant auquel le volume de la mousse de bitume commence à décroître depuis le volume maximal a été mesuré à partir de l'instant d'ajout de l'eau. La durée pendant laquelle le volume de la mousse de bitume reste maximal a été mesurée. Le rapport entre le volume initial de la mousse de bitume et le volume maximal de la mousse de bitume a été mesuré.
Le même essai a été répété à la différence que l'eau a été remplacée par du superabsorbant (FLOSETmc 60DB ou FLOSETme 129XC) ayant absorbé 2 grammes d'eau.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 suivant.
L'évaporation de l'eau au contact du bitume entraîne la formation d'une mousse de bitume.
L'agitation du bitume a été arrêtée 20 secondes après l'introduction de l'eau. Le volume de la mousse de bitume croit jusqu'à un volume maximal, se maintient au volume maximal puis décroît. L'instant auquel la mousse de bitume atteint le volume maximal a été
mesuré à
partir de l'instant d'ajout de l'eau. L'instant auquel le volume de la mousse de bitume commence à décroître depuis le volume maximal a été mesuré à partir de l'instant d'ajout de l'eau. La durée pendant laquelle le volume de la mousse de bitume reste maximal a été mesurée. Le rapport entre le volume initial de la mousse de bitume et le volume maximal de la mousse de bitume a été mesuré.
Le même essai a été répété à la différence que l'eau a été remplacée par du superabsorbant (FLOSETmc 60DB ou FLOSETme 129XC) ayant absorbé 2 grammes d'eau.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 suivant.
16 Tableau 2 Superabsorbant FLOSETmc FLOSETme FLOSETmc FLOSETle Quantité (mg) 130 330 130 330 Durée écoulée 49 26 29 50 49 jusqu'à l'obtention du volume maximal (s) Durée de maintien du 6 26 34 30 27 volume maximal (s) Rapport d'expansion 3,75 3 3,5 3,4 4,1 Il est souhaitable que la durée de maintien du volume maximal soit la plus importante possible et que le rapport d'expansion soit le plus important possible. Le rapport d'expansion de la mousse de bitume lorsque du superabsorbant ayant absorbé
de l'eau est ajouté au bitume est sensiblement analogue à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume. Toutefois, la durée de maintien du volume maximal de la mousse de bitume lorsque du superabsorbant ayant absorbé de l'eau est ajouté au bitume est supérieur d'au moins un facteur 4 à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume.
Exemple 5 Un enrobé bitumineux El du type BBM 0/10 a été réalisé selon la norme NF EN 12697-31. La formulation utilisée a été la suivante, les quantités étant exprimées en pourcentage en poids par rapport au poids total de l'enrobé bitumineux :
Matériau Quantité (%) Bitume 40/60 5,5 Gravillons 6/10 (carrière Bréfauchet) 58,5 Sable 0/2 (carrière Bréfauchet) 36 L'enrobé bitumineux El a été obtenu en mélangeant le bitume et les granulats chauffés à 165 C.
Des enrobés bitumineux E2, E3 et E4 ont été réalisés avec la même formulation que l'enrobé bitumineux El à la différence que du polymère superabsorbant FLOSETmc 60DB ayant absorbé de l'eau a été ajouté à l'enrobé bitumineux. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/50.
Les quantités d'eau apportées par le polymère superabsorbant aux enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 sont indiquées dans le tableau 3 suivant, la quantité d'eau étant exprimée par rapport à la masse de bitume :
de l'eau est ajouté au bitume est sensiblement analogue à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume. Toutefois, la durée de maintien du volume maximal de la mousse de bitume lorsque du superabsorbant ayant absorbé de l'eau est ajouté au bitume est supérieur d'au moins un facteur 4 à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume.
Exemple 5 Un enrobé bitumineux El du type BBM 0/10 a été réalisé selon la norme NF EN 12697-31. La formulation utilisée a été la suivante, les quantités étant exprimées en pourcentage en poids par rapport au poids total de l'enrobé bitumineux :
Matériau Quantité (%) Bitume 40/60 5,5 Gravillons 6/10 (carrière Bréfauchet) 58,5 Sable 0/2 (carrière Bréfauchet) 36 L'enrobé bitumineux El a été obtenu en mélangeant le bitume et les granulats chauffés à 165 C.
Des enrobés bitumineux E2, E3 et E4 ont été réalisés avec la même formulation que l'enrobé bitumineux El à la différence que du polymère superabsorbant FLOSETmc 60DB ayant absorbé de l'eau a été ajouté à l'enrobé bitumineux. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/50.
Les quantités d'eau apportées par le polymère superabsorbant aux enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 sont indiquées dans le tableau 3 suivant, la quantité d'eau étant exprimée par rapport à la masse de bitume :
17 Tableau 3 Enrobé bitumineux El E2 E3 E4 Quantité d'eau (1)/0 par rapport à la masse de bitume) 0 1 2 4 Les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 ont, en outre, été réalisés en mélangeant le bitume chauffé à 165 C et les granulats chauffés à 135 C.
Un essai de compactage selon la norme NF EN 12697-31 a été réalisé sur les enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire.
L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé
bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Il est préférable que le pourcentage de vides soit le plus faible possible. Pour l'enrobé bitumineux El, l'essai de compactage a été
réalisé
immédiatement après la réalisation de l'enrobé bitumineux. Pour les enrobés bitumineux E2, E3 et E4, l'essai de compactage a été réalisé après le maintien dans une étuve à
125 C pendant 30 minutes des enrobés bitumineux.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 sont indiqués dans le tableau 4 suivant :
Tableau 4 Volume de vides (`)/0) Nombre de girations El E2 E3 E4 1 21,6 21,8 21,8 21,5 10 15,0 14,7 14,9 14,8 40 9,8 9,2 9,7 9,3 60 8,4 7,6 8,1 7,9 80 7,4 6,5 7,1 6,8 100 6,6 5,6 6,3 6,1 120 6,0 5,1 5,7 5,4 200 4,4 3,6 4,2 3,9 Il apparaît que les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 qui ont été réalisés à une température de mélange de 135 C ont un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux El pour lequel la température de mélange est de 165 C.
Les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 selon l'invention, bien que réalisés à une température de mélange inférieure à la température de mélange d'un enrobé
bitumineux classique, ont une aptitude au compactage améliorée.
Un essai de compactage selon la norme NF EN 12697-31 a été réalisé sur les enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire.
L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé
bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Il est préférable que le pourcentage de vides soit le plus faible possible. Pour l'enrobé bitumineux El, l'essai de compactage a été
réalisé
immédiatement après la réalisation de l'enrobé bitumineux. Pour les enrobés bitumineux E2, E3 et E4, l'essai de compactage a été réalisé après le maintien dans une étuve à
125 C pendant 30 minutes des enrobés bitumineux.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux El, E2, E3 et E4 sont indiqués dans le tableau 4 suivant :
Tableau 4 Volume de vides (`)/0) Nombre de girations El E2 E3 E4 1 21,6 21,8 21,8 21,5 10 15,0 14,7 14,9 14,8 40 9,8 9,2 9,7 9,3 60 8,4 7,6 8,1 7,9 80 7,4 6,5 7,1 6,8 100 6,6 5,6 6,3 6,1 120 6,0 5,1 5,7 5,4 200 4,4 3,6 4,2 3,9 Il apparaît que les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 qui ont été réalisés à une température de mélange de 135 C ont un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux El pour lequel la température de mélange est de 165 C.
Les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 selon l'invention, bien que réalisés à une température de mélange inférieure à la température de mélange d'un enrobé
bitumineux classique, ont une aptitude au compactage améliorée.
18 Exemple 6 Un enrobé bitumineux E5 du type BBMA 0/10 a été réalisé selon la norme NF EN 12697-31. La formulation utilisée a été la suivante, les quantités étant exprimées en pourcentage en poids par rapport au poids total de l'enrobé bitumineux :
Matériau Quantité (%) Bitume 50/70 5 Gravillons 6/10 (carrière Cusset) 58 Sable 0/2 (carrière Bréfauchet) 37 L'enrobé bitumineux E5 a été obtenu en mélangeant le bitume chauffé à 150 C et les granulats chauffés à 145 C.
Un enrobé bitumineux E6 a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé
bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145 C;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante humidifié
avec 4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et -le bitume chauffé à 150 C.
Un enrobé bitumineux E7 selon la présente invention a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé bitumineux E6 à la différence que du polymère superabsorbant FLOSETmc 60DB est ajouté au sable 0/2. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/60.
L'enrobé bitumineux E7 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145 C;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante, comprenant le superabsorbant FLOSErc 60DB par rapport à la masse des 30 % de granulats et humidifié avec 4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et -le bitume chauffé à 150 C.
Des essais de compactage selon la norme NF EN 12697-31 ont été réalisés sur les enrobés bitumineux E5, E6 et E7 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire.
L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé
bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Les essais de compactage ont été réalisé
respectivement 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes après la réalisation de chaque enrobé bitumineux E5, E6 et E7, l'enrobé bitumineux E5 ayant été
maintenu
Matériau Quantité (%) Bitume 50/70 5 Gravillons 6/10 (carrière Cusset) 58 Sable 0/2 (carrière Bréfauchet) 37 L'enrobé bitumineux E5 a été obtenu en mélangeant le bitume chauffé à 150 C et les granulats chauffés à 145 C.
Un enrobé bitumineux E6 a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé
bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145 C;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante humidifié
avec 4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et -le bitume chauffé à 150 C.
Un enrobé bitumineux E7 selon la présente invention a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé bitumineux E6 à la différence que du polymère superabsorbant FLOSETmc 60DB est ajouté au sable 0/2. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/60.
L'enrobé bitumineux E7 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145 C;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante, comprenant le superabsorbant FLOSErc 60DB par rapport à la masse des 30 % de granulats et humidifié avec 4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et -le bitume chauffé à 150 C.
Des essais de compactage selon la norme NF EN 12697-31 ont été réalisés sur les enrobés bitumineux E5, E6 et E7 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire.
L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé
bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Les essais de compactage ont été réalisé
respectivement 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes après la réalisation de chaque enrobé bitumineux E5, E6 et E7, l'enrobé bitumineux E5 ayant été
maintenu
19 dans une étuve à 140 C entre les essais de compactage et les enrobés bitumineux E6 et E7 ayant été maintenus dans une étuve à 140 C entre les essais de compactage.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux E5, E6 et E7 sont indiqués dans le tableau 5 suivant :
Tableau 5 Volume de vides ( /0) Enrobé Nombre de bitumineux girations 15 min 30 min 45 min 60 min E5 1 23,65 23,50 23,34 23,11 17,16 17,00 16,84 16,47 40 12,27 12,11 11,96 11,65 100 9,30 9,13 8,97 8,64 200 7,34 7,14 6,94 6,59 E6 1 22,79 24,25 22,72 23,85 10 15,61 17,25 16,68 16,65 40 10,44 12,18 12,05 11,39 100 7,19 9,11 9,17 8,41 200 5,08 6,97 7,21 6,29 E7 1 23,25 23,41 23,04 22,85 10 16,13 16,41 16,00 15,78 40 10,98 11,25 10,94 10,79 100 8,00 8,12 7,79 7,73 200 5,88 6,00 5,59 5,65 La figure 9 représente des courbes d'évolution CE5, CE6 et CE7 du pourcentage de vides d'enrobés bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations. La courbe CE5 correspond à l'enrobé bitumineux E5, la 10 courbe CE6 correspond à l'enrobé bitumineux E6 et la courbe CE7 correspond à
l'enrobé bitumineux E7.
A 15 minutes, l'enrobé bitumineux E6, pour lequel une partie du sable est humidifiée et mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux E5 pour lequel la température de mélange est de 150 C. Toutefois, à 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé
bitumineux E6 a un pourcentage de vide analogue au pourcentage de vide de l'enrobé
bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 n'a dont une aptitude au compactage améliorée que lorsque le compactage est réalisé moins d'une demi-heure après la réalisation de l'enrobé
bitumineux.
A 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé bitumineux E7 selon l'invention comprenant du superabsorbant et pour lequel une partie du sable est humidifiée et 5 mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide des enrobés bitumineux E5 et E6. L'enrobé bitumineux E7 a donc une aptitude au compactage améliorée sur une durée qui correspond généralement à celle pendant laquelle le compactage de l'enrobé bitumineux est réalisé.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux E5, E6 et E7 sont indiqués dans le tableau 5 suivant :
Tableau 5 Volume de vides ( /0) Enrobé Nombre de bitumineux girations 15 min 30 min 45 min 60 min E5 1 23,65 23,50 23,34 23,11 17,16 17,00 16,84 16,47 40 12,27 12,11 11,96 11,65 100 9,30 9,13 8,97 8,64 200 7,34 7,14 6,94 6,59 E6 1 22,79 24,25 22,72 23,85 10 15,61 17,25 16,68 16,65 40 10,44 12,18 12,05 11,39 100 7,19 9,11 9,17 8,41 200 5,08 6,97 7,21 6,29 E7 1 23,25 23,41 23,04 22,85 10 16,13 16,41 16,00 15,78 40 10,98 11,25 10,94 10,79 100 8,00 8,12 7,79 7,73 200 5,88 6,00 5,59 5,65 La figure 9 représente des courbes d'évolution CE5, CE6 et CE7 du pourcentage de vides d'enrobés bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations. La courbe CE5 correspond à l'enrobé bitumineux E5, la 10 courbe CE6 correspond à l'enrobé bitumineux E6 et la courbe CE7 correspond à
l'enrobé bitumineux E7.
A 15 minutes, l'enrobé bitumineux E6, pour lequel une partie du sable est humidifiée et mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux E5 pour lequel la température de mélange est de 150 C. Toutefois, à 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé
bitumineux E6 a un pourcentage de vide analogue au pourcentage de vide de l'enrobé
bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 n'a dont une aptitude au compactage améliorée que lorsque le compactage est réalisé moins d'une demi-heure après la réalisation de l'enrobé
bitumineux.
A 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé bitumineux E7 selon l'invention comprenant du superabsorbant et pour lequel une partie du sable est humidifiée et 5 mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide des enrobés bitumineux E5 et E6. L'enrobé bitumineux E7 a donc une aptitude au compactage améliorée sur une durée qui correspond généralement à celle pendant laquelle le compactage de l'enrobé bitumineux est réalisé.
Claims (9)
1- Procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes de mise en contact d'au moins une partie d'au moins un polymère superabsorbant avec de l'eau, puis le mélange d'un liant hydrocarboné chauffé, de granulats et dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse de polymère superabsorbant est compris de 10 à
100, le polymère superabsorbant étant adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis en contact du liant hydrocarboné chauffé.
100, le polymère superabsorbant étant adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis en contact du liant hydrocarboné chauffé.
2- Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau; et (b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit liant hydrocarboné.
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau; et (b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit liant hydrocarboné.
3- Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
(a') réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau; et (b') mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a') avec ledit liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau.
(a') réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau; et (b') mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a') avec ledit liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau.
4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une étape de séchage des granulats précédant l'étape de mélange des granulats avec le liant hydrocarboné, le polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau étant mélangé aux granulats avant l'étape de séchage.
5- Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
(a) introduire lesdits granulats dans un mélangeur;
(b) asperger sur lesdits granulats ledit liant hydrocarboné; et (c) introduire ledit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
(a) introduire lesdits granulats dans un mélangeur;
(b) asperger sur lesdits granulats ledit liant hydrocarboné; et (c) introduire ledit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
6- Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
(a) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant afin que le polymère superabsorbant absorbe de l'eau du mélange desdits granulats;
(b) sécher le mélange desdits granulats et de la partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau afin que ledit au moins un = polymère superabsorbant conserve une partie de l'eau absorbée à l'étape (a);
(c) introduire lesdits granulats et une première partie dudit au moins un polymère superabsordant obtenus à l'étape (b) dans un second mélangeur;
(d) asperger sur lesdits granulats ledit liant hydrocarboné; et (e) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
(a) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant afin que le polymère superabsorbant absorbe de l'eau du mélange desdits granulats;
(b) sécher le mélange desdits granulats et de la partie dudit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau afin que ledit au moins un = polymère superabsorbant conserve une partie de l'eau absorbée à l'étape (a);
(c) introduire lesdits granulats et une première partie dudit au moins un polymère superabsordant obtenus à l'étape (b) dans un second mélangeur;
(d) asperger sur lesdits granulats ledit liant hydrocarboné; et (e) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
7- Composition hydrocarbonée fabriqué selon le procédé de la revendication 1, comprenant le liant hydrocarboné chauffé lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée, les granulats et au moins le polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse de polymère superabsorbant est compris de 10 à
100.
100.
8- Composition hydrocarbonée selon la revendication 7, dans laquelle le liant hydrocarboné comprend du bitume.
9- Composition hydrocarbonée selon la revendication 7, dans laquelle ledit au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau comprend un polymère acrylate et/ou méthacrylate.
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