Procédé de revêtement de matière particulaire par une matière bitumineuse
La présente invention a pour objet un procédé sle revêtement de matière particulaire par une matière bitumineuse. L'invention est utile pour tout procédé dans lequel une matière particulaire doit être revêtue par une matière bitumineuse et elle est particulièrement utile lorsque les particules doivent être agglomérées ensemble, la matière bitumineuse étant alors nécessai rement agglomérableb c'est-à-dire ayant un état collant tel que les particules adjacentes ayant chacune un revêtement adhérent de la matière bitumineuse s'agglo mètrent ensemble.
On sait très bien dans le métier quelles sont les qualités de matière bitumineuse aggloméra- ble, dans ce sens, dans les diverses conditions dans lesquelles on peut les utiliser. L'invention est particulièrement utile pour la formation d'une surface de matière particulaire agglomérée sur des routes, des chemins pour piétons, des pistes d'aérodrome, des pistes ou d'autres surfaces similaires où de bonnes qualités de roulement sont nécessaires.
Les surfaces finies usuelles sur des surfaces comprennent souvent un agrégat particulaire lié à une couche de matière bitu miteuse ou dispersée dans une matrice de matière bitumineuse. Agrégat dans la pressente demande signi fie des particules minérales, par exemple de granite, utilisées couramment pour la fabrication et l'entretien des routes.
Jusqu'à maintenant, les traitements usuels sur ces surfaces comprennent un revêtement à la surface ou l'utilisation de tapis de pierre revêtus. Le traitement de la surface a été appliqué avec succès dans le monde entier pendant de nombreuses années, en utilisant soit des liants chauds, soit des émulsions froides, ou plus récemment des émulsions cationiques chaudes : les intempéries, ou le mauvais traitement de ces matières peut provoquer une perte d'éclats de pierres de la surface, par exemple avec la rupture des pare-brise des automobiles qui s'ensuit. Le traitement de la surface consiste à pulvériser un liant bitumineux approprié à la surface de la route puis à y appliquer une seule couche d'éclat d'agrégat normalement de dimension uniforme.
Avec les appareils améliorés dont on dispose actuelle- ment pour étendre une surface, l'utilisation de couches de pierres revêtues a augmenté considérablement.
Cependant7 une place existe pour un traitement de la surface qui permet d'étaler une couche de pierre revêtue plus mince sur une route pour arrêter l'effritte- ment d'une surface existante et pour empêcher la perte en pierres, et aussi pour améliorer les qualités de roulement en fournissant un profilé plus régulier. Un tel traitement serait une alternative acceptable au traitement de la surface et aussi au revêtement dans les cas où seule une couche mince est nécessaire. Le procédé appelé slurry sealing en est un exemple.
On a utilisé beaucoup le slurry sealing pour le traitement des pistes d'aérodrome et avec un contrôle approprié il s'est montré efficace, mais tandis que sur les pistes d'aérodrome on peut interdire le trafic jusqu'à ce que le travail soit terminé et que les traitements de la surface ont pu se durcir complètement, la situation sur les voies publiques est que normalement on ne peut fermer celles-ci et tout empêchement au libre écoulement du trafic ne peut être toléré que s'il est assez court pour entre négligeablte.
Le procédé standard de slurry sealing des pistes d'aérodrome consiste à étendre à la surface de la piste un mélange d'agrégat fin trié (en général du calcaire et du sable de silice), une émulsion bitumineuse, de l'eau et de la chaux hydratée ou du ciment. Ce mélange peut être ajusté de manière qu'il s'étende facilement et avoir des propriétés rhéologiques telles qu'il se durcit en un gel après avoir été étendu et ne s'écoule pas, mais on obtient une surface résistante au trafic seulement lorsque substantiellement toute l'eau a été perdue par évaporation. Dans des zones froides et humides, une telle évaporations est lente et donc, ce procédé standard n'est pas approprié pour l'utilisation sur les voies publiques.
L'émulsion utilisée pour les procédés standard de slurry sealing et pour un grand nombre de procédés qui entraînent le revêtement d'une matière particulaire est une émulsion anionique complètement stable, telle que définie dans British Standard Specification No 434 (Class 3 Stable).
Les émulsions bitumineuses anioniques du commerce se partagent grosso modo en deux classes : labile et stable. Les émulsions labiles sont instables et se rompent dès que l'agrégat est mélangé à elles. Cependant, la matière bitumineuse ne se dépose pas de manière uniforme autour de l'agrégat ; au lieu de cela, il se forme des agglomérés de matière bitumineuse dans lesquels une certaine quantité d'agrégat particulaire est pris et un nombre considérable des particules de l'agré- gat restent non revêtues. On peut mélanger les émulsions stables avec de l'agrégat et généralement elles se rompent principalement par l'évaporation de l'eau de celles-ci.
Ainsi elles ne peuvent être utilisées que dans des conditions qui permettent une bonne évaporation et même lorsqu'on doit les laisser pendant plusieurs heures savant leur rupture et la formation d'une surface résistant à l'usure. Toute pluie qui tombe avant leur durcissement a tendance à les entrâîner.
Les émulsions labiles sont formées par la mise en dispersion de matière bitumineuse soit dans un alcali dilué, l'alcali réagissant avec les composants d'acide naphténique de la matière bitumineuse pour former des savons, soit dans une solution diluée de savon. Les émulsions stables sont généralement formées par la dispersion de matières bitumineuses dans de l'eau contenant des agents surfactifs bien plus forts, généralement des savons de résine ou des solutions de protéine, ou par l'addition de tels agents surfactifs à des émulsions labiles.
Des propositions ont été faites pour la préparation d'émulsions anioniques au moyen d'agents de dispersion autres que les savons ordinaires, que le savon de résine et les savons formés par la saponification de la matière bitumineuse. Des utilisations typiques de telles émulsions anioniques ont compris le traitement de feutres de toiture ou le liage de tapis de verre avec celles ci ; puis on permet à l'eau de s'évaporer ou à l'agrégat particulaire de revêtement de former un revêtement sur les particules d'agrégat de l'émulsion, puis on fait évaporer ou on permet à l'eau de s'évaporer pour permettre à la matière bitumineuse d'adhérer à l'agrégat.
D'après notre expérience, de telles émulsions n'ont pas eu une grande utilisation commerciale, probablement parce que les agents surfactifs sont généralement bien plus coûteux que les savons pour les utilisations conventionnelles et que l'on ne connaissait pas d'avantages suffisamment marqués pour compenser la dépense plus grande.
On a proposé des émulsions cationiques pour leur utilisation dans le procédé de slurry seal . Ces émulsions, dans leur forme la moins stable, revêtent les surfaces des pierres lorsqu'on les mélange avec elles, presque immédiatement au contact, de sorte que le mélange devient très difficile et il est pratiquement impossible de l'étendre, à moins que le liant de l'émulsion ait une viscosité faible.
Par l'augmentation de la quantité de surfactifs cationiques utilisés dans l'émulsion, ou par l'utilisation de surfactifs cationiques à tendance non ionique (par exemple des produits de condensation ci'oxyde d'éthylène avec des amines grasses ou des composés d'ammonium quaternaire), ou par l'utilisati- on d'un pré-mouillage de la pierre avec une solution aqueuse d'un surfactif cationique, on a trouvé qu'il est possible d'obtenir un temps de mélange plus long qui permet d'étendre celui-ci avant que le revêtement, et par conséquent la prise ou le durcissement ait lieu.
Cependant, un contrôle très soigneux du procédé est encore nécessaire pour assurer que le mélange ne se durcisse pas dans les mélangeurs mobiles utilisés, mais que le temps entre le revêtement et son durcissement à un état résistant au trafic soit aussi court que possible.
Même lorsque le durcissement semble avoir eu lieu avec des aslurry seals cationiques, il est souvent nécessaire de prévoir au moins 20 minutes additionnelles de durcissement pour obtenir la cohésion nécessaire de la masse avant que la surface puisse être mise en utili station.
Ainsi, les deux types connus de procédés de slurry sealing souffrent du grave désavantage que la surface revêtue doit être fermée à l'utilisation pendant des périodes de temps considérables. Des désavantages similaires existent pour les procédés connus de revêtements de matières particulaires, avec ou sans agglomération des particules revêtues.
Par exemple, dans les procédés usuels pour la préparation d'éclats d'agrégat non liés, s'écoulant librement, revêtus de matière bitumineuse, on applique l'émulsion sur les éclats et l'eau doit être alors séparée par évaporation du revêtement de l'émulsion avant que l'émulsion soit rompue et que la matière bitumineuse adhère eux éclats, Cette évaporation nécessite forcément un temps considérable ou bien nécessite un chauffage et le procédé est difficile à opérer et à contrôler.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients.
Conformément à l'invention, la matière particulaire est revêtue en mélangeant ensemble (1) la matière particulaire, (2) une émulsion alcaline aqueuse de matière bitumineuse avec une matière surfactive et (3) un agent désémulsifiant en quantité supérieure à celle nécessaire pour désémulsifier l'émulsion, la matière surfactive dans l'émulsion comprenant un agent surfactif constitué par un sulfonate organique présentant une liaison éther et étant tel, et les quantités de matières surfactives et d'eau étant telles, que l'émulsion se rompe rapidement lors du mélange, les particules étant alors revêtues individuellement de manière substantiellement uniforme avec la matière bitumineuse adhérente qui adhère aux particules, tandis qu'elles restent à l'in- térieur du milieu aqueux de l'émulsion.
Ainsi, la matière bitummeuse est déposée sur la matière particulaire tandis que cette cernière est encore à l'intérieur du milieu aqueux du mélange. le procédé ne dépend donc nullement de l'évaporation de l'eau pour provoquer la rupture de l'émulsion et pour former une couche fortement adhérente de matière bitumineuse sur la matière particulaire.
Une caractéristique essentielle des émulsions utilisées est qu'elles contiennent au moins un sulfonate organique présentant une liaison éther comme agent surfactif. D'autres agents surfactifs qui peuvent être présents comme partie de la matière surfactive peuvent être le ou les savons formés par la réaction des acides naphténiques dans la matière bitumineuse et de l'alcali dilué.
II est simple de déterminer les concentrations des divers composants de la matière surfactive qui sont ap propriées pour un procédé particulier ainsi que la quantité d'eau nécessaire pour obtenir un revêtement optimum dans tout procédé particulier. Les dispersions préférées sont exemptes d'agents dispersants argileux, car ceux-ci paraissent nuire au procédé.
Très généralement parlant, plus la quantité d'eau ou de matière surfactive ou des deux est grande, plus lentement l'émulsion se rompt : et inversément en utilisant des quantités plus faibles d'eau et/ou de matière surfactive, l'émulsion se rompt plus rapidement.
On peut obtenir de bons résultats en utilisant des émulsions obtenues par l'addition d'un ou de plusieurs sulfonates organiques seuls à l'une des émulsions labiles obtenues par la dispersion de matière bitumineuse dans de l'alcali dilué. Cependant, on obtient souvent de meilleurs résultats lorsqu'on remplace une partie du sulfonate par un autre agent surfactif. Cependant, les quantités de tout agent surfactif en plus des savons formés par la dispersion dans de l'alcali et les sulfonates organiques ne sont pas généralement telles qu'elles rendent l'émulsion stable comme il est défini dans B.
S. 434 Class 3. Ainsi par exemple, si on inclut un savon de résine comme agent surfactif, généralement il sera présent en une quantité bien moindre que celle présente dans les émulsions bitumineuses stables usuelles.
De préférence, nous diminuons la quantité de sulfonate utilisée en lui substituant en partie un agent surfactif non ionique. Des agents surfactifs non ioniques appropriés contiennent de grands groupes hydrophobes ainsi que des groupes hydrophiles non ioniques. On peut utiliser par exemple des amides d'acide gras à longue chaîne et des esters et des éthers à longue chai- ne d'alcool polyhydroxylique, par exemple le monostéarate de glycéryle, mais nous préférons utiliser des dérivés polyéthylèneoxy produits par la condensation d'oxyde d'éthylène avec des phénols, des alcools, des acides et des amines contenant un groupe gras ;
on préfère ceux ayant des alcoyles supérieurs phénols (c'est-à-dire ceux dans lesquels le groupe alcoyle contient 8 atomes de carbone ou plus), par exemple le nonyl phénol.
Des dérivés, par exemple du nonyl phénol, contiennent de préférence au moins 9 unités éthylèneoxy.
Pour n'importe quel dérivé alcoyl supérieur phénol, plus le nombre d'unités éthylèneoxy est grand, moins la quantité de matière nécessaire pour obtenir le même résultat est grande, c'est-à-dire un produit de condensation de nonyl phénol et d'oxyde d'éthylène contenant 50 restes moléculaires d'oxyde d'éthylène est plus efficace qu'un qui en contient 9.
Un autre agent surfactif que l'on peut inclure est un stabilisant à collöïde protecteur. Le stabilisant peut etre par exemple une protéine soluble dans l'eau ou un polymère synthétique tel que l'alcool polyvinylique.
Des matières contenant de la gélatine telles que la colle sont particulièrement pratiques et efficaces. Des savons de résine, tels que celui appelé savon de résine Vin- sol peuvent aussi être utilisés avec satisfaction ( Vin- sol est la marque de fabrique de la Hercules Powder
Company pour une résine formée à partir d'un extrait
des souches de pin à feuilles argentées).
On peut trouver, lorsque l'on utilise les quantités appropriées des divers agents surfactifs décrits ci-dessus pour l'utilisation dans l'invention, que l'eau libérée peut contenir un peu de matière bitumineuse dispersée en elle. Ainsi l'eau peut entre colorée.
Nous appelons ceci queue et nous trouvons que nous pouvons sub stantiellement éliminer cette queue en incluant aussi comme partie de la matière surfactive une oxyde d'amine aliphatique supérieure (c'est-à-dire une qui
contient 8 atomes de carbone ou plus). II est possible, en choisissant les quantités appropriées de cet agent surfactif et des autres agents surfactifs, de s'arranger à ce que de l'eau substantiellement limpide soit libérée dès la rupture de l'émulsion.
Des oxydes d'amine appropriées sont par exemple, les oxydes de trialcoylamine, et plus particulièrement l'oxyde de N,N'diméthyl-N-dodécylamine.
Un certain choix parmi les sulfonates organiques présentant une liaison éther peut être nécessaire pour que le sulfonate donne des résultats entièrement satisfaisants dans un cas particulier. Les sulfonates aromatiques substitués par un ou plusieurs groupes aliphatiques sont généralement préférés mais on peut utiliser des sulfonates aliphatiques. Les sulfonates organiques utilisés sont de préférence des disulfonates et de préférence des disulfonates aromatiques à substitution aliphatique. Nous trouvons en particulier que les sulfo- nates, de préférence les disulfonates, des éthers diphényliques ayant un substituant aliphatique donnent de bons résultats, des exemples sont ceux dans lesquels le groupe aliphatique est le groupe dodécyle.
Des exemples d'autres monosulfonates, de préférence des disulfonates, qui peuvent être utilisés sont ceux des éthers a7coylaryliques dans lesquels le groupe aryle est autre que le groupe phényle, d'éthers alcoylphényl benzyli quels, d'éthers polyétheraryliques, de composés aromatiques polyéther substitués, ainsi que des sulfonates d'alcoylaryle et des composés dans lesquels le groupe alcoyle est substitué par une alcanolamine. Un disulfonate que nous trouvons particulièrement utile est le sel disodique de l'acide diphényléther disulfonique 4-dodé- cvlé.
Les émulsions que l'on préfère sont obtenues à partir d'une émulsion bitumineuse labile obtenue par la dispersion d'une matière bitumineuse dans un alcali dilué et ayant généralement une concentration de 50-75 % (tous les pourcentages sont en poids) de préférence de 60-65 % par l'addition à celle-ci; (1) de 0.1 %-5,0 %, de préférence de 1 à 2 %, du sulfonate organique, avantageusement un disulfonate d'alcoyldiphényléther, et de préférence le sel disodique de l'acide diphényléther disulfonique 4-dodécylé;
(2) de 0 à 1 %, et de préférence de 0,05 à 0,5 % d'un agent surfactif non-ionique, de préférence un produit de condensation d'un alcoyle supéreieur (c'est-à-dire d'un alcoyle comprenant de préférence 8 ou plus d'atomes de carbo ne), par exemple le nonyl phénol, et d'oxyde d'éthylène contenant plus que 9, par exemple de 10 à 50 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'alcoyle phénol supérieur; (3) de 0 à 1 %, et de préférence de 0,05 à 0,5 % d'une oxyde d'amine aliphatique supérieure, de préférence l'oxyde de N,N-diméthyl-N-dodécylamine: (4) de 0 à 5 % d'un savon de résine; (5) de 0 à 5 % d'une protéine soluble telle que la caséine ou la colle.
Lorsqu'on prépare ces émulsions dans lesquelles on utilise plus qu'un agent surfactif, il est préférable de les mélanger ensemble avant de les ajouter à l'émul@ion labile de base.
La matière bitumineuse utilisée est en général le bitume, tel qu'il est défini dans British Standard 434 mais on peut en utiliser d'autres. Le bitume utilisé dans tout procédé particulier sera choisi en tenant compte des propriétés finales désirées pour le revêtement de surfaces et en tenant compte des conditions et en particulier de la température à laquelle le procédé doit être effectué.
Pour la plupart des utilisations, lorsque le bitume peut être lié et que les particules revê tues doivent adhérer ensemble, et pour le revêtement boueux des routes, des chemins et des pistes, on a trouvé qu'on obtient les meilleurs résultats si la valeur de pénétration du bitume à la température d'utilisation est comprise entre 400 et 200 lorsqu'on fait les essais conformément au procédé 1P49/63 1. P. Standards pour le pétrole et ses produits, partie 1, 1963.
Ainsi, les bitumes de pénétration moindre à la température standard de 25 C (étant les plus visqueux) sont utilisés dans de tels procédés lorsqu'on travaille aux températures supérieures et les bitumes de pénétration plus grande à la température standard sont utilisés lorsqu'on travaille aux températures inférieures. On peut obtenir une plus grande pénétration du bitume en le mélangeant à une huile de coupage volatile.
Lorsqu'on utilise une émulsion d'un bitume ayant une valeur de pénétration à la limite supérieure à la température d'utilisation, il est nécessaire d'utiliser une quantité plus forte d'eau et/ou de matière surfactive selon les besoins, et vice versa.
C'est un fait bien connu que la plupart des émulsions, y compris les émulsions bitumineuses particulièrement labiles, peuvent être désémulsifiées par l'addition à celle-ci d'un agent désémulsifiant approprié. En fait, le contact d'une émulsion labile avec de la pierre concassée provoque la rupture de l'émulsion.
Dans les deux cas, le bitume est précipité en agglomérats grossiers formés par l'agglomération des particules de l'émulsion. Cependant, dans notre procédé, lémulsion est rompue mais il ne se forme pas d'agglo cérat grossier mais au lieu de cela on obtient un revêtement uniforme. Par cela, nous voulons dire que substantiellement toutes les particules de matière particulaire individuellement sont revêtues de manière efficace avec la matière bitumineuse.
Les agents désémulsifiants que l'on préfère pour l'utilisation dans l'invention sont la chaux, la baryte et divers sels de calcium. Sont aussi extrêmement efficaces les hydroxydes et les sels, par exemple les chlorures et les sulfates d'autres métaux multivalents tels que le magnésium, I'aluminium et le zinc, ainsi que les sels doubles tels que les aluns. Les agents peuvent entre formés sur place, par exemple en utilisant des oxydes qui forment des hydroxydes lorsqu'on leur ajoute de l'eau. On peut utiliser du ciment. On peut utiliser diverses matières cationiques comme autres agents désémulsifiants, par exemple des composés d'ammoni- um quaternaire. On peut aussi utiliser des acides gras supérieurs, par exemple l'acide oléique.
La quantité d'un agent désémulsifiant particulier qui provoque la désémulsification et le revêtement les plus satisfaisants de la matière particulaire peut être facilement trouvée par simple expérience. En général, il existe une valeur critique en-dessous de laquelle la désémulsification n'a pas lieu ; cela est probablement la quantité théorique nécessaire pour désémulsifier émulsion, et à condition qu'on dépasse celle-ci, la vitesse à laquelle l'émulsion se rompt et à laquelle la matière particulaire est revêtue augmente lorsqu'on augmente la quantité d'agent désémulsifiant jusqu'à une valeur optimum au-dessus de laquelle on n'obtient plus d'amélioration importante.
Généralement parlant, on a trouvé qu'on obtient en général une désémulsification efficace avec 0,5 % en poids d'hydroxyde de calcium calculé par rapport à la matière particulaire. On utilise de préférence 1 % de même un excès plus grand n'a pas d'effet nuisible.
Même 0,5 % de chaux est en excès de la quanitité théoriquement nécessaire pour provoquer la rupture des émulsions utilisées dans la présente invention. Lorsqu'on utilise le ciment comme agent désémulsifiant, des poids doubles de ceux cités pour la chaux semblent avantageux.
La matière particulaire peut être de l'agrégat particulaire mais peut aussi être de la matière fibreuse, de la matière particulaire cellulaire, par exemple la vermiculite ou des substances sous toute autre forme désirée, avec ou sans agrégat. Ainsi, toute ou une partie de la matière particulaire peut êke par exemple en fibres de sisal, de verre ou de polypropylène. Ceci est particulièrement utile lorsque les particules revêtues doivent être liées ensemble pour servir comme couche de surface, ou comme couche de liaison intermédiaire à laquelle une autre surface sera rajoutée, comme pour la construction de piste ou pour des constructions similaires. La matière bitumineuse en association avec un agrégat fibreux fournit une surface résiliente dans laquelle on peut enfoncer des clous de course sans abîmer de manière permanente la surface.
Si on le désire, l'émulsion ou l'agrégat ou les deux peuvent être colorés afin que la surface finie ressemble à de l'herbe ou est tout autre fini désiré. On a trouvé qu'il est possible de faire pousser de l'herbe à travers une telle surface fibreuse, fournissant ainsi une surface d'herbe pour le jeu qui a les racines d'herbe protégées.
La matière particulaire utilisée dans tout procédé particulier contrôlera dans une certaine mesure les quantités d'agent suRactif particulaire utilisées dans l'émulsion pour obtenir les meilleurs résultats. De plus, tout ajustage des composants de l'émulsion qui peut êkre nécessaire afin d'obtenir les résultats optimum avec une matière particulaire particulière peut aisément être trouvé par la simple expérience.
Les quantités et le type d'agents surfactifs et la quantité d'eau dans un mélange particulier contrôlent la vitesse à laquelle l'émulsion se rompt et à laquelle elle revêt l'agrégat particulier dans ce mélange. Un des avantages de Invention est qu'après avoir terminé le mélange de désémulsifiant, d'agrégat et d'émulsion, l'émulsion se rompt rapidement avec le revêtement des particules. Si la quantité d'agent désémulsifiant est plutôt faible, par exemple 0,3 % en poids, par rapport au poids de matière particulaire de chaux, l'émulsion peut nécessiter une période de, par exemple, 10 minutes, pour se rompre et pour revêtir les particules. Même cette période est encore kès rapide comparée à la période habituellement nécessaire pour la rupture d'émulsions anioniques.
Avec des quantités optimum d'agent désémulsifiant, des périodes de 5 minutes ou moins après le mélange peuvent être seules nécessaires pour la rupture. Par exemple, lorsqu'il y a 0,5 % de chaux, il est possible facilement de fixer la quantité d'eau de manière à ce que la rupture ait lieu dans les deux ou trois minutes ou moins après le mélange initial.
On peut utiliser les particules revêtues pour la liaison en n'importe quelle forme, par exemple en un bloc de construction ou en une surface de finition sur une surface.
Par exemple, le procédé peut êke utilisé pour revêtir une boue sur une surface, d'une manière qui ressemble au procédé de slurry sealing , pour former une surface résistant à l'usure ou pour former une couche de liaison intermédiaire.
La rupture de l'émulsion et le revêtement de l'agrégat peuvent avoir lieu soit substantiellement entièrement avant que le mélange soit formé en la forme désirée, ou pendant ou après la mise en forme du mélange. Si l'émulsion se rompt et que le revêtement a lieu, il ne reste substantiellement pas de matière bitumineuse libre dans la phase aqueuse. La tendance naturelle du mélange est alors de se prendre avant d'être étalée ou formée. Cependant, si on continue de mélanger après la rupture de
Les exemples suivants expliquent l'invention.
Exemple 1
Un mélange pour le revêtement boueux d'une sur Iace de route ou de piste d'aérodrome selon un procédé qui ressemble sous certains aspects au slurry sealing est préparé en mélangeant les ingrédients suivants dans un mélangeur métallique.
Poussière calcaire 2,5 mm 134 parties en poids
Sable à arêtes vives 90 parties en poids
Chaux hydratée 2 parties en poids
Eau 40 parties en poids
Emulsion de bitume labile
plus des additifs 40 parties en poids
Le mélange de calcaire, de chaux et de sable est un mélange auto-liant et est conçu de manière à répondre aux spécifications suivantes :
% qui passe des mailles de tamis de
5 mm 100 %
% qui passe des mailles de tamis de
2411 microns 95 à 100 %
% qui passe des mailles de tamis de
1204 microns 70 à 95%
% qui passe des mailles de tamis de
599 microns 55 à 70%
% qui passe des mailles de tamis de
295 microns 30 à 45%
% qui passe des mailles de tamis de
152 microns 10 à 25%
%qui passe des mailles de tamis de
76 microns 3 à 10%
L'émulsion de bitume est avant tout une émulsion labile préparée en dispersant du bitume dans un alcali dilué selon un procédé standard (par exemple celui du brevet britannique No 226 032).
Il a une teneur en bitume de 65 %, le bitume utilisé ayant une valeur de pénétration de 190 à 210 (mesurée selon le procédé de l'Institute of Petroleum 49/63). On y fait les additions suivantes avant de le mélanger avec l'agrégat, les additions elles-mêmes étant mélangées ensemble dans l'or- dre donné et ajoutées à 100 parties en poids de l'émul- sion de bitume labile :
Sel disodique de l'acide diphényl
éther disulfonique 4-dodécylé
(le produit du commerce est
actif à 45 %) 1, 6 parties en poids
Produit de condensation de nonyl
phénol et d'oxyde d'éthylène
contenant 9 moles d'oxyde
d'éthylène par mole de nonyl
phénol 0, 16 parties de poids
Oxyde de N, N-diméthyl-N-
dodécylamine produit
commercial actif à 30 % 0, 32 parties en poids
Solution de colle à 5 % en poids
dans de l'eau 2, 14 parties en poids
On pèse et on introduit l'agrégat et la chaux sèche dans le mélangeur, puis on introduit l'eau et l'émulsion préalablement mélangées,
le mélange étant effectué à la température ordinaire, par exemple à 21 C. Au bout d'une minute, l'agrégat est revêtu, et au bout de 2 minutes, ine structure mousseuse s'est formée, à ce stade, on étale la boue avec une lame ou avec l'appareil à étendre sur une surface de route à laquelle on a préalablement donné un revêtement collant d'émulsion de bitume cationique. Peu de temps après l'avoir étendue, la boue perd sa structure de mousse et il sty forme une surface résistant au trafic. De préférence on la passe au rouleau pour la rendre compacte et pour en essorer l'eau. Le temps qu'il faut pour la disparition de la mousse dépend de la quantité d'eau présente et de la température ambiante, mais dans des conditions appropriées il est moins de 5 minutes.
Si le temps était plus long, on ajuste les constituants du mélange afin de diminuer ce temps. Par exemple, la quantité d'additif à l'émulsion labile est diminuée. La boue résiste à la pluie à tous les stades. La surface peut être ouverte au trafic dès que la surface résistant au trafic est formée (c'est-à-dire moins que 5 minutes après l'avoir étendue) mais de préférence on la passe d'abord au rouleau.
On peut varier la quantité d'eau utilisée selon la réactivité et le triage des agrégats, et aussi des températures présentes. Par exemple, lorsqu'on effectue le mélange à 15 C, on utilise 20 parties d'eau au lieu de 40 parties. En utilisant un bitume ayant une valeur de pénétration de 280/320 et une température de 15 C, il faut 30 parties d'eau.
Par d'autres modifications appropriées de la quantité d'eau ou d'agent émulsifiant ou de la valeur de pénétration du bitume, il est possible de conduire ce procédé à des températures aussi basses que le point de congélation, 0 C.
Exemple 2
Un mélangeur roulant, comme généralement décrit ci-dessus, muni de trémions séparés pour l'agrégat, la chaux, l'eau et l'émulsion de bitume et muni également de deux compartiments de mélange et d'un étendeur, est utilisé pour appliquer un revêtement à une surface d'une route ou d'une piste d'aérodrome.
Le calcaire et le sable sont de la même dimension particulaire que celle indiquée dans l'exemple 1, mais sont mélangés préalablement, et l'émulsion de bitume utilisée est la même que celle décrite dans l'exemple 1. Le mélange de calcaire et de sable, la chaux et l'émulsion de bitume sont mesurés et introduits depuis leurs trémions dans le premier compartiment de mélange dans les proportions indiquées dans l'exemple 1 mais la quantité d'eau utilisée est de 50 parties en poids. Les composants sont mélangés d'abord dans un compartiment puis dans le deuxième et le temps total de mélange, avant l'introduction dans l'étendeur, est substantiellement moins qu'une minute.
Le mélange dans l'éten- deur est brun, ce qui signifie qu'une grosse proportion du bitume est encore sous forme d'émulsion et que I9agrégat est encore, du moins partiellement, non revêtu, et le mélange a une consistance très fluide. On règle L'détendeur pour qu'il dépose une couche d'environ 5 mm d'épaisseur à la surface revêtue. Pendant toute l'opération de mélange et de revêtement, le mélangeur se déplace à 2, 5 km par heure et une minute après, la surface résiste au trafic. Après la formation du revêtement résistant au trafic, on utilise un rouleau à pneu de caoutchouc pour le comprimer et pour essorer l'eau et la mousse de la surface.
Substantiellement, de l'eau limpide et de la mousse blanche s'écoulent.
En ajustant de manière appropriée les quantités d'eau et les composants de l'émulsion, on peut conduire ce procédé à des températures aussi basses que le point de congélation et on peut le conduire tandis que la pluie tombe. En fait, on a conduit le procédé pour revêtir une surface qui était constamment submergée sous l'eau.
Exemple 3
On utilise un mélange qui est substantiellement le même que celui de l'exemple 2, sauf qu'au lieu d'un mélange de sable et de calcaire, on utilise un seul agrégat granitique qui se conforme à la spécification sui vante :
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 5 mm 100 /o
/o qui passe un tamis ayant des mailles
de 2411 microns 95 à 100 %
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 1204 microns 57 à 93%
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 599 microns 35 à 68%
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 295 microns 20 à 45%
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 152 microns 10 à 25%
% qui passe un tamis ayant des mailles
de 76 microns 5
à 15%
En utilisant le même procédé que dans l'exemple 2, on obtient un résultat similaire.
Pour le slurry sealing des routes, plutôt que les pistes d'aérodrome, il est préférable d'utiliser un seul agrégat tel que L'apatite avec une résistance plus éle wée au dérapage qu'il n'est possible avec du calcaire et du sable.
Exemple 4
On prépare une composition pour le revêtement de courts de tennis en mélangeant à 24 C les ingrédients suivants :
Fibres de sisal coupées
3 mm-50 mm 6 parties en poids
Granite de 3 mm-0 mm 72 parties en poids
Liège de 3 mm-1, 5 mm 8 parties en poids
Chaux hydratée 3 parties en poids
Oxyde rouge de fer 8 parties en poids
Emulsion de bitume 80 parties de poids
On prépare l'émulsion de bitume en ajoutant 3, 4 % du sel disodique de l'acide diphényléther disulfonique 4-dodécylé (45 % de matière active) à une émulsion de bitume labile telle que celle décrite dans l'exemple 1.
A 24 C il ne faut pas d'eau additionnelle. On obtient un mélange de revêtement noir après 2 minutes de mélange et une surface sur laquelle on peut marcher une minute après l'avoir étendue. Lorsqu'on étend ce mélange à 20 mm d'épaisseur sur un carré de terre semé avec des graines de gazon, on obtient und bonne croissance de gazon à travers la surface.
Exemple S
On prépare une composition pour le revêtement de pistes de course sous couvert avec les ingrédients sui vantes:
Miettes de caoutchouc de 3 mm 75 parties en poids
Chaux hydratée 6 parties en poids
Fibre de verre de 3 mm 12 parties en poids
Eau 18 parties en poids
Emulsion bitumineuse (comme
dans l'exemple 1) 54 parties en poids
On obtient un mélange de revêtement noir après 2 min. de mélange et une surface qui résiste à la pluie et sur laquelle on peut marcher une minute après l'avoir étendue.