WO2012020003A1 - Enrobé à froid - Google Patents

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WO2012020003A1 PCT/EP2011/063640 EP2011063640W WO2012020003A1 WO 2012020003 A1 WO2012020003 A1 WO 2012020003A1 EP 2011063640 W EP2011063640 W EP 2011063640W WO 2012020003 A1 WO2012020003 A1 WO 2012020003A1
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aqueous phase
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Inventor
Thierry Pigeon
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ENROBES de la GRAVELLE Ste
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ENROBES de la GRAVELLE Ste
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C08L95/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions

Definitions

  • the invention relates to the field of asphalt pavements for road surfaces.
  • hot mixes consisting of heating aggregates and mixing them with bitumen, and this at a temperature generally greater than 160 ° C.
  • This type of mix has many qualities such as a good coating giving a good quality of coating, sufficient time before the phenomenon called "break or thermal plug" corresponding to a solidification by the temperature drop of the mixture bitumen / chippings , which makes it possible to organize the transport and laying of the mix after mixing the various components of the mix.
  • hot mixes have the following drawbacks:
  • cold mixes An alternative to hot mixes is known in cold mixes. These cold mixes have the advantage of being low energy consumers since they do not require or little heating and therefore be environmentally friendly. They are made by mixing aggregates and emulsion of bitumen at room temperature.
  • the invention therefore particularly aims to overcome all or part of these disadvantages of the prior art.
  • the invention aims to provide a cold mix that allows to have a time after manufacture and before break that is sufficient to allow time to transport it and put it in place on the floor.
  • Another object of the invention is to provide a mix that is efficient while being environmentally friendly.
  • the invention manages to fulfill all or part of these objectives with a cold mix for road pavement comprising:
  • an emulsion composed of a bituminous phase comprising bitumen and an aqueous phase.
  • the aqueous phase comprises calcium carbonate (CaCO 3) which combined with hydrochloric acid (HCl) in a residual mass proportion of between 0.2% and 0.40% of the total mass.
  • emulsion produces calcium chloride (CaCl2)
  • the cold mix obtained has a greater water retention capacity, and delays the solidification or rupture of the asphalt. This increases the workability of the emulsion.
  • the invention makes it possible to envisage longer transport times.
  • the mass proportion of calcium carbonate can be determined by the expected traffic on the road to the asphalt mix.
  • the mass proportion of calcium carbonate may, for example, be greater for a road with a denser traffic, and lower for a lower traffic route.
  • Calcium carbonate is in the form of finely ground limestone.
  • Calcium carbonate is a material referred to as "CALFILLER” 0/100 microns. (Crushed limestone, 0/100 micron granulometry from the Vaiges production site (53), France).
  • the presence of calcium carbonate during the manufacture of the emulsion can make it possible to control the pH of the emulsion, to improve the retention of water by releasing Ca + and Cl- ions by combination and chemical reaction (from : calcium carbonate and hydrochloric acid producing calcium chloride which will retain the water), which makes it possible to obtain a good maneuverability of the asphalt mix.
  • the emulsion comprises during its manufacture a bituminous phase in a mass proportion of 65% of the total mass of the emulsion and an aqueous phase in a mass proportion of 35% of the total mass of the emulsion.
  • the bituminous phase comprises, in addition to the bitumen, a fluxing agent in a mass proportion of between 1% and 2% of the total mass of the emulsion, and preferably 1.3%.
  • the fluxant has the role of softening the bitumen, ensure a good coating of the incoming aggregates in the composition of the mix and then cause an increase in viscosity in short time.
  • the aqueous phase comprises hydrochloric acid (HCl, hydrochloric acid in a mass proportion of between 1.4% and 2.1%) of the total mass of the emulsion, in particular in a mass proportion of approximately 1.7%> of the total mass of the emulsion.
  • hydrochloric acid HCl, hydrochloric acid in a mass proportion of between 1.4% and 2.1%) of the total mass of the emulsion, in particular in a mass proportion of approximately 1.7%> of the total mass of the emulsion.
  • hydrochloric acid in addition to its role described above (manufacture of CaCl 2) is to convert the emulsifiers (insoluble in water) into soluble salts in the dispersion phase.
  • the aqueous phase further comprises an emulsifier.
  • the emulsifier may be in a mass proportion of between 0.5% and 1.3%) of the total mass of the emulsion, in particular in a mass proportion of about 0.9% of the mass. total emulsion.
  • the role of the emulsifier is to suspend the bitumen in water ...
  • Asphalt (a product that will be used as a surface course on municipal and departmental roads).
  • the mixture composed of the emulsion mixture (8%) + sands and chippings (87%>) and Water (5%>) may comprise, in addition to the emulsion and the aggregates or mineral skeleton, one or more additives called "dope" intended to adapt the physical and chemical properties of the finished mix, selected and metered according to the meteorological conditions and the transport distances.
  • the additive may include an agent delaying.
  • the invention further relates, in another of its aspects, in combination with the foregoing, a method of manufacturing a cold mix comprising the following steps:
  • additives to a mixing plant, especially an additive diluted in water.
  • the proportions and choice of the additive (s) may be determined by the meteorological conditions and / or the transport distance between the place of manufacture and the site.
  • the invention further relates, in another of its aspects, in combination with the foregoing, an installation for the implementation of the method of manufacturing a cold mix, in particular with regard to the type of introduction of the additive into the mix production line.
  • Figure 1 schematically and partially illustrates an installation for the manufacture of a cold mix according to the invention. 6. Detailed description of an embodiment
  • FIG. 1 shows a plant 1 for the manufacture of a cold mix according to the invention.
  • This installation 1 comprises a water tank 2, a mixer 3, a sand elevator belt 4, a gravel elevator 5, a water circuit 6 comprising a plurality of valves 7, an emulsion inlet circuit 8, and a dope arrival circuit 9.
  • A represents a water dosing group, allowing in this example a dosage of water of between about 0.3 and 5 m 3 / h.
  • B represents a pump volumetric and a flow meter for a flow rate between about 0.3 and 3 m 3 / h.
  • C is a dosing group of additive or dope, with a flow rate of between about 0.03 and 0.3m 3 / h.
  • D is a static mixer.
  • the installation works as follows.
  • the emulsion is mixed with sand and gravel separately, while water is added at the top and bottom of the conveyor belts 4 and 5.
  • a dope is also added in the bottom of the elevator conveyor 4 of sand.
  • the kneader 3 mixes all and makes it possible to obtain the composition of cold mix according to the invention which leaves the circuit according to the arrow 10.
  • the different groups A, B, C and D as well as the valves 7 make it possible to regulate the flow rate and quantity of each component of the mix.
  • An emulsion comprising 65% of black or bituminous phase comprising:
  • a fluxing agent the Green Flux 2000® fluxing agent in this example, and 35%) of aqueous phase comprising (the percentages corresponding to the mass proportion of the total mass of the emulsion):
  • the emulsion thus obtained was mixed with sand and gravel, separately, using a kneader, at room temperature, in relative mass proportions of about 91.5% to 92% for the aggregates and 8%> to 8.5%> for the emulsion which is of type "slow breaking", in this example.
  • the aggregates which constitute the mineral skeleton of the mix, comprise, in this example, between approximately 20% and 35% by weight of sand 0/2 (sand having grains with a diameter of between 0 and 2 mm) milled , between about 5% and 15% by weight of 0/4 sand, between about 20% and 40% by weight of 4/6 chippings (chippings of diameter between 4 and 6 mm, crushed, between about 30% and 35% by weight of chippings 6/10 (chippings of diameter between 6 and 10 mm,) crushed and between about 4% and 6% by weight of water.
  • aggregates come from massive rocks from the Vallons quarry in Louvigné de Bais, France, in the department of Ille-et-Vilaine (35).
  • One or more additives also called dope, intended to adapt the physical and chemical properties of the finished mix, selected and dosed according to the meteorological conditions and the transport distances.
  • an additive consisting of a retarding agent, such as Stabiram MS6®, capable of delaying the time of rupture of the mix was added.
  • This additive allows a better coating, a good maneuverability of the asphalt mix, makes it possible to control the breaking time as a function of the distance from the site and / or to control the rise in cohesion according to the climatic conditions.

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Abstract

La présente invention a pour objet un enrobé à froid pour revêtement routier comprenant : - des granulats, - une émulsion composée d'une phase bitumineuse comprenant du bitume et d'une phase aqueuse, caractérisé en ce que la phase aqueuse comprend du carbonate de calcium (CaCO3) dans une proportion massique comprise entre 0,25% et 0,30% de la masse totale de l'émulsion et/ ou de la chaux vive en proportion de 0,10% à 0,15%.

Description

Enrobé à froid
1. Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des enrobés pour revêtements routiers. Dans ce domaine, il est plus connu de fabriquer des enrobés dits « à chaud » consistant à faire chauffer des granulats et à les mélanger avec un bitume , et ce à une température généralement supérieure à 160°C. Ce type d'enrobés présente de nombreuses qualités telles qu'un bon enrobage donnant une belle qualité de revêtement, un temps suffisant avant le phénomène dit de « rupture ou prise thermique » correspondant à une solidification par la baisse en température du mélange bitume / gravillons , ce qui permet d'organiser le transport et la pose de l'enrobé après mélange des différents composants de l'enrobé. Cependant, les enrobés à chaud présentent les inconvénients suivants :
ils nécessitent beaucoup d'énergie pour le chauffage jusqu'à la température nécessaire,
- et sont donc peu respectueux de l'environnement, étant à l'origine de dégagement de C02 et de consommation d'énergie.
2. Solutions de l'art antérieur
Une alternative aux enrobés à chaud est connue dans les enrobés à froid. Ces enrobés à froid présentent l'avantage d'être peu consommateurs d'énergie puisqu'ils ne nécessitent pas ou peu de chauffage et donc d'être respectueux de l'environnement. Ils sont fabriqués par mélange de granulats et d'émulsion de bitume, et ce à température ambiante.
Ils présentent cependant l'inconvénient de laisser généralement un temps insuffisant avant la rupture « passage de l'état pâteux à l'état solide », ce qui complique leur mise en œuvre sur le terrain, limitant la durée possible du transport et de la pose de ce type d'enrobé.
3. Objectifs de l'invention
L'invention a donc notamment pour objectif de pallier tout ou partie de ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de fournir un enrobé à froid qui permette de disposer d'un temps après fabrication et avant rupture qui soit suffisant pour permettre d'avoir le temps de le transporter et de le mettre en place sur la chaussée.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un enrobé qui soit performant tout en étant respectueux de l'environnement.
4. Exposé de l'invention A) A la phase fabrication des émulsions dites d'enrobage :
L'invention parvient à remplir tout ou partie de ces objectifs grâce à un enrobé à froid pour revêtement routier comprenant :
des granulats,
- une émulsion composée d'une phase bitumineuse comprenant du bitume et d'une phase aqueuse.
Selon l'invention, à la fabrication la phase aqueuse comprend du carbonate de calcium (CaC03) qui combiné à de l'acide chlorydrique (HCL) dans une proportion massique résiduelle comprise entre 0,2% et 0,40 % de la masse totale de l'émulsion produit le chlorure de calcium (CaC12 )
Grâce à l'invention et donc à la présence de carbonate de calcium lors de la fabrication de la phase aqueuse de l'émulsion, l'enrobé à froid obtenu possède une capacité de rétention d'eau plus importante, et retarde la solidification ou rupture de l'enrobé. Cela permet d'augmenter la maniabilité de l'émulsion.
En d'autres termes, l'invention permet d'envisager des temps de transport plus longs.
La proportion massique de carbonate de calcium peut être déterminée par le trafic prévu sur la route à destination de l'enrobé. La proportion massique de carbonate de calcium peut par exemple être plus importante pour une route dont le trafic est plus dense, et plus faible pour une route de trafic plus faible. Le carbonate de calcium se présente sous la forme de calcaire finement broyé.
Le carbonate de calcium consiste en un matériau désigné par le terme « CALFILLER » 0/100 microns . (calcaire broyé ,granulométrie 0/100 microns provenant du site de production de Vaiges (53), France).
La présence de carbonate de calcium, lors de la fabrication de l'émulsion peut permettre de maîtriser le pH de l'émulsion, d'améliorer la retenue de l'eau en libérant des ions Ca+ et Cl- par combinaison et réaction chimique (de : carbonate de calcium et acide chlorhydrique produisant du chlorure de calcium qui va retenir l'eau), ce qui permet d'obtenir une bonne maniabilité de l'enrobé.
A noter que l'on obtient les mêmes résultats en remplaçant le chlorure de calcium par de la chaux vive dans une proportion de 0, 1 % à 0, 15 % de la masse totale de l'émulsion.
L'émulsion comporte lors de sa fabrication une phase bitumineuse dans une proportion massique de 65% de la masse totale de l'émulsion et une phase aqueuse dans une proportion massique de 35% de la masse totale de l'émulsion.
La phase bitumineuse comporte, outre le bitume, un agent fluxant dans une proportion massique comprise entre 1% et 2% de la masse totale de l'émulsion, et préférentiellement 1,3 %. Le fluxant a pour rôle de ramollir le bitume, , assurer un bon enrobage des granulats entrants dans la composition des enrobés puis provoquer une augmentation de la viscosité dans des délais courts.
La phase aqueuse comprend de l'acide chlorhydrique (HC1, l'acide chlorhydrique dans une proportion massique comprise entre 1,4 %> et 2, 1 %> de la masse totale de l'émulsion, notamment dans une proportion massique d'environ 1,7 %> de la masse totale de l'émulsion.
Le rôle de l'acide chlorhydrique en plus de son rôle ci avant décrit (fabrication de CaC12 ) est de transformer les émulsifiants (insolubles dans l'eau) en sels eux solubles dans la phase de dispersion.
La phase aqueuse comprend en outre un émulsifiant. Dans ce cas, l'émulsifiant peut être dans une proportion massique comprise entre 0,5% et 1,3%) de la masse totale de l'émulsion, notamment dans une proportion massique d'environ 0,9%> de la masse totale de l'émulsion.
Le rôle de l'émulsifiant est de mettre en suspension le bitume dans l'eau...
B : la phase de fabrication de l'enrobé proprement dit :
L'enrobé (produit qui sera mis en œuvre en couche de roulement sur des voiries communales et départementales ).
L'enrobé composé du mélange émulsion (8%>) +sables et gravillons (87%> ) et Eau (5%>) peut comporter, outre l'émulsion et les granulats ou squelette minéral, un ou des additifs appelés « dope » destinés à adapter les propriétés physiques et chimiques de l'enrobé fini, choisis et dosés en fonction des conditions météorologiques et des distances de transport. L'additif peut comprendre un agent retardant.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d'un enrobé à froid comportant les étapes suivantes :
mélanger une émulsion telle que définie plus haut avec des granulats comprenant du sable et des gravillons concassés,
ajouter un ou plusieurs additifs dans une centrale de malaxage, notamment un additif dilué dans de l'eau.
Les proportions et le choix du ou des additifs peuvent être déterminés par les conditions météorologiques et/ou la distance de transport entre le lieu de fabrication et le chantier.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, une installation pour la mise en œuvre du procédé de fabrication d'un enrobé à froid, en particulier en ce qui concerne le type d'introduction de l'additif dans la chaîne de fabrication de l'enrobé.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et du dessin annexé, dans lequel:
la figure 1 illustre de manière schématique et partielle une installation pour la fabrication d'un enrobé à froid conforme à l'invention. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation
On a représenté sur la figure 1 une installation 1 pour la fabrication d'un enrobé à froid conforme à l'invention.
Cette installation 1 comporte une cuve d'eau 2, un malaxeur 3, un tapis élévateur de sable 4, un tapis élévateur de gravillons 5, un circuit d'eau 6 comprenant une pluralité de vannes 7, un circuit d'arrivée d'émulsion 8, et un circuit d'arrivée de dope 9.
A représente un groupe de dosage d'eau, permettant dans cet exemple un dosage de l'eau compris entre environ 0,3 et 5 m3/h. B représente une pompe volumétrique et un débimètre pour un débit compris entre environ 0,3 et 3 m3/h. C est un groupe de dosage d'additif ou dope, avec un débit compris entre environ 0,03 et 0,3m3/h. D est un mélangeur statique.
L'installation fonctionne de la manière suivante. De l'émulsion est mélangée avec du sable et des gravillons, séparément, tandis que de l'eau est ajoutée en haut et en bas des tapis élévateurs 4 et 5. Dans le bas du tapis élévateur 4 de sable, un dope est additionné également. Le malaxeur 3 mélange le tout et permet d'obtenir la composition d'enrobé à froid conforme à l'invention qui sort du circuit selon la flèche 10. Les différents groupes A, B, C et D ainsi que les vannes 7 permettent de réguler le débit et la quantité de chaque composant de l'enrobé.
7. Exemple de composition d'enrobé à froid conforme à l'invention et procédé de préparation de l'enrobé
Un exemple d'enrobé à froid a été réalisé conformément à l'invention.
On a réalisé une émulsion comprenant 65% de phase noire ou bitumineuse comportant :
- 63,7%) de bitume et
- 1,3% d'un fluxant, le fluxant Green Flux 2000® dans cet exemple, et 35%) de phase aqueuse comprenant (les pourcentages correspondant à la proportion massique de la masse totale de l'émulsion) :
- 0,90%) d'un émulsifiant, le Polyram SL® dans cet exemple,
- l,7% de HCl,
- 0,3 % de CaCO3,
- 31,70% d'eau globale.
On a mélangé l'émulsion ainsi obtenue avec du sable et avec des gravillons, séparément, à l'aide d'un malaxeur, à température ambiante, selon des proportions massiques relatives d'environ 91,5% à 92% pour les granulats et 8%> à 8,5%> pour l'émulsion qui est de type « à rupture lente », dans cet exemple.
Les granulats, qui constituent le squelette minéral de l'enrobé, comprennent, dans cet exemple, entre environ 20% et 35% massiques de sable 0/2 (sable ayant des grains d'un diamètre compris entre 0 et 2 mm,) broyé, entre environ 5% et 15% massiques de sable 0/4, entre environ 20% et 40% massiques de gravillons 4/6 (gravillons de diamètre compris entre 4 et 6 mm, concassés, entre environ 30% et 35% massiques de gravillons 6/10 (gravillons de diamètre compris entre 6 et 10 mm,) concassés et entre environ 4 % et 6% massiques d'eau. Dans l'exemple considéré, les granulats proviennent des roches massives issues de la carrière des Vallons à Louvigné de Bais, en France, dans le département d'Ille-et- Vilaine (35).
On a ajouté un ou plusieurs additifs encore appelé dope, destiné à adapter les propriétés physiques et chimiques de l'enrobé fini, choisi et dosé en fonction des conditions météorologiques et des distances de transport. Dans l'exemple utilisé, on a ajouté un additif consistant en un agent retardant, tel que le Stabiram MS6 ®, apte à retarder le moment de la rupture de l'enrobé. Cet additif permet un meilleur enrobage, une bonne maniabilité de l'enrobé, permet de maîtriser le temps de rupture en fonction de l'éloignement du chantier et/ou de maîtriser la montée en cohésion en fonction des conditions climatiques.
On a alors obtenu l'enrobé à froid conforme à l'invention. Les propriétés de cet enrobé à froid par rapport aux enrobés à froid connus sont les suivantes :
possibilités d'emploi avec des températures extérieures comprises entre 10° et 35° Celsius.
maîtrise du transport pour des durées pouvant aller jusqu'à 1H30 ;
mise en place possible sur des épaisseurs variables de 3 à 6 cm, en nécessitant toutefois un compactage important.
L'invention n'est bien sûr pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
Dans toute la description, les expressions « comportant un » ou « comprenant un » doivent être comprises comme étant synonymes respectivement des expressions « comportant au moins un » et « comprenant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.
Les plages de valeurs indiquées sont comprises comme incluant les bornes, sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS
Enrobé à froid pour revêtement routier comprenant :
des granulats,
une émulsion composée d'une phase bitumineuse comprenant du bitume et d'une phase aqueuse, caractérisé en ce que la phase aqueuse comprend du carbonate de calcium (CaC03) dans une proportion massique comprise entre 0,25% et 0,30%) de la masse totale de l'émulsion. et/ou de la chaux vive en proportion de 0, 10% à 0,15%.
Enrobé à froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'émulsion comporte la phase bitumineuse dans une proportion massique de 65%> de la masse totale de l'émulsion et la phase aqueuse dans une proportion massique de 35% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase bitumineuse comporte, outre le bitume, un agent fluxant dans une proportion massique comprise entre 1%> et 2% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon la revendication 3, dans lequel la phase bitumineuse comporte, outre le bitume, un agent fluxant dans une proportion massique d'environ 1,3% de la masse totale de l'émulsion Enrobé à froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase aqueuse comprend de l'acide chlorhydrique (HC1), l'acide chlorhydrique étant dans une proportion massique comprise entre 1,4% et 2, 1% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon la revendication 5, dans lequel la phase aqueuse comprend de l'acide chlorhydrique (HO), l'acide chlorhydrique étant dans une proportion massique d'environ 1,7% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase aqueuse comprend un émulsifiant, l'émulsifiant étant dans une proportion massique comprise entre 0,5% et 1,3% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon la revendication 7, dans lequel la phase aqueuse comprend un émulsifiant, l'émulsifiant étant dans une proportion massique d'environ 0,9% de la masse totale de l'émulsion.
Enrobé à froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un additif destiné à adapter les propriétés chimiques et physiques de l'enrobé.
Enrobé à froid selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un additif comprend un agent retardant.
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