WO2016016320A1 - Procede de transport et/ou de stockage de bitume routier - Google Patents

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road
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Régis VINCENT
Mouhamad MOUAZEN
Laurence Lapalu
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    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders

Definitions

  • the present invention relates to a method for transporting and / or storing a road bitumen.
  • the present invention also relates to the use of bitumen bread according to the invention as road binder and their use for the manufacture of asphalt.
  • bitumen used in construction, mainly for the manufacture of road pavements or in industry, for example for roofing applications. It is generally in the form of a highly viscous black material, even solid at room temperature, which becomes fluid upon heating.
  • bitumen is stored and transported hot, in bulk, in tanker trucks or by boats at high temperatures in the range of 120 ° C to 160 ° C.
  • the storage and transport of hot bitumen has certain disadvantages.
  • the transport of hot bitumen in liquid form is considered dangerous and it is very framed from a regulatory point of view. This mode of transport presents no particular difficulties when the equipment and the transport infrastructures are in good condition.
  • bitumen may become viscous during a trip too long. Delivery distances for bitumen are therefore limited.
  • maintaining the temperature of the bitumen for a given period may affect the properties of the bitumen, including the aging properties and thus change the final performance of the mix.
  • cold storage and transport solutions have been developed. This mode of transportation of cold-packaged bitumen represents only a small fraction of the quantities transported worldwide, but it corresponds to very real needs for geographical regions of difficult and expensive access by traditional means of transport.
  • bitumen at ambient temperature in metal drums By way of example, mention may be made of the transport of bitumen at ambient temperature in metal drums. This means is increasingly questionable from an environmental point of view because the cold bitumen stored in the barrels must be reheated before use as a road binder. However, this operation is difficult to implement for this type of packaging and the casks constitute a waste after use. On the other hand, the storage of cold bitumen in drums leads to losses because the bitumen is very viscous and part of the product remains on the walls of the drum when transferring to the tanks of the production units of the mix. As for handling and transporting bituminous products in these drums, they may be difficult and dangerous if specialized drum handling equipment is not available at the carriers or where the bitumen is used.
  • bituminous products in paper or thermoplastic bags such as polypropylene or polyethylene
  • US patent application 2011/0290695 describes a system for dispensing and packaging bituminous products in block form.
  • Each block of bitumen is surrounded by a film of bituminous composition consisting of about 10 to 30% by weight of natural bitumen and about 5 to 25% by weight of a synthetic elastomer and copolymers.
  • the bituminous composition film is melted with the bituminous product and is fully compatible with the molten bitumen.
  • bituminous products packaged in the form of paper bags or of thermoplastic material can flow during their handling, storage and transport, because the bags or the films made of thermoplastic material can be pierced, increasing the risk of deformation and leakage especially when the outside temperature is high.
  • the bags or films of thermoplastic material are pierced, the bitumen flows and the bags or blocks surrounded by thermoplastic film stick together. The handling of the bags or blocks surrounded by thermoplastic material film thus deteriorated becomes impossible, which renders them unusable.
  • the object of the present invention is to provide an improved method of transport and / or cold storage.
  • Another object of the invention is to provide a method for easy handling of road bitumen during handling operations.
  • the subject of the invention relates to a method for transporting and / or storing cold road bitumen, said bitumen being transported and / or stored in the form of bitumen bread and comprising at least one chemical additive chosen from:
  • R 1 is a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon-based chain containing from 4 to 68 carbon atoms, preferably from 4 to 54 carbon atoms, carbon, more preferably from 4 to 36 carbon atoms and z an integer ranging from 1 to 4, preferably from 2 to 4, and
  • R and R ' which are identical or different, contain a saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic or acyclic hydrocarbon-based chain containing from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising hetero atoms and / or rings having from 3 to 12; atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • X contains a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic or acyclic, having from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising one or more heteroatoms and / or rings having from 3 to 12 atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • n and m are integers independently of one another having a value of 0 or 1.
  • road bitumen is understood to mean bituminous compositions consisting of one or more bitumen bases and comprising one or more chemical additives, said compositions being intended for a road application.
  • the road bitumen is transported and / or stored at a temperature below 100 ° C.
  • the transport and / or storage temperature corresponds to the ambient temperature.
  • ambient temperature is meant the temperature which is reached during the transport and / or storage of the bitumen according to the invention without said bitumen being heated by any type of process. So the ambient temperature can reach high temperatures, below 100 ° C during summer periods, especially in hot climatic regions.
  • the bitumen is transported and / or stored at a temperature between 20 ° C and 90 ° C, preferably between 20 ° C and 80 ° C, more preferably between 40 ° C and 80 ° C. ° C, more preferably between 50 ° C and 70 ° C, more preferably between 40 ° C and 60 ° C.
  • the chemical additive is a compound of general formula (I): ## STR2 ## in which R 1 is a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon-based chain containing from 4 to 68 carbon atoms , preferably from 4 to 54 carbon atoms, more preferably from 4 to 36 carbon atoms and z an integer ranging from 1 to 4, preferably from 2 to 4.
  • the compound is a diacid of general formula HOOC-C w H 2w -COOH wherein w is an integer ranging from 4 to 22, preferably from 4 to 12.
  • the compound is a diacid chosen from the group consisting of adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, acid 1, 2- dodecanedioic acid and tetradecanedioic acid.
  • the chemical additive is a compound of general formula (II): R- (NH) n CONH- (X) m NHCO (NH) n -R 'wherein:
  • R and R ' which are identical or different, contain a saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic or acyclic hydrocarbon-based chain containing from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising hetero atoms and / or rings having from 3 to 12; atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • X contains a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic or acyclic, having from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising one or more heteroatoms and / or rings having from 3 to 12 atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • n and m are integers independently of one another having a value of 0 or 1.
  • the compound comprises a hydrazide unit when n and m have a value of 0.
  • the groups R and / or R ' which may be identical or different, comprise one or more aromatic mono- or polycyclic aromatic rings or heterocycles optionally substituted with one or more hydroxyl functions and / or one or more linear or branched saturated hydrocarbon chains having from 1 to 6 carbon atoms.
  • the compound comprises two amide units when n has a value of 0 and m has a value of 1.
  • the groups R and / or R ' which are identical or different, comprise an aliphatic hydrocarbon chain of 4 to 22 carbon atoms, in particular chosen from the groups C 4 H 9 , C 5 Hn and C 9. Hi 9, CnH 2 3, Ci 2 H 25, C17H35, C18H37, C 2 iH 43, C 22 H 4. 5
  • the X group comprises an aliphatic hydrocarbon chain of 1 to 2 carbon atoms.
  • the road bitumen comprises from 0.1% to 5% by weight, preferably from 0.5% to 4% by weight, more preferably from 0.5% to 2.5% by weight. of the chemical additive with respect to the total mass of said bitumen.
  • the road bitumen comprises from 5% to 30% by weight, preferably from 6% to 28% by weight, more preferably from 7% to 26% by weight of the chemical additive. relative to the total mass of said bitumen.
  • the road bitumen comprises between 0.05% and 15% by weight, preferably between 0.1% and 10% by weight, more preferably between 0.5% and 6% by weight, by weight. an olefinic polymer adjuvant.
  • the object of the invention also relates to the use of bitumen bread as a road binder, said bitumen bar consisting of road bitumen as described in the process according to the invention.
  • the bitumen roll is used for the manufacture of asphalt, said bitumen bit consisting of road bitumen as described in the process according to the invention.
  • a road bitumen is prepared by bringing into contact:
  • a road bitumen is prepared by bringing into contact:
  • bitumen between 5% and 30% by weight, preferably between 6% and 28% by weight, more preferably between 7% and 26% by weight of the chemical additive relative to the total weight of said bitumen.
  • the road bitumen when the road bitumen comprises between 5% and 30% by weight, preferably between 6% and 28% by weight, more preferably between 7% and 26% by weight of the chemical additive relative to the total mass of said bitumen, said road bitumen may also be called concentrated road bitumen.
  • manufacturing temperatures of between 100 ° C. and 200 ° C., preferably between 140 ° C. and 200 ° C., more preferably between 140 ° C. and 170 ° C., and with stirring for a period of at least 10 ° C. minutes, preferably between 30 minutes and 10 hours, more preferably between 1 hour and 6 hours.
  • manufactured temperature means the heating temperature of the bitumen base before mixing as well as the mixing temperature. The temperature and the duration of the heating vary according to the quantity of bitumen used and are defined by the standard NF EN 12594.
  • bitumen bases that may be used according to the invention, mention may first be made of bitumens of natural origin, those contained in deposits of natural bitumen, natural asphalt or bituminous sands and bitumens originating from the refining of crude oil.
  • the Bitumen bases according to the invention are advantageously chosen from bitumen bases originating from the refining of crude oil.
  • the bitumen bases may be chosen from bitumen bases or mixture of bitumen bases derived from the refining of crude oil, in particular bitumen bases containing asphaltenes.
  • the bitumen bases can be obtained by conventional processes for the manufacture of bitumen bases in a refinery, in particular by direct distillation and / or vacuum distillation of the oil.
  • bitumen bases may optionally be visbroken and / or deasphalted and / or rectified in air.
  • the various bitumen bases obtained by the refining processes can be combined with each other to obtain the best technical compromise.
  • the bitumen base can also be a bitumen base for recycling.
  • the bitumen bases may be bitumen bases of hard grade or soft grade.
  • the bitumen bases according to the invention have a penetrability, measured at 25 ° C. according to the EN 1426 standard, between 5 and 300 1/10 mm, preferably between 10 and 100 1/10 mm, more preferably between 30 and 100 1 / 10 mm.
  • the chemical additive may be a compound of the following general formula (I):
  • R 1 is a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon-based chain comprising from 4 to 68 carbon atoms, preferably from 4 to 54 carbon atoms, more preferably from 4 to 36 carbon atoms, and z an integer varying from 1 to 4, preferably 2 to 4, more preferably 2.
  • the group R 1 is preferably a linear and saturated hydrocarbon chain of formula C w H 2w with w an integer ranging from 4 to 22, preferably 4 at 12.
  • the preferred diacids are as follows:
  • the diacid is sebacic acid.
  • the diacids may also be diacid dimers of unsaturated fatty acid (s), that is to say dimers formed from at least one unsaturated fatty acid, for example from a single fatty acid. unsaturated or from two different unsaturated fatty acids.
  • the diacid dimers of unsaturated fatty acid (s) are conventionally obtained by intermolecular dimerization reaction of at least one unsaturated fatty acid (reaction of Diels Aid for example).
  • Preferably, only one type of unsaturated fatty acid is dimerized. They derive, in particular, from the dimerization of an unsaturated fatty acid, in particular C 8 to C 34, especially C 12 to C 22 , in particular C 16 to C 20 , and more particularly C 18 .
  • a preferred fatty acid dimer is obtained by dimerization of linoleic acid, which can then be partially or fully hydrogenated.
  • Another preferred fatty acid dimer is obtained by dimerization of methyl linoleate. In the same way, it is possible to find triacids of fatty acids and tetracides of fatty acids, obtained respectively by trimerization and tetramerization of at least one fatty acid.
  • the chemical additive may be a compound of the following general formula (II):
  • R and R ' which are identical or different, contain a linear or branched, cyclic or acyclic saturated or unsaturated hydrocarbon-based chain containing from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising hetero atoms and / or rings having from 3 to 12 atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • X contains a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic or acyclic, having from 1 to 22 carbon atoms and optionally comprising one or more heteroatoms and / or rings having from 3 to 12 atoms and / or heterocycles having from 3 to 12 atoms;
  • n and m are integers independently of one another having a value of 0 or 1.
  • the integer ma has a value of 0.
  • the groups R- (NH) n CONH and NHCO (NH) n -R ' are covalently linked by a hydrazide bond CONH -NHCO-.
  • the groups R and / or R ' which are identical or different, then comprise a group chosen from at least one hydrocarbon chain of at least 4 carbon atoms, at least one aliphatic ring of 3 to 8 atoms, at least one condensed polycyclic system. aliphatic, partially aromatic or wholly aromatic, each ring comprising 5 or 6 atoms, taken alone or as a mixture.
  • the groups R and / or R ' which are identical or different, are linear, saturated hydrocarbon chains comprising from 4 to 22 carbon atoms.
  • the integer ma has a value of 1.
  • the group R, the group R 'and / or the group X then comprise a group chosen from at least one hydrocarbon chain of at least 4 atoms. of carbon, at least one aliphatic ring of 3 to 8 atoms, at least one aliphatic condensed polycyclic system, partially aromatic or wholly aromatic, each ring comprising 5 or 6 atoms, taken alone or as a mixture.
  • the group X represents a saturated linear hydrocarbon chain comprising from 1 to 22 carbon atoms.
  • the group X is selected from C2H4 groups, C 3 H 6.
  • the group X can also be a cyclohexyl group or a phenyl group, the radicals R- (NH) n CONH- and NHCO (NH) n -R'- can then be in the ortho, meta or para position. Moreover, they can be in cis or trans position relative to each other.
  • this ring may be substituted by groups other than the two main groups R- (NH) n CONH- and -NHCO (NH) n -R '.
  • the group X may also comprise two or more fused aliphatic and / or aromatic rings or not.
  • the group X is a group comprising two aliphatic rings connected by an optionally substituted C3 ⁇ 4 group, for example:
  • the group X is a group comprising two aromatic rings connected by an optionally substituted CH 2 group, for example:
  • urea derivatives including a particular urea 4,4'-bis (dodecylaminocarbonylamino) diphenylmethane which has the formula:
  • Ci2H2 5 NHCONH-C6H4-CH2-C 6 H4-NHCONH-Ci2H2 5.
  • the chemical additive is a compound of general formula (II) in which the integer n has a value of 0.
  • diamides of which a preferred diamide is ⁇ , ⁇ '-ethylenedi (stearamide), C 17 H 5 -CONH-CH 2 -CH 2 -NHCO-C 17 H 35 .
  • Hydrazide derivative may also be 2 ', 3-bis [[3- [3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionyl]] propionohydrazide,
  • the road bitumen comprises from 0.1% to 5% by weight, preferably from 0.5% to 4% by weight, more preferably from 0.5% to 2.5%. in mass of the chemical additive with respect to the total mass of said bitumen.
  • the road bitumen comprises from 5% to 30% by weight, preferably from 6% to 28% by weight, more preferably from 7% to 26% by weight of chemical additive with respect to the total mass of said bitumen.
  • a road bitumen is prepared by bringing into contact:
  • bitumen base between 0.1% and 5% by weight, preferably between 0.5% and 4% by weight, more preferably between 0.5% and 2.5% by weight of a chemical additive
  • a road bitumen is prepared by bringing into contact:
  • bitumen between 5% and 30% by weight, preferably between 6% and 28% by weight, more preferably between 7% and 26% by weight of the chemical additive relative to the total weight of said bitumen,
  • the bitumen base and the chemical additive are as described above.
  • the olefin polymer adjuvant is preferably selected from the group consisting of
  • the ethylene / glycidyl (meth) acrylate copolymers are advantageously chosen from random or block copolymers, preferably random copolymers of ethylene and a monomer chosen from glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, comprising from 50% to 99.7% by weight, preferably from 60% to 95% by weight, more preferably 60% to 90% by weight of ethylene.
  • the terpolymers are advantageously chosen from random or sequential terpolymers, preferably random, of ethylene, a monomer A and a monomer B.
  • the monomer A is chosen from vinyl acetate and alkyl acrylates or methacrylates
  • Monomer B is selected from glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate.
  • the ethylene / monomer A / monomer B terpolymers comprise from 0.5% to 40% by weight, preferably from 5% to 35% by weight, more preferably from 10% to 30% by weight of units derived from monomer A and from From 0.5% to 15% by weight, preferably from 2.5% to 15% by weight of units derived from monomer B, the remainder being formed from units derived from ethylene.
  • the copolymers result from the grafting of a B monomer selected from glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate onto a polymeric substrate.
  • the polymer substrate consists of a polymer chosen from polyethylenes, in particular low density polyethylenes, polypropylenes, statistical or sequential copolymers, preferably random copolymers of ethylene and vinyl acetate, and statistical or block copolymers, preferably statistical copolymers.
  • polyethylenes in particular low density polyethylenes, polypropylenes, statistical or sequential copolymers, preferably random copolymers of ethylene and vinyl acetate, and statistical or block copolymers, preferably statistical copolymers.
  • ethylene and alkyl acrylate or methacrylate to C 6 comprising from 40% to 99.7% by weight, preferably from 50% to 99% by weight ethylene.
  • Said graft copolymers comprise from 0.5% to 15% by weight, preferably from 2.5% to 15% by weight of grafted units derived from monomer B.
  • the olefin polymer adjuvant is preferably selected from the terpolymers (b) ethylene / monomer A / monomer B described above.
  • the additive polymer is selected from olefinic random terpolymers of ethylene, a monomer A chosen from acrylates or methacrylates of alkyl to C 6 and a monomer B selected from glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, comprising from 0.5% to 40% by weight, preferably from 5% to 35% by weight, more preferably from 10% to 30% by weight of units derived from monomer A and 0.5% by weight; at 15% by weight, preferably from 2.5% to 15% by weight of units derived from monomer B, the remainder being formed from units derived from ethylene.
  • the bitumen comprises from 0.05% to 15% by weight, preferably from 0.1% to 10% by weight, more preferably from 0.5% to 6% by weight of the adjuvant olefinic polymer with respect to the total mass of said bitumen.
  • the amounts of the chemical additive and, optionally, the olefinic polymer adjuvant are adjusted according to the nature of the bitumen base used.
  • the desired penetrability is preferably between 20 and 45 1/10 mm and the target ball and ring softening temperature (TBA) is preferably greater than 90 ° C., provided that the penetrability is measured at 25 ° C. C according to EN 1426 and TBA according to EN 1427.
  • the road bitumen comprises a combination of the chemical additive of formula (II) and the olefinic polymer adjuvant described above.
  • the road bitumen as described above may also contain other known additives or other known bitumen elastomers such as SB (block copolymer of styrene and butadiene), SBS (styrene-butadiene block copolymer) copolymers. styrene), SIS (styrene-isoprene-styrene), SBS * (star styrene-butadiene-styrene block copolymer), SBR (styrene-b-butadiene rubber), EPDM (modified ethylene propylene diene). These elastomers may also be crosslinked according to any known process, for example with sulfur.
  • SB block copolymer of styrene and butadiene
  • SBS styrene-butadiene block copolymer copolymers.
  • SIS styrene-isoprene-styrene
  • SBS * star
  • the road bitumen consists solely of one or more bitumen bases and one or more chemical additives as described above.
  • the object of the invention relates to a method for transporting and / or storing a cold road bitumen, said bitumen being transported and / or stored in the form of bitumen roll.
  • the bitumen is as described above.
  • transport and / or cold storage transport and / or storage at a temperature below 100 ° C, preferably at an ambient temperature below 100 ° C.
  • the temperature is preferably between 20 ° C and 90 ° C, preferably between 20 ° C and 80 ° C, more preferably between 40 ° C and 80 ° C, more preferably between 50 ° C and 70 ° C, more preferably between 40 ° C and 60 ° C.
  • Bitumen bit means a block of road bitumen having a mass of between 1 kg and 1000 kg, preferably between 1 kg and 200 kg, more preferably between 1 kg and 50 kg, still more preferably between 5 kg and 25 kg. kg, more preferably between 10 kg and 30 kg, said block being advantageously parallelepipedic, preferably being a block.
  • the bitumen roll preferably has a volume of between 1000 cm 3 and 50000 cm 3 , preferably between 5000 cm 3 and 25000 cm 3 , more preferably between 10000 cm 3 and 30000 cm 3 , even more preferably between 14000 cm 3 and 25000 cm 3 .
  • the mass of bitumen bread can vary from 1 to 20 kg, and from 20 to 50 kg in the case of handling by two people.
  • the mass of bitumen bread can vary from 50 to 1000 kg.
  • Bitumen bread is made from road bitumen as described above according to any process known industrially, for example by extrusion, by molding, or according to the manufacturing method described in document US2011 / 0290695.
  • the bitumen roll is advantageously packaged with a hot-melt film according to any known method, preferably with a polypropylene film, polyethylene film or a mixture of polyethylene and polypropylene.
  • the bitumen packaged in bitumen roll packaged with a hot-melt film has the advantage of being ready for use, that is to say that it can be directly heated in the melter without prior unpacking or possibly introduced directly into the melter. asphalt paving plant.
  • the hot melt material melting with the bitumen does not affect the properties of said bitumen.
  • Bitumen bread may also be packaged in a carton according to any known method.
  • bitumen cake is packaged in a carton by hot casting the bitumen in a carton whose wall of the inner face is silicone and then cooled, the dimensions of the carton being adapted to the weight and / or volume of the bitumen bread wish.
  • bitumen roll according to the invention When the bitumen roll according to the invention is packaged with a hot-melt film or is packaged in a carton, the applicant has demonstrated that the deterioration of said hot-melt film or said carton during transport and / or cold storage of said bitumen bread did not cause the flow of bitumen. Therefore, the bitumen rolls according to the invention retain their original shape and do not stick to each other during their transport and / or cold storage despite the fact that the hot melt film or cardboard is damaged.
  • the absence of leakage of the bitumen in the form of bread during its transport and / or cold storage is due to the presence of at least one chemical additive of formula (I) or (II) within the bitumen.
  • the object of the invention also relates to the use of bitumen bread as described above as a road binder.
  • bitumen cake according to the invention is composed of concentrated road bitumen, it is melted and then diluted with at least one other non-additive bitumen base in order to obtain a road bitumen that can be used as a road binder.
  • the road binder can in turn be used to manufacture asphalt mixes, in combination with aggregates according to any known method.
  • Bituminous mixes are used as materials for the construction and maintenance of pavement bodies and their pavement, as well as for the realization of all road works. For example, superficial coatings, hot mixes, cold mixes, cold mixes, low emulsions, base layers, binding, hooking and rolling, and other combinations of an asphalt binder and road aggregate having particular properties, such as anti-rutting layers, draining asphalts, or asphalts (mixing between a binder and sand-like aggregates).
  • bitumen rolls according to the present invention are remarkable in that they allow the transport and / or the storage of cold road bitumen under optimal conditions, in particular without creep of said loaves during their transport and / or storage, even when the ambient temperature is high and without degrading the properties of said road bitumen for road application, or even improving them.
  • B 0 a 35/50 grade bitumen base, denoted B 0 having a penetrability P 25 34 1/10 mm and a TBA of 54.4 ° C and commercially available under the TOTAL group AZALT ® mark;
  • B 5 a 50/70 grade bitumen base, denoted B 5 having a penetrability P 25 58 1/10 mm and a TBA of 52 ° C and commercially available from TOTAL group under the AZALT ® mark;
  • bitumen base of grade 50/70 denoted B 6 , having a penetrability P 25 of 55 1/10 mm and a TBA of 49.6 ° C and commercially available from the TOTAL group under the trademark AZALT ® ;
  • B 7 having a penetrability P February 5 47 1/10 mm and a TBA of 66.4 ° C, commercially available from TOTAL group under the STYRELF ® brand ;
  • bitumen base of grade 30/45 denoted B 8 , having a penetrability P 25 of 37 1/10 mm and a TBA of 81.2 ° C., commercially available from the TOTAL group under the trademark ALTEK PM 30/45 ® ;
  • SB a styrene / butadiene diblock copolymer having a mass by weight of styrene of 30% relative to the weight of the copolymer, marketed by KRATON under the name Dl 184 A;
  • Base bitumen B 0 95% 96,5% 98,6% 99,15% - - - - - - - -
  • the amount of additive for each bitumen is adjusted so as to obtain bitumens of equivalent mechanical properties, especially a penetrability ⁇ 25 and a near TBA.
  • bitumens are prepared in the following manner.
  • bitumen Bi For bitumen Bi, it is introduced into a reactor maintained at 185 ° C. and stirred at
  • bitumen B 2 For the bitumen B 2 , the bitumen base Bo is introduced into a reactor maintained at 165 ° C. with stirring at 300 rpm. The Fischer-Tropsch wax is then introduced into the reactor. The contents of the reactor are maintained at 165 ° C. with stirring at 300 rpm for 1 hour.
  • bitumen base Bo Preparations of B 3 and B 4 bitumens are carried out by first introducing the bitumen base Bo into a reactor at 160 ° C with stirring at 300 rpm. Sebacic acid (B 3 ) or hydrazide (B 4 ) is then added in the form of granules. The mixtures are stirred for about 1 hour at 160 ° C to obtain a homogeneous final appearance. The mixtures are cooled to room temperature.
  • the preparations of the B 9 and Bi 0 bitumens are prepared from the bitumen base B 5 in the same way as the preparation of bitumen B 3 .
  • bitumen Bu is prepared from the bitumen base Be in the same way as the preparation of bitumen B 3 .
  • Bi 2 bitumen For Bi 2 bitumen, it is introduced into a reactor maintained at 160 ° C. and stirred at
  • bitumen B 13 For bitumen B 13, are introduced into a reactor maintained at 160 ° C and with stirring at 300 revolutions / min, the base bitumen B 8, and then the acid is added. The mixture is stirred for about 1 hour at 160 ° C to obtain a homogeneous final appearance. The mixture is cooled to room temperature.
  • the preparations of the B 14 and B 15 bitumens are prepared from the bitumen base B 5 in the same manner as the B3 bitumen preparation.
  • B 0 and B 3 bitumens as well as B 5 and B 9 bitumens were studied according to the following protocol: B 0 , B 3 , B 5 and B 9 undergo a first aging according to the method RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) as described in standard NF EN 12607-1 and then are subjected to a second test based on the principle of the PAV (Pressure Aging Vessel) test as described in ASTM D6521.
  • RTFOT Rolling Thin Film Oven Test
  • the B 3 and B 9 bitumens respectively have aging resistance properties equivalent to non-additive bitumen bases B 0 and B 5 .
  • the viscosity values of the B 3 and B 9 bitumens remain almost identical, respectively, with respect to those of the bitumen bases B 0 and B 5 .
  • the workability of the B 3 and B 9 hot bitumens therefore remains unchanged respectively with respect to the bitumen bases B 0 and B 5 .
  • the properties of the B 3 and B 9 bitumens according to the invention are not affected after RTFOT aging.
  • the RTFOT test shows that the penetrabilities decrease less in the B 3 and B 9 bitumens than in the starting bitumen bases B 0 and B 5 , respectively, after simulated aging.
  • bitumen bases B 0 and B 5 do not modify their properties and thus makes it possible to obtain a binder having the necessary specifications for a road application.
  • Bitumen breads Pi P 5 and P 9 P 5 are prepared from the bitumen Bi to B 5 and B 5 9 Bi respectively according to the following method.
  • a mass of about 0.5 kg of bitumen is cast at 160 ° C in a rectangular steel mold covered with a heat-fusible polyethylene film. The mold is then cooled to room temperature and then demolded.
  • a bit of Pie bitumen is industrially prepared by molding from bitumen B 9 .
  • Blocks of bitumen Pi 7 and Pi 8 are respectively prepared from concentrated bituminous bars P 14 and P 15 .
  • bitumen bread P 7 For the bitumen bread P 7, P 14 bread bitumen is melted and then mixed with B5 50/70 grade bitumen previously heated to 160 ° C. The mixture thus obtained is stirred for about 1 hour at 160 ° C to obtain a homogeneous final appearance, then cast at 160 ° C in a rectangular steel mold covered with a polyethylene hot melt film. The mold is then cooled to room temperature and then demolded.
  • Bread bitumen Pi 7 thus obtained comprises about 1.5% sebacic acid, that is to say that the weight ratio of the mixture of bread P 14 and B5 bitumen is 1/5.
  • Pis bitumen bread is obtained in the same manner as the bitumen bread Pi 7 from a mixture of bitumen bread P 15 and bitumen B 5 with a weight ratio of the mixture of 15 P bread and bitumen B 5 of 1 / 16.6.
  • Creep test A qualitative creep test is carried out beforehand.
  • the loaves of bitumen Pi to P5 and P 9 to P 13 thus obtained are placed in incubators at different temperatures and under a load of 3.65 kg (+/- 50 g) to simulate the stacking of the loaves on each other. other, during transport and / or storage. Indeed, it is estimated that 6 loaves are stacked vertically on a pallet during the transport and / or storage of the bitumen bars. Therefore, the load of 3.65 kg (+/- 50 g) corresponding to the load applied to a block of 500 g is approximately equivalent to the load applied to a block of 25 kg in a pallet containing 40 blocks and having a mass total of about 1000 kg.
  • M being the load or about 1000 kg
  • g being the gravitational constant of 9.81 m-s 2
  • S is the surface of the pallet is 1.21 m 2
  • n is the number of blocks in the pallet is 40 .
  • the blocks are first placed in an oven at a temperature of 40 ° C. If no creep is observed after a certain time, at most after 3 weeks, new loaves are molded and placed at an oven temperature of 50 ° C for at least 7 days. This operation is repeated by increasing the temperature from 10 ° C to a maximum temperature of 80 ° C if no creep is observed, or up to the temperature where a large creep breads is observed if said temperature is below 80 ° C. Creep results visually in deformation of the loaves and flow of the bitumen.
  • bitumen rolls P 3 and P 4 as well as the bitumen rolls P9 to P 13 and Pi 6 according to the present invention do not flow under conventional storage and / or transport conditions.
  • This test is carried out in order to evaluate the deformation resistance of each bit of bitumen P 1 to P 5 , P 7 and P 8 obtained respectively from the bitumen bases B 7 and B 8 as well as P 9 to P 13 , Pi 7 and Pis when it is subjected to a load and at a temperature of 50 ° C.
  • the creep resistance test itself is carried out using a texture analyzer sold under the name LF Plus by the company LLOYD Instruments and equipped with a thermal enclosure. To do this, a cylindrical metal box containing a mass of 60 g of bitumen cake is placed inside the thermal chamber set at a temperature of 50 ° C. for 3 hours.
  • the piston of the texture analyzer is a cylinder with a diameter of 20 mm and a height of 60 mm.
  • the cylindrical piston is initially placed in contact with the upper surface of the bitumen cake. Then, it moves vertically downwards, at a constant speed of 1 mm / min, over a calibrated distance of 10 mm so as to exert a compressive force on the upper surface of the bitumen roll.
  • the texture analyzer measures the maximum compressive force applied by the piston to the bitumen roll at 50 ° C.
  • the measurement of the maximum compressive strength makes it possible to evaluate the ability of the bitumen roll to resist deformation. Thus, the greater this strength, the better the resistance to deformation of the bitumen bread.
  • bitumen bread is sufficiently resistant to creep when the maximum compressive force is at least 15 N at 50 ° C. This value of the maximum compressive force is equivalent to the conditions of transport and / or storage of the bitumen bars at temperatures of at least 50 ° C.
  • the loaves P 3 , P 4 , P 9 to Pu according to the invention are particularly resistant to creep compared to control bits of bitumen Pi, P 2 and P 5 . It is the same for bits of bitumen Pi 2 and P 13 , which are particularly resistant compared to control bitumen breads P 7 and P 8 .
  • the bread P 4 containing the hydrazide and the bread Pu are remarkable insofar as the maximum compressive forces are respectively about 25 times greater and about 70 times greater than that respectively applied to the Pi bitumen breads control or P 2 and P 7 which will tend to flow during their transport or storage, especially at temperatures greater than or equal to 40 ° C, preferably greater than or equal to 50 ° C, more preferably greater than or equal to 60 ° C .
  • bitumen bars Pi 7 and Pi 8 are creep resistant at temperatures of at least 50 ° C since their maximum compressive force is greater than 15 N, i.e. , 5N and 19N.
  • the compression forces of bitumen bars Pi 7 and Pi 8 are at least 5 times greater than the compression force of the control bitumen bread P5.
  • Pi 7 and Pi 8 bitumen loaves obtained by a so-called “indirect” route do not flow during their transport or storage, especially at temperatures greater than or equal to 40 ° C, preferably greater than or equal to 50 ° C, more preferably greater than or equal to 60 ° C unlike the control bitumen bread P5.
  • bitumen rolls according to the invention do not stick to each other and keep their shape and consistency even at high ambient temperature.
  • transport and / or storage are optimized for the bitumen rolls according to the invention, with facilitated handling, secure and minimized bitumen losses.
  • Asphalt En, E 3 , E 5 and E 9 were prepared respectively from the bitumens B 0 , B 3 , B 5 and B 9 .
  • the mixes E 0 , E 3 , E 5 and E 9 comprise respectively 5.4% by weight of bitumen B 0 , B 3 , B 5 and B 9 and 94.6% by weight of aggregates, said percentages being calculated by relative to the mass of bituminous mix.
  • the mixes are prepared by mixing bitumens and aggregates at 165 ° C according to a conventional method.
  • the asphalt mixes according to the invention as road binder have identical properties compared to the mixes of the prior art E 0 and E 5 .
  • the addition of one or more additives according to the invention in a bitumen does not affect the properties of the mixes made from such bitumen.
  • the void contents are comparable for E 0 and E 3 as well as for E 5 and E 9 , which reflects an equivalent workability.
  • This observation is consistent since the B 0 and B 3 bitumens as well as the B 5 and B 9 bitumens have comparable viscosities between 120 ° C and 160 ° C (see Table 3).
  • the resistance values r and R are higher for the mixes E 3 and E 9 than for the mixes E 0 and E 5 .

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de transport et/ou de stockage de bitume routier à froid, ledit bitume étant transporté et/ou stocké sous forme de pain de bitume et comprenant au moins un additif chimique choisi parmi :. un composé de formule générale (I) : R1-(COOH)z dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4, et. un composé de formule générale (II) : R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R' dans laquelle: - R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes; - X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes; - n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1. La présente invention concerne également l'utilisation de pain de bitume selon l'invention comme liant routier ainsi que leur utilisation pour la fabrication d'enrobés.

Description

PROCEDE DE TRANSPORT ET/OU DE STOCKAGE DE BITUME ROUTIER
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention a pour objet un procédé de transport et/ou de stockage d'un bitume routier. La présente invention concerne également l'utilisation de pain de bitume selon l'invention comme liant routier ainsi que leur utilisation pour la fabrication d'enrobés.
ETAT DE L'ART
La grande majorité du bitume est utilisée en construction, principalement pour la fabrication de chaussées routières ou dans l'industrie, par exemple pour des applications de toiture. Il se présente généralement sous la forme d'un matériau noir fortement visqueux, voire solide à température ambiante, qui se fluidifie en chauffant. De manière générale, le bitume est stocké et transporté à chaud, en vrac, dans des camions-citernes ou par bateaux à des températures élevées de l'ordre de 120°C à 160°C. Or le stockage et le transport du bitume à chaud présente certains inconvénients. D'une part, le transport du bitume à chaud sous forme liquide est considéré comme dangereux et il est très encadré d'un point de vue réglementaire. Ce mode de transport ne présente pas de difficultés particulières lorsque les équipements et les infrastructures de transport sont en bon état. Dans le cas contraire, il peut devenir problématique : si le camion-citerne n'est pas suffisamment calorifugé, le bitume pourra devenir visqueux durant un trajet trop long. Les distances de livraison du bitume sont donc limitées. D'autre part, le maintien du bitume à des températures élevées dans les cuves ou dans les camions-citernes consomme de l'énergie. En outre, le maintien en température du bitume pendant une période donnée peut affecter les propriétés du bitume, notamment les propriétés de vieillissement et ainsi changer les performances finales de l'enrobé. Pour pallier les problèmes de transport et de stockage du bitume à chaud, des solutions de transport et de stockage en conditionnement à froid ont été développées. Ce mode de transport du bitume en conditionnement à froid ne représente qu'une fraction minime des quantités transportées dans le monde, mais il correspond à des besoins bien réels pour les régions géographiques d'accès difficile et coûteux par les moyens de transport traditionnels.
A titre d'exemple on peut citer le transport du bitume à température ambiante dans des fûts métalliques. Ce moyen est de plus en plus contestable d'un point de vue environnemental car le bitume froid stocké dans les fûts doit être réchauffé avant son utilisation comme liant routier. Or cette opération est difficile à mettre en œuvre pour ce type de conditionnement et les fûts constituent un déchet après utilisation. D'autre part, le stockage du bitume à froid dans des fûts conduit à des pertes car le bitume est très visqueux et une partie du produit reste sur les parois du fût lors du transvasement dans les cuves des unités de production des enrobés. Quant à la manipulation et au transport de produits bitumineux dans ces fûts, ils peuvent s'avérer difficiles et dangereux si l'équipement spécialisé de manutention des fûts n'est pas disponible chez les transporteurs ou sur le lieu d'utilisation du bitume.
Le conditionnement des produits bitumineux dans des sacs en papier ou en matériau thermoplastique, tel que le polypropylène ou le polyéthylène, a fait l'objet de développements récents. A titre d'exemple, la demande de brevet US 2011/0290695 décrit un système de distribution et de conditionnement de produits bitumineux sous forme de blocs. Chaque bloc de bitume est entouré par un film de composition bitumineuse constitué d'environ 10 à 30% en poids de bitume naturel et d'environ 5 à 25% en poids d'un élastomère synthétique et de copolymères. Le film de composition bitumineuse est fondu avec le produit bitumineux et est entièrement compatible avec le bitume en fusion.
Or, il a été constaté que les produits bitumineux conditionnés sous forme de sacs papier ou en matériau thermoplastique peuvent fluer durant leur manipulation, leur stockage et leur transport, car les sacs ou les films en matériau thermoplastique peuvent se percer augmentant les risques de déformation et de fuite notamment lorsque la température extérieure est élevée. Lorsque les sacs ou les films en matériau thermoplastique sont transpercés, le bitume s'écoule et les sacs ou les blocs entourés de film en matériau thermoplastique collent entre eux. La manipulation des sacs ou des blocs entourés de film en matériau thermoplastique ainsi détériorés devient impossible, ce qui les rend inutilisables.
Malgré le développement récent des conditionnements de produits bitumineux, il existe toujours un besoin de trouver une solution de stockage et de transport des bitumes routiers et matériaux bitumineux à froid permettant de remédier aux inconvénients cités ci- dessus.
En particulier, le but de la présente invention est de proposer un procédé de transport et/ou de stockage à froid amélioré.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé permettant une manipulation facile du bitume routier lors des opérations de manutention.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé écologique et économique pour transporter le bitume routier et éviter l'utilisation de moyens supplémentaires pour le maintien en température dudit bitume lors du transport et/ou du stockage. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé écologique permettant de minimiser la présence de déchets et/ou de résidus.
OBJET DE L'INVENTION
L'objet de l'invention concerne un procédé de transport et/ou de stockage de bitume routier à froid, ledit bitume étant transporté et/ou stocké sous forme de pain de bitume et comprenant au moins un additif chimique choisi parmi :
• un composé de formule générale (I) : R1-(COOH)z dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4, et
• un composé de formule générale (II) : R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R' dans laquelle:
- R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1.
On entend par bitume routier, les compositions bitumineuses constituées d'une ou de plusieurs bases bitume et comprenant un ou plusieurs additifs chimiques, lesdites compositions étant destinées à une application routière.
Selon un mode de réalisation particulier, le bitume routier est transporté et/ou stocké à une température inférieure à 100°C. En particulier, la température de transport et/ou de stockage correspond à la température ambiante. On entend par température ambiante, la température qui est atteinte lors du transport et/ou de stockage du bitume selon l'invention sans que ledit bitume soit chauffé par tout type de procédé. Ainsi, la température ambiante peut atteindre des températures élevées, inférieure à 100°C durant les périodes estivales, en particulier dans les régions géographiques à climat chaud.
Selon un mode de réalisation particulier préférentiel, le bitume est transporté et/ou stocké à une température comprise entre 20°C et 90°C, de préférence comprise entre 20°C et 80°C, plus préférentiellement comprise entre 40°C et 80°C, encore plus préférentiellement comprise entre 50°C et 70°C, encore plus préférentiellement comprise entre 40°C et 60°C.
Selon un mode de réalisation particulier, l'additif chimique est un composé de formule générale (I) : ^-(COOH^ dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4. Selon un mode de réalisation particulier préférentiel, le composé est un diacide de formule générale HOOC-CwH2w-COOH dans laquelle w est un entier variant de 4 à 22, de préférence de 4 à 12.
Avantageusement, le composé est un diacide choisi parmi le groupe constitué par l'acide adipique, l'acide pimélique, l'acide subérique, l'acide azélaique, l'acide sébacique, l'acide undécanedioïque, l'acide 1 ,2-dodécanedioïque et l'acide tétradécanedioïque.
Selon un mode de réalisation particulier, l'additif chimique est un composé de formule générale (II) : R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R' dans laquelle:
- R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1. Selon un mode de réalisation particulier préférentiel, le composé comprend un motif hydrazide quand n et m ont une valeur de 0.
Avantageusement, les groupements R et/ou R', identiques ou différents, comprennent un ou plusieurs cycles ou hétérocycles mono- ou polycycliques aromatiques éventuellement substitués par une ou plusieurs fonctions hydroxyle et/ou une ou plusieurs chaînes hydrocarbonées saturées, linéaires ou ramifiées, ayant de 1 à 6 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation particulier préférentiel, le composé comprend deux motifs amide quand n a une valeur de 0 et m a une valeur de 1.
Selon un mode de réalisation particulier préférentiel, les groupements R et/ou R', identiques ou différents, comprennent une chaîne hydrocarbonée aliphatique de 4 à 22 atomes de carbone, notamment choisie parmi les groupements C4H9, C5Hn, C9Hi9, CnH23, Ci2H25, C17H35, C18H37, C2iH43, C22H45.
Avantageusement, le groupement X comprend une chaîne hydrocarbonée aliphatique de 1 à 2 atomes de carbone. Selon un mode de réalisation particulier, le bitume routier comprend de 0,1% à 5% en masse, de préférence de 0,5% à 4% en masse, plus préférentiellement de 0,5%> à 2,5% en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le bitume routier comprend de 5% à 30%) en masse, de préférence de 6%> à 28% en masse, plus préférentiellement de 7% à 26% en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Selon un mode de réalisation particulier, le bitume routier comprend entre 0,05% et 15%) en masse, de préférence entre 0,1% et 10% en masse, plus préférentiellement entre 0,5% et 6%> en masse d'un adjuvant polymère oléfmique.
L'objet de l'invention concerne également l'utilisation de pain de bitume comme liant routier, ledit pain de bitume étant constitué de bitume routier tel que décrit dans le procédé selon l'invention. Selon un mode de réalisation particulier, le pain de bitume est utilisé pour la fabrication d'enrobés, ledit pain de bitume étant constitué de bitume routier tel que décrit dans le procédé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE
Selon un mode de réalisation particulier, on prépare un bitume routier en mettant en contact :
au moins une base bitume,
- entre 0,1% et 5% en masse, de préférence entre 0,5% et 4% en masse, plus préférentiellement entre 0,5%> et 2,5% en masse d'un additif chimique.
Selon un autre mode de réalisation particulier, on prépare un bitume routier en mettant en contact :
au moins une base bitume,
- entre 5% et 30% en masse, de préférence entre 6% et 28% en masse, plus préférentiellement entre 7% et 26% en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Au sens de l'invention, lorsque le bitume routier comprend entre 5% et 30% en masse, de préférence entre 6% et 28% en masse, plus préférentiellement entre 7% et 26% en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume, ledit bitume routier peut également s'appeler bitume routier concentré.
Dans la suite de la description, les pourcentages massiques sont calculés par rapport à la masse totale du bitume.
On opère à des températures de fabrication comprises entre 100°C et 200°C, de préférence entre 140°C et 200°C, plus préférentiellement entre 140°C et 170°C, et sous agitation pendant une durée d'au moins 10 minutes, de préférence comprise entre 30 minutes et 10 heures, plus préférentiellement entre 1 heure et 6 heures. On entend par température de fabrication, la température de chauffage de la base bitume avant mélange ainsi que la température de mélange. La température et la durée du chauffage varient selon la quantité de bitume utilisée et sont définies par la norme NF EN 12594.
Parmi les bases bitumes utilisables selon l'invention, on peut citer tout d'abord les bitumes d'origine naturelle, ceux contenus dans des gisements de bitume naturel, d'asphalte naturel ou les sables bitumineux et les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bases bitumes selon l'invention sont avantageusement choisies parmi les bases bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bases bitumes peuvent être choisies parmi les bases bitumes ou mélange de bases bitumes provenant du raffinage du pétrole brut, en particulier des bases bitumes contenant des asphaltènes. Les bases bitumes peuvent être obtenues par des procédés conventionnels de fabrication des bases bitumes en raffinerie, en particulier par distillation directe et/ou distillation sous vide du pétrole. Ces bases bitumes peuvent être éventuellement viscoréduites et/ou désasphaltées et/ou rectifiées à l'air. Les différentes bases bitumes obtenues par les procédés de raffinage peuvent être combinées entre elles pour obtenir le meilleur compromis technique. La base bitume peut aussi être une base bitume de recyclage. Les bases bitumes peuvent être des bases bitumes de grade dur ou de grade mou. Les bases bitumes selon l'invention ont une pénétrabilité, mesurée à 25°C selon la norme EN 1426, comprise entre 5 et 300 1/10 mm, de préférence entre 10 et 100 1/10 mm, plus préférentiellement entre 30 et 100 1/10 mm. Selon un mode de réalisation particulier, l'additif chimique peut être un composé de formule générale (I) suivante :
Figure imgf000009_0001
dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4, plus préférentiellement égal à 2.
Les additifs chimiques répondant à la formule (I) peuvent avantageusement être des monoacides (z=l), des diacides (z = 2), des triacides (z = 3) ou des tétracides (z = 4). Les additifs chimiques préférés sont des diacides avec z = 2. De même, le groupement R1 est, de préférence, une chaîne hydrocarbonée linéaire et saturée de formule CwH2w avec w un entier variant de 4 à 22, de préférence de 4 à 12.
Les additifs chimiques ont, en particulier, la formule générale HOOC-CwH2w-COOH où w est un entier variant de 4 à 22, de préférence de 4 à 12. Ces additifs chimiques correspondent à la formule (I) précédente dans laquelle z = 2 et R1= CwH2w.
Les diacides préférés sont les suivants :
- l'acide adipique ou acide 1 ,6-hexanedioïque avec w = 4
- l'acide pimélique ou acide 1,7-heptanedioïque avec w = 5
- l'acide subérique ou acide 1,8-octanedioïque avec w = 6
- l'acide azélaique ou acide 1,9-nonanedioïque avec w = 7 - l'acide sébacique ou acide 1 ,10-decanedioïque avec w = 8
- l'acide undécanedioïque avec w = 9
- l'acide 1 ,2-dodécanedioïque avec w = 10
- l'acide tétradécanedioïque avec w = 12.
Avantageusement, le diacide est l'acide sébacique.
Les diacides peuvent aussi être des dimères diacide d'acide(s) gras insaturé(s) c'est-à- dire des dimères formés à partir d'au moins un acide gras insaturé, par exemple à partir d'un seul acide gras insaturé ou à partir de deux acides gras insaturés différents. Les dimères diacide d'acide(s) gras insaturé(s) sont classiquement obtenus par réaction de dimérisation intermoléculaire d'au moins un acide gras insaturé (réaction de Diels Aider par exemple). De préférence, on dimérise un seul type d'acide gras insaturé. Ils dérivent en particulier de la dimérisation d'un acide gras insaturé notamment en Cg à C34, notamment en C12 à C22, en particulier en C16 à C20, et plus particulièrement en C18. Un dimère d'acide gras préféré est obtenu par dimérisation de l'acide linoléïque, celui-ci pouvant ensuite être partiellement ou totalement hydrogéné. Un autre dimère d'acide gras préféré a pour formule HOOC-(CH2)7- CH=CH-(CH2)7-COOH. Un autre dimère d'acide gras préféré est obtenu par dimérisation du linoléate de méthyle. De la même façon, on peut trouver des triacides d'acides gras et des tétracides d'acides gras, obtenus respectivement par trimérisation et tétramérisation d'au moins un acide gras.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l'additif chimique peut être un composé de formule générale (II) suivante :
R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R'
dans laquelle:
R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1. Selon une variante de l'invention, l'entier m a une valeur de 0. Dans ce cas particulier, les groupements R-(NH)nCONH et NHCO(NH)n-R' sont liés de façon covalente par une liaison hydrazide CONH-NHCO. Les groupements R et/ou R', identiques ou différents, comprennent alors un groupement choisi parmi au moins une chaîne hydrocarbonée d'au moins 4 atomes de carbone, au moins un cycle aliphatique de 3 à 8 atomes, au moins un système polycyclique condensé aliphatique, partiellement aromatique ou entièrement aromatique, chaque cycle comprenant 5 ou 6 atomes, pris seul ou en mélange.
De préférence, les groupements R et/ou R', identiques ou différents, sont des chaînes hydrocarbonées linéaires, saturées comprenant de 4 à 22 atomes de carbone. Parmi les chaînes hydrocarbonées linéaires, saturées préférées, on peut citer les groupements C4H9, C5H11,
C9H19, C11H23, C12H25, C17H35, C18H37, C2lH43i C22H45.
Selon une autre variante de l'invention, l'entier m a une valeur de 1. Le groupement R, le groupement R' et/ou le groupement X, comprennent alors un groupement choisi parmi au moins une chaîne hydrocarbonée d'au moins 4 atomes de carbone, au moins un cycle aliphatique de 3 à 8 atomes, au moins un système polycyclique condensé aliphatique, partiellement aromatique ou entièrement aromatique, chaque cycle comprenant 5 ou 6 atomes, pris seul ou en mélange.
De préférence, le groupement X représente une chaîne hydrocarbonée linéaire, saturée comprenant de 1 à 22 atomes de carbone. De préférence, le groupement X est choisi parmi les groupements C2H4, C3H6.
Le groupement X peut aussi être un groupement cyclohexyle ou un groupement phényle, les radicaux R-(NH)nCONH- et NHCO(NH)n-R'- peuvent alors être en position ortho, méta ou para. Par ailleurs, ils peuvent être en position cis ou trans l'un par rapport à l'autre. De plus, lorsque le radical X est cyclique, ce cycle peut être substitué par d'autres groupements que les deux groupements principaux R-(NH)nCONH- et -NHCO(NH)n-R'.
Le groupement X peut également comprendre deux ou plusieurs cycles aliphatiques et/ou aromatiques condensés ou non. Ainsi selon une variante préférée de l'invention, le groupement X est un groupement comportant deux cycles aliphatiques reliés par un groupement C¾ éventuellement substitué comme par exemple:
Figure imgf000011_0001
Selon une autre variante de l'invention, le groupement X est un groupement comportant deux cycles aromatiques reliés par un groupement CH2 éventuellement substitué comme par exemple:
Figure imgf000012_0001
D'autres composés particuliers sont les dérivés uréides, dont une urée particulière la 4,4'-bis(dodécylaminocarbonylamino)diphénylméthane qui a pour formule:
Ci2H25-NHCONH-C6H4-CH2-C6H4-NHCONH-Ci2H25.
Selon un mode de réalisation particulier préféré, l'additif chimique est un composé de formule générale (II) dans laquelle l'entier n a une valeur de 0.
Parmi les composés préférés selon l'invention, on peut citer les dérivés hydrazides répondant aux formules suivantes:
C5Hi i-CONH-NHCO-C5Hi i
C9Hi9-CONH-NHCO-C9Hi9
C11H23-CONH-NHCO-C11H23
CivHss-CONH-NHCO-CiyHss
C21H43-CONH-NHCO-C21H43.
On peut également citer les diamides, dont une diamide préférée est la Ν,Ν'- éthylènedi(stéaramide), Ci7H35-CONH-CH2-CH2-NHCO-Ci7H35.
On peut également citer comme dérivé hydrazide, le 2',3-bis[[3-[3,5-di-tert-butyl-4- hydroxyphenyljpropionyl] ] propionohydrazide,
Selon un mode de réalisation particulier, le bitume routier comprend de 0,1% à 5% en masse, de préférence de 0,5% à 4%> en masse, plus préférentiellement de 0,5%> à 2,5%> en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le bitume routier comprend de 5%> à 30%> en masse, de préférence de 6%> à 28%> en masse, plus préférentiellement de 7%> à 26%> en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Selon un mode de réalisation particulier, on prépare un bitume routier en mettant en contact :
au moins une base bitume, entre 0,1% et 5% en masse, de préférence entre 0,5%> et 4% en masse, plus préférentiellement entre 0,5%> et 2,5% en masse d'un additif chimique,
et entre 0,05%> et 15% en masse, de préférence entre 0,1% et 10% en masse, plus préférentiellement entre 0,5% et 6% en masse d'un adjuvant polymère oléfmique. Selon un autre mode de réalisation particulier, on prépare un bitume routier en mettant en contact :
au moins une base bitume,
entre 5% et 30% en masse, de préférence entre 6% et 28% en masse, plus préférentiellement entre 7% et 26% en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume,
et entre 0,05% et 15% en masse, de préférence entre 0,1% et 10% en masse, plus préférentiellement entre 0,5% et 6% en masse d'un adjuvant polymère oléfmique. La base bitume et l'additif chimique sont tels que décrits ci-dessus. L'adjuvant polymère oléfmique est choisi, de préférence, dans le groupe consistant en
(a) les copolymères éthylène/(méth)acrylate de glycidyle ; (b) les terpolymères éthylène/monomère A/monomère B et (c) les copolymères résultant du greffage d'un monomère B sur un substrat polymère.
(a) Les copolymères éthylène/(méth)acrylate de glycidyle sont, avantageusement, choisis parmi les copolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'un monomère choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, comprenant de 50% à 99,7% en masse, de préférence de 60% à 95% en masse, plus préférentiellement 60% à 90% en masse d'éthylène.
(b) Les terpolymères sont, avantageusement, choisis parmi les terpolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène, d'un monomère A et d'un monomère B.
Le monomère A est choisi parmi l'acétate de vinyle et les acrylates ou méthacrylates d'alkyle
Le monomère B est choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle.
Les terpolymères éthylène/monomère A/monomère B comprennent de 0,5% à 40% en masse, de préférence de 5% à 35% masse, plus préférentiellement de 10% à 30% en masse de motifs issus du monomère A et, de 0,5% à 15% en masse, de préférence de 2,5% à 15% en masse de motifs issus du monomère B, le reste étant formé de motifs issus de l'éthylène. (c) Les copolymères résultent du greffage d'un monomère B choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, sur un substrat polymère. Le substrat polymère consiste en un polymère choisi parmi les polyéthylènes, notamment les polyéthylènes basse densité, les polypropylènes, les copolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'acétate de vinyle et les copolymère statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'acrylate ou méthacrylate d'alkyle en Ci à C6, comprenant de 40% à 99,7% en masse, de préférence de 50% à 99% en masse d'éthylène. Lesdits copolymères greffés comprennent de 0,5% à 15% en masse, de préférence de 2,5% à 15%) en masse de motifs greffés issus du monomère B.
L'adjuvant polymère oléfmique est, de préférence, choisi parmi les terpolymères (b) éthylène/monomère A/monomère B décrits ci-dessus.
Avantageusement, l'adjuvant polymère oléfmique est choisi parmi les terpolymères statistiques d'éthylène, d'un monomère A choisi parmi les acrylates ou méthacrylates d'alkyle en Ci à C6 et d'un monomère B choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, comprenant de 0,5% à 40% en masse, de préférence de 5% à 35% masse, plus préférentiellement de 10% à 30% en masse de motifs issus du monomère A et, de 0,5% à 15% en masse, de préférence de 2,5% à 15% en masse de motifs issus du monomère B, le reste étant formé de motifs issus de l'éthylène.
Selon un mode de réalisation particulier, le bitume comprend de 0,05% à 15% en masse, de préférence de 0,1% à 10% en masse, plus préférentiellement de 0,5% à 6% en masse de l'adjuvant polymère oléfmique par rapport à la masse totale dudit bitume.
Les quantités de l'additif chimique et, éventuellement, de l'adjuvant polymère oléfmique sont ajustées en fonction de la nature de la base bitume utilisée. En particulier, la pénétrabilité visée est de préférence comprise entre 20 et 45 1/10mm et la température de ramollissement bille et anneau (TBA) visée est, de préférence, supérieure à 90°C, étant entendu que la pénétrabilité est mesurée à 25°C selon la norme EN 1426 et la TBA selon la norme EN 1427.
Selon un mode de réalisation particulier préféré, le bitume routier comprend une combinaison de l'additif chimique de formule (II) et l'adjuvant polymère oléfmique décrits ci-dessus.
On préférera la combinaison dans laquelle l'additif chimique a une formule (II) où m=0, plus préférentiellement où m=0 et n=0. On préférera également la combinaison dans laquelle l'adjuvant polymère oléfmique est choisi parmi les terpolymère (b) éthylène/monomère A/monomère B décrits ci-dessus.
Plus préférentiellement, le bitume routier comprend l'additif chimique de formule (II) où m=0, plus préférentiellement où m=0 et n=0 et l'adjuvant polymère oléfmique choisi parmi les terpolymères (b) éthylène/monomère A/monomère B décrits ci-dessus.
Le bitume routier tel que décrit ci-dessus peut également contenir d'autres additifs connus ou d'autres élastomères pour bitume connus tels que les copolymères SB (copolymère à blocs du styrène et du butadiène), SBS (copolymère à blocs styrène-butadiène-styrène), SIS (styrène -isoprène-styrène), SBS* (copolymère à blocs styrène-butadiène-styrène en étoile), SBR (styrène-b-butadiène-rubber), EPDM (éthylène propylène diène modifié). Ces élastomères peuvent en outre être réticulés selon tout procédé connu, par exemple avec du soufre. On peut également citer les élastomères réalisés à partir de monomères styrène et de monomères butadiène permettant une réticulation sans agent réticulant tels que décrits dans les documents WO2007/058994, WO2008/137394 et par la demanderesse dans la demande de brevet WO2011/013073.
Selon un mode de réalisation particulier, le bitume routier est constitué uniquement d'une ou de plusieurs bases bitumes et d'un ou de plusieurs additifs chimiques tels que décrits ci-dessus. L'objet de l'invention concerne un procédé de transport et/ou de stockage d'un bitume routier à froid, ledit bitume étant transporté et/ou stocké sous forme de pain de bitume. Le bitume est tel que décrit ci-dessus.
On entend par transport et/ou stockage à froid, un transport et/ou un stockage à une température inférieure à 100°C, de préférence à une température ambiante inférieure à 100°C. La température est, de préférence, comprise entre 20°C et 90°C, de préférence comprise entre 20°C et 80°C, plus préférentiellement comprise entre 40°C et 80°C, encore plus préférentiellement comprise entre 50°C et 70°C, encore plus préférentiellement comprise entre 40°C et 60°C.
On entend par pain de bitume, un bloc de bitume routier ayant une masse comprise entre 1 kg et 1000 kg, de préférence, entre 1 kg et 200 kg, plus préférentiellement entre 1 kg et 50 kg, encore plus préférentiellement entre 5 kg et 25 kg, encore plus préférentiellement entre 10 kg et 30 kg, ledit bloc étant avantageusement parallélépipédique, de préférence étant un pavé. Le pain de bitume a, de préférence, un volume compris entre 1000 cm3 et 50000 cm3, de préférence entre 5000 cm3 et 25000 cm3, plus préférentiellement entre 10000 cm3 et 30000 cm3, encore plus préférentiellement entre 14000 cm3 et 25000 cm3.
Lorsque le pain de bitume est manipulé manuellement par une personne, la masse du pain de bitume peut varier de 1 à 20 kg, et de 20 à 50 kg dans le cas d'une manutention par deux personnes. Lorsque la manutention est réalisée par des équipements mécaniques, la masse du pain de bitume peut varier de 50 à 1000 kg.
Le pain de bitume est fabriqué à partir du bitume routier tel que décrit ci-dessus selon tout procédé connu industriellement, par exemple par extrusion, par moulage, ou selon le procédé de fabrication décrit dans le document US2011/0290695.
Le pain de bitume est avantageusement emballé d'un film thermofusible selon tout procédé connu, de préférence par un film en polypropylène, polyéthylène ou un mélange de polyéthylène et polypropylène. Le bitume conditionné en pain de bitume emballé d'un film thermofusible présente l'avantage d'être prêt à l'emploi c'est-à-dire qu'il peut être directement chauffé dans le fondoir sans déballage préalable ou éventuellement introduit directement dans l'unité d'enrobage de fabrication des enrobés routiers. Le matériau thermofusible qui fond avec le bitume n'affecte pas les propriétés dudit bitume.
Le pain de bitume peut également être conditionné dans un carton selon tout procédé connu.
En particulier, le pain de bitume est conditionné dans un carton en faisant couler à chaud le bitume dans un carton dont la paroi de la face interne est siliconée puis refroidit, les dimensions du carton étant adaptées au poids et/ou volume du pain de bitume souhaité.
Lorsque le pain de bitume selon l'invention est emballé d'un film thermofusible ou est conditionné dans un carton, la demanderesse a démontré que la détérioration dudit film thermofusible ou dudit carton lors du transport et/ou du stockage à froid dudit pain de bitume n'entraînait pas le fluage du bitume. Par conséquent, les pains de bitume selon l'invention conservent leur forme initiale et ne collent pas entre eux lors de leur transport et/ou stockage à froid malgré le fait que le film thermofusible ou le carton soit endommagé. L'absence de f uage du bitume sous forme de pain lors de son transport et/ou stockage à froid est due à la présence d'au moins un additif chimique de formule (I) ou (II) au sein du bitume.
L'objet de l'invention concerne également l'utilisation de pain de bitume tel que décrit ci-dessus comme liant routier. De manière générale, lorsque le pain de bitume selon l'invention est composé de bitume routier concentré, celui-ci est fondu puis dilué avec au moins une autre base bitume non additivée afin d'obtenir un bitume routier pouvant être utilisé comme liant routier.
Le liant routier peut à son tour être employé pour fabriquer des enrobés, en association avec des granulats selon tout procédé connu. Les enrobés bitumineux sont utilisés comme matériaux pour la construction et l'entretien des corps de chaussée et de leur revêtement, ainsi que pour la réalisation de tous travaux de voiries. On peut citer par exemple les enduits superficiels, les enrobés à chaud, les enrobés à froid, les enrobés coulés à froid, les graves émulsions, les couches de bases, de liaison, d'accrochage et de roulement, et d'autres associations d'un liant bitumineux et du granulat routier possédant des propriétés particulières, telles que les couches anti-orniérantes, les enrobés drainants, ou les asphaltes (mélange entre un liant et des granulats du type du sable).
Les pains de bitume selon la présente invention sont remarquables en ce qu'ils permettent le transport et/ou le stockage de bitume routier à froid dans des conditions optimales, en particulier sans qu'il y ait fluage desdits pains lors de leur transport et/ou le stockage, même lorsque la température ambiante est élevée et sans dégrader les propriétés dudit bitume routier pour une application routière, voire en les améliorant.
Les différents modes de réalisation, variantes, les préférences et les avantages décrits ci- dessus pour chacun des objets de l'invention s'appliquent à tous les objets de l'invention et peuvent être pris séparément ou en combinaison.
L'invention est illustrée par les exemples suivants donnés à titre non limitatif.
Exemples
Les caractéristiques rhéologiques et mécaniques des bitumes auxquelles on fait référence dans ces exemples sont mesurées de la façon indiquée dans le tableau 1.
Tableau 1
Propriété Abréviation Unité Norme de mesure
Pénétrabilité à l'aiguille à 25°C P25 1/10 mm NF EN 1426
Température de ramollissement TBA °C NF EN 1427 bille et anneau
Viscosité Cylindre η Pa.s NF EN 13702 Bitumes B^_B¾_B j, B^ Bg, Βιη, B , B12, B13, B14 et Bi¾
Différents bitumes Bi, B2, B3, B4, B9, B10, Bu, Bi2, B13, B14 et B15 sont préparés à partir des produits suivants :
- une base bitume de grade 35/50, notée B0, ayant une pénétrabilité P25 de 34 1/10 mm et une TBA de 54,4°C et disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque AZALT® ;
- une base bitume de grade 50/70, notée B5, ayant une pénétrabilité P25 de 58 1/10 mm et une TBA de 52°C et disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque AZALT® ;
- une base bitume de grade 50/70, notée B6, ayant une pénétrabilité P25 de 55 1/10 mm et une TBA de 49,6°C et disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque AZALT® ;
- une base bitume de grade 13/40 aux polymères réticulée, notée B7, ayant une pénétrabilité P25 de 47 1/10 mm et une TBA de 66,4°C, disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque STYRELF® ;
- une base bitume de grade 30/45, notée B8, ayant une pénétrabilité P25 de 37 1/10 mm et une TBA de 81,2°C, disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque ALTEK PM 30/45® ;
- un copolymère diséquencé styrène/butadiène, noté SB, ayant une quantité en masse de styrène de 30% par rapport à la masse du copolymère, commercialisé par la société KRATON sous le nom Dl 184 A ;
une cire Fischer-Tropsch disponible commercialement auprès de la société SASOL sous la marque Sasobit® ;
- l'acide sébacique ;
- un additif chimique, le 2',3-bis[[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]] propionohydrazide, noté hydrazide.
Les quantités en pourcentage massique utilisées pour chaque bitume sont indiquées dans le tableau 2 ci-dessous. Tableau 2
Bitume Bi B2 B3 B4 B9 Bio Bn Bl2 Bl3 Bl4 B15
(témoin) (témoin)
Base bitume B0 95% 96,5% 98,6% 99,15% - - - - - - -
Base bitume B5 - - - - 98,5% 98,4% - - - 92,5% 75%
Base bitume B6 - - - - - - 98,5% - - - -
Base bitume B7 - - - - - - - 98,5% - - -
Base bitume B8 - - - - - - - - 98,5% - -
SB 5% - - - - - - - - - -
Sasobit® - 3,5% - - - - - - - - -
Acide sébacique - - 1,4% - 1,5% 1,6% 1,5% 1,5% 1,5% 7,5% 25%
Hydrazide - - - 0,85% - - - - - - -
P25 (l/10 mm) 27 28 25 29 31 26 31 36 37 29 27
TBA (°C) 95 86 109 106 93 96,5 112,5 69 81,2 103 84
La quantité d'additifs pour chaque bitume est ajustée de manière à obtenir des bitumes ayant des propriétés mécaniques équivalentes, notamment une pénétrabilité Ρ25 et une TBA proches.
Les bitumes sont préparés de la manière suivante.
Pour le bitume Bi, on introduit dans un réacteur maintenu à 185°C et sous agitation à
300 tours/min, la base bitume B0 et le copolymère SB. Le contenu du réacteur est ensuite maintenu à 185°C sous agitation à 300 tours/min pendant 4 heures.
Pour le bitume B2, on introduit la base bitume Bo dans un réacteur maintenu à 165°C sous agitation à 300 tours/min. On introduit ensuite dans le réacteur la cire Fischer-Tropsch. Le contenu du réacteur est maintenu à 165°C sous agitation à 300 tours/min pendant 1 heure.
Les préparations des bitumes B3 et B4 sont réalisées en introduisant d'abord la base bitume Bo dans un réacteur à 160°C sous agitation à 300 tours/min. Ensuite, on ajoute l'acide sébacique (B3) ou l'hydrazide (B4) sous forme de granulés. Les mélanges sont agités pendant environ 1 heure à 160°C pour obtenir un aspect final homogène. Les mélanges sont refroidis à température ambiante.
Les préparations des bitumes B9 et Bi0 sont préparées à partir de la base bitume B5 de la même manière que la préparation de bitume B3.
La préparation du bitume Bu est préparée à partir de la base bitume Be de la même manière que la préparation de bitume B3.
Pour le bitume Bi2, on introduit dans un réacteur maintenu à 160°C et sous agitation à
300 tours/min, la base bitume B7, puis on ajoute l'acide. Le mélange est agité pendant environ 1 heure à 160°C pour obtenir un aspect final homogène. Le mélange est refroidi à température ambiante.
Pour le bitume B13, on introduit dans un réacteur maintenu à 160°C et sous agitation à 300 tours/min, la base bitume B8, puis on ajoute l'acide. Le mélange est agité pendant environ 1 heure à 160°C pour obtenir un aspect final homogène. Le mélange est refroidi à température ambiante.
Les préparations des bitumes B14 et B15 sont préparées à partir de la base bitume B5 de la même manière que la préparation de bitume B3.
Etude des propriétés de vieillissement des bitumes Bo, B3, B¾ et B9
Les vieillissements des bitumes B0 et B3 ainsi que des bitumes B5 et B9 ont été étudiés selon le protocole suivant: B0, B3, B5 et B9 subissent un premier vieillissement selon la méthode RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) tel que décrit dans la norme NF EN 12607-1 puis sont soumis à un second test basé sur le principe du test PAV (Pressure Aging Vessel) tel que décrit dans la norme ASTM D6521.
Les propriétés de résistance au vieillissement des bitumes B0 et B3 et des bitumes B5 et B9 mesurées selon les normes citées ci-dessus sont consignées dans le tableau 3 suivant :
Tableau 3
Figure imgf000021_0001
Les bitumes B3 et B9 présentent respectivement des propriétés de résistance au vieillissement équivalentes aux bases bitumes B0 et B5 non additivées. Les valeurs de viscosité des bitumes B3 et B9 restent quasiment identiques respectivement par rapport à celles des bases bitumes B0 et B5. La maniabilité des bitumes B3 et B9 à chaud reste donc inchangée respectivement par rapport aux bases bitumes B0 et B5. Par ailleurs, les propriétés des bitumes B3 et B9 selon l'invention ne sont pas affectées après vieillissement RTFOT. Le test RTFOT montre que les pénétrabilités diminuent moins dans les bitumes B3 et B9 que respectivement dans les bases bitumes de départ B0 et B5, après vieillissement simulé.
Ainsi, l'ajout de l'acide sébacique aux bases bitumes B0 et B5 ne modifie pas leurs propriétés et permet donc d'obtenir un liant ayant les spécifications nécessaires pour une application routière.
Préparation des pains de bitume à P¾ et P9 à Pis Des pains de bitume Pi à P5 et P9 à Pi5, sont préparés à partir des bitumes Bi à B5 et B9 à Bi5 respectivement selon la méthode suivante. Une masse d'environ 0,5 kg de bitume est coulée à 160°C dans un moule rectangulaire en acier couvert d'un film thermo fusible en polyéthylène. Le moule est ensuite refroidi à température ambiante puis démoulé.
Un pain de bitume Pie est préparé de manière industrielle par moulage à partir du bitume B9. Des pains de bitumes Pi7 et Pi8 sont respectivement préparés à partir des pains de bitume concentrés P14 et P15.
Pour obtenir le pain de bitume Pi7, le pain de bitume P14 est fondu puis mélangé avec du bitume B5 de grade 50/70 préalablement chauffé à 160°C. Le mélange ainsi obtenu est agité pendant environ 1 heure à 160°C pour obtenir un aspect final homogène, puis coulé à 160°C dans un moule rectangulaire en acier couvert d'un film thermofusible en polyéthylène. Le moule est ensuite refroidi à température ambiante puis démoulé. Le pain de bitume Pi7 ainsi obtenu comprend environ 1,5% d'acide sébacique, c'est-à-dire que le ratio massique du mélange entre le pain P14 et le bitume B5 est de 1/5.
Le pain de bitume Pis est obtenu de la même manière que le pain de bitume Pi7 à partir d'un mélange entre le pain de bitume P15 et le bitume B5 avec un ratio massique du mélange entre le pain P15 et le bitume B5 de 1/16,6.
Essai de fluage Un essai de fluage qualitatif est préalablement réalisé. Les pains de bitume Pi à P5 et P9 à P13 ainsi obtenus sont placés dans des étuves à différentes températures et sous une charge de 3,65 kg (+/- 50 g) pour simuler l'empilement des pains les uns sur les autres, lors de leur transport et/ou leur stockage. En effet, on estime que 6 pains sont empilés verticalement sur une palette lors du transport et/ou du stockage des pains de bitume. Dès lors, la charge de 3,65 kg (+/- 50 g) correspondant à la charge appliquée sur un bloc de 500 g équivaut environ à la charge appliquée sur un bloc de 25 kg dans une palette contenant 40 blocs et ayant une masse totale d'environ 1000 kg.
La formule mathématique permettant de calculer la charge pour un bloc de 25 kg au sein d'une palette de 40 blocs est P = [(M*g)/ S]/n
avec M étant la charge soit environ 1000 kg, g étant la constante gravitationnelle de 9,81 m- s 2, S étant la surface de la palette soit de 1,21 m2 et n étant le nombre de bloc dans la palette soit 40.
Les blocs sont d'abord placés en étuve à une température de 40°C. Si aucun fluage n'est observé après un certain temps, au maximum après 3 semaines, de nouveaux pains sont moulés et placés à une température d'étuve de 50°C pendant au minimum 7 jours. Cette opération est répétée en augmentant la température de 10°C jusqu'à une température maximale de 80°C si aucun fluage n'est observé, ou jusqu'à la température où un fluage important des pains est observé si ladite température est inférieure à 80°C. Le fluage se traduit visuellement par une déformation des pains et un écoulement du bitume.
Le tableau 4 ci-dessous répertorie les résultats de l'essai de fluage obtenus pour les différents pains de bitume.
Tableau 4
Figure imgf000024_0001
+++ : aucun fluage observé après 15 jours
++ : aucun fluage observé après 7 jours
+ : léger fluage observé après 3 jours
: fluage important en moins de 2 heures
* np : non pertinent ; l'essai de fluage n'a pas été réalisé à cette température dans la mesure où le fluage est observé pour des température inférieures.
Seuls les pains de bitume P3 et P4 ainsi que les pains de bitume P9 à P13 et Pi6 selon la présente invention ne fluent pas dans les conditions d stockage et/ou de transport conventionnelles.
Essai de résistance au fluage
Cet essai est mis en œuvre afin d'évaluer la résistance à la déformation de chaque pain de bitume Pi à P5, P7 et P8 obtenus respectivement à partir des bases bitumes B7 et B8 ainsi que P9 à P13, Pi7 et Pis lorsque celui-ci est soumis à une charge et à une température de 50°C.
L'essai de résistance au fluage proprement dit est réalisé à l'aide d'un analyseur de texture commercialisé sous le nom LF Plus par la société LLOYD Instruments et équipé d'une enceinte thermique. Pour ce faire, on place une boîte métallique et cylindrique contenant une masse de 60 g de pain de bitume à l'intérieur de l'enceinte thermique réglée à une température de 50°C pendant 3 heures. Le piston de l'analyseur de texture est un cylindre de diamètre égal à 20 mm et de hauteur 60 mm. Le piston cylindrique est au départ placé au contact de la surface supérieure du pain de bitume. Ensuite, il se déplace verticalement vers le bas, à une vitesse constante de 1 mm/min, sur une distance calibrée de 10 mm de manière à exercer une force de compression sur la surface supérieure du pain de bitume. L'analyseur de texture mesure la force maximale de compression appliquée par le piston sur le pain de bitume à 50°C. La mesure de la force maximale de compression permet d'évaluer la capacité du pain de bitume à résister à la déformation. Ainsi, plus cette force est importante, meilleure sera la résistance à la déformation du pain de bitume.
Les résultats sont répertoriés dans le tableau 5 ci-dessous.
Tableau 5
Figure imgf000025_0001
Bien que les valeurs du couple pénétrabilité P25 et TBA des pains de bitume Pi à P5, P9 à Pu et Pie sont équivalentes, ces dernières se comportent différemment face à la déformation. Il en est de même pour les valeurs du couple pénétrabilité P25 et TBA des pains de bitume Pi2 et P13 par rapport aux pains de bitume témoin P7 et Ps. En effet, on estime qu'un pain de bitume est suffisamment résistant au fluage lorsque la force maximale de compression est au moins égale à 15 N à 50°C. Cette valeur de la force maximale de compression équivaut à des conditions de transport et/ou de stockage des pains de bitume à des températures au moins égales à 50°C. Ainsi, les pains P3, P4, P9 à Pu selon l'invention sont particulièrement résistants au fluage comparativement aux pains de bitume témoins Pi, P2 et P5. Il en est de même pour les pains de bitume Pi2 et P13, qui sont particulièrement résistants par rapport aux pains de bitume témoin P7 et P8. En outre, le pain P4 contenant l'hydrazide et le pain Pu sont remarquables dans la mesure où les forces maximales de compression sont respectivement environ 25 fois plus importante et environ 70 fois plus importante que celle appliquée respectivement aux pains de bitume témoins Pi ou P2 et P7 qui auront tendance à fluer lors de leur transport ou de leur stockage, notamment à des températures supérieures ou égales à 40°C, de préférence supérieures ou égales à 50°C, plus préférentiellement supérieures ou égales à 60°C.
De plus, les pains de bitume Pi7 et Pi8 sont résistants au fluage à des températures au moins égales à 50°C étant donné que leur force maximale de compression est supérieure à 15N, c'est-à-dire est respectivement de 21,5N et de 19N. Les forces de compressions des pains de bitume Pi7 et Pi8 sont au moins 5 fois supérieures à la force de compression du pain de bitume témoin P5.
On observe que la dilution des pains de bitume concentrés P14 et P15 pour obtenir les pains de bitume Pi7 et Pi8 ne provoque pas de détérioration de la résistance au fluage desdits pains de bitumes. Les pains de bitume Pi7 et Pi8 obtenus par dilution de pain de bitume concentré présentent des résistances au fluage proches des pains de bitume obtenus directement, c'est-à- dire sans étape de dilution de pain de bitume concentré, tels que les pains de bitume P3 et Pi0. Dès lors, les pains de bitume Pi7 et Pi8 obtenus par une voie dite « indirecte » (concentration puis dilution) ne fluent pas lors de leur transport ou de leur stockage, notamment à des températures supérieures ou égales à 40°C, de préférence supérieures ou égales à 50°C, plus préférentiellement supérieures ou égales à 60°C contrairement au pain de bitume témoin P5.
Ainsi, les pains de bitume selon l'invention ne collent pas entre eux et gardent leur forme et leur consistance même à température ambiante élevée. Ainsi, le transport et/ou le stockage sont optimisés pour les pains de bitume selon l'invention, avec une manipulation facilitée, sécurisée et des pertes de bitume minimisées. Etude des propriétés des enrobés bitumineux En et E3
Des enrobés En, E3, E5 et E9 ont été préparés respectivement à partir des bitumes B0, B3, B5 et B9.
Les enrobés E0, E3, E5 et E9 comprennent respectivement 5,4% en masse de bitume B0, B3, B5 et B9 et 94,6%o en masse de granulats, lesdits pourcentages étant calculés par rapport à la masse de l'enrobé bitumineux.
Les enrobés sont préparés par mélange des bitumes et des granulats à 165°C selon un procédé conventionnel.
Les propriétés des enrobés E0, E3, E5 et E9 mesurées ci-dessus sont consignées dans le tableau 6 suivant :
Tableau 6
Figure imgf000027_0001
1 ' Essai de résistance au désenrobage à l'eau selon la norme NF EN 12697-12 (méthode B)
(T) Essai de résistance à Γ orniérage selon la norme NF EN 12697-22
^ Essai de fissuration à basse température selon la norme NF EN 12697-46
^ Module des enrobés selon la norme NF EN 12697-26 ^ Fatigue des enrobés selon la norme NF EN 12697-24
Les enrobés réalisés avec un bitume selon l'invention comme liant routier présentent des propriétés identiques comparativement aux enrobés de l'art antérieur E0 et E5. L'ajout d'un ou plusieurs additifs selon l'invention dans un bitume n'affecte pas les propriétés des enrobés réalisés à partir de tel bitume.
Ainsi, pour chaque essai réalisé, les teneurs en vides sont comparables pour E0 et E3 ainsi que pour E5 et E9, ce qui traduit une maniabilité équivalente. Cette observation est cohérente puisque les bitumes B0 et B3 ainsi que les bitumes B5 et B9 présentent des viscosités comparables entre 120°C et 160°C (cf. tableau 3). En outre, les valeurs de résistance r et R sont plus élevées pour les enrobés E3 et E9 que pour les enrobés E0 et E5.
Les propriétés en module et fatigue de l'enrobé E3 et E9 sont très satisfaisantes comparativement respectivement aux enrobés Eo et E5.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de transport et/ou de stockage de bitume routier à froid, ledit bitume étant transporté et/ou stocké sous forme de pain de bitume et comprenant au moins un additif chimique choisi parmi :
• un composé de formule générale (I) : R1-(COOH)z dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4, et
• un composé de formule générale (II) : R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R' dans laquelle:
- R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit bitume routier est transporté et/ou stocké à une température inférieure à 100°C, de préférence à une température ambiante inférieure à 100°C.
Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit bitume routier est transporté et/ou stocké à une température comprise entre 20°C et 90°C, de préférence comprise entre 20°C et 80°C, plus préférentiellement comprise entre 40°C et 80°C, encore plus préférentiellement comprise entre 50°C et 70°C, encore plus préférentiellement comprise entre 40°C et 60°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'additif chimique est un composé de formule générale (I) : R1-(COOH)z dans laquelle R1 est une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée comprenant de 4 à 68 atomes de carbone, de préférence de 4 à 54 atomes de carbone, plus préférentiellement de 4 à 36 atomes de carbone et z un entier variant de 1 à 4, de préférence de 2 à 4.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit composé est un diacide de formule générale HOOC-CwH2w-COOH dans laquelle w est un entier variant de 4 à 22, de préférence de 4 à 12.
Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel ledit composé est un diacide choisi parmi le groupe constitué par l'acide adipique, l'acide pimélique, l'acide subérique, l'acide azélaique, l'acide sébacique, l'acide undécanedioïque, l'acide 1,2- dodécanedioïque et l'acide tétradécanedioïque.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'additif chimique est un composé de formule générale (II) : R-(NH)nCONH-(X)m-NHCO(NH)n-R' dans laquelle:
- R et R', identiques ou différents, contiennent une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement des hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- X contient une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, cyclique ou acyclique, ayant de 1 à 22 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes et/ou des cycles ayant de 3 à 12 atomes et/ou des hétérocycles ayant de 3 à 12 atomes;
- n et m sont des entiers ayant indépendamment l'un de l'autre une valeur de 0 ou de 1.
Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit composé comprend un motif hydrazide quand n et m ont une valeur de 0.
Procédé selon la revendication 8, dans lequel lesdits groupements R et/ou R', identiques ou différents, comprennent un ou plusieurs cycles ou hétérocycles mono- ou polycycliques aromatiques éventuellement substitués par une ou plusieurs fonctions hydroxyle et/ou une ou plusieurs chaînes hydrocarbonées saturées, linéaires ou ramifiées, ayant de 1 à 6 atomes de carbone.
10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit composé comprend deux motifs amide quand n a une valeur de 0 et m a une valeur de 1.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel lesdits groupements R et/ou R', identiques ou différents, comprennent une chaîne hydrocarbonée aliphatique de 4 à 22 atomes de carbone, notamment choisie parmi les groupements C4H9, C5H11, C9H19, C11H23, C12H25, C17H35, C18H37, C21H43, C22H45.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel ledit groupement X comprend une chaîne hydrocarbonée aliphatique de 1 à 2 atomes de carbone.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le bitume routier comprend de 0,1% à 5% en masse, de préférence de 0,5% à 4%> en masse, plus préférentiellement de 0,5%> à 2,5%> en masse dudit additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, le bitume routier comprend de 5%> à 30%) en masse, de préférence de 6%> à 28%> en masse, plus préférentiellement de 7%o à 26%o en masse de l'additif chimique par rapport à la masse totale dudit bitume.
15. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 14, dans lequel le bitume routier comprend entre 0,05%> et 15%> en masse, de préférence entre 0,1 %> et 10%> en masse, plus préférentiellement entre 0,5%> et 6%> en masse d'un adjuvant polymère oléfïnique.
16. Utilisation de pains de bitume tels que décrits dans l'une quelconque des revendications 1 à 15 comme liant routier.
17. Utilisation selon la revendication 16, pour la fabrication d'enrobés.
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