FR2765229A1 - Liant clair ou bitumineux susceptible d'etre mis sous forme solide subdivise a temperature ambiante et particules de liants, notamment granules et pastilles - Google Patents

Abstract

L'invention concerne de nouveaux liants clairs ou bitumineux, notamment destinés à la fabrication d'enrobés routiers, d'asphaltes coulés ou membrane d'étanchéité présentant les propriétés suivantes :- pénétrabilité à 25degreC inférieur à 50 l/ 10 mm, selon la norme NFT 66-004,- point de ramollissement supérieur à 70degreC, selon la norme NFT 66-008,- viscosité dynamique à 180degreC inférieure à 1 000 mPa. s.Ces liants présentent l'avantage de pouvoir être mis sous forme de solides divisés à température ambiante, en particulier sous forme de pastilles ou de granulés au sein desquels peut également être incorporée une charge.L'invention concerne également des procédés de préparation de ces pastilles ou granulés.

Description

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La présente invention concerne de nouveaux liants clairs ou bitumineux susceptibles de se présenter à l'état solide subdivisé à température ambiante ainsi que des particules de liants, notamment des granulés et des pastilles. Ces liants sont principalement destinés à la fabrication de revêtements, d'enrobés, d'asphaltes coulés ou de membranes d'étanchéité, par incorporation

directe en unités de fabrication de ces produits.

Du fait de leur double action sur le renfort de la sécurité et l'amélioration du cadre de vie, les revêtements colorés trouvent de multiples applications, le plus souvent en zones urbaines, en particulier pour la réalisation de pistes cyclables, zones piétonnes, trottoirs, parkings, aires de jeux, places,

couloirs d'autobus, carrefours.

Ces enrobés sont constitués de mélanges de granulats et de liants de teintes claires, colorés par incorporation de pigments (oxydes métalliques en général). La sélection de matériaux clairs permet d'obtenir des teintes vives et de réduire significativement le coût de l'enrobé en minimisant la quantité de pigment

nécessaire pour obtenir la coloration désirée.

De ce fait, les liants de choix pour ces applications sont des liants de synthèse obtenus par le mélange d'huiles, de résines, de cires et de polymères. A la différence des bitumes qui proviennent de la distillation du brut, les liants de synthèse présentent la faculté d'être facilement colorables car ils ne contiennent pas d'asphaltènes. Ce sont, en effet, les asphaltènes naturellement présents dans les bitumes qui leur confèrent une coloration noire et les rendent donc

difficilement colorables.

Les liants clairs disponibles sur le marché se présentent sous forme liquide soit chaud dans le cas de liant anhydre, soit froid lorsque le liant est en émulsion aqueuse. Dans les deux cas le produit sous forme liquide présente une stabilité limitée dans le temps ce qui empêche de conserver le produit en stockage et donc impose de le fabriquer à la commande. L'état liquide du liant engendre des contraintes logistiques tant sur le plan de la gestion du produit que sur le plan de la

mise en oeuvre.

Du point de vue logistique, le produit est proposé en vrac, étant donné les volumes relativement importants généralement requis pour la réalisation des

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chantiers. Un conditionnement en fûts ou conteneurs entraînerait des frais de manutention très élevés. Toutefois, le mode de livraison en vrac présente l'inconvénient que les quantités livrées sont tributaires des tonnages des capacités de production et des citernes de livraison, et ne correspondent donc pas nécessairement à la quantité utile pour le chantier. L'excédent de produit non utilisé est souvent perdu car ne peut être conservé de façon prolongée sans risque

de dégradation.

Sur le plan de la mise en oeuvre, il est primordial d'éviter la contamination du liant avec tout produit de nature à modifier sa coloration, tel que le bitume. Ainsi, les cuves de transport et stockage, les unités de fabrication et de mise en oeuvre et les lignes de transfert devront être soit affectées aux liants clairs, soit parfaitement dépolluées au cas o elles serviraient également pour les bitumes. Des problèmes analogues en ce qui concerne le stockage se posent

également dans le cas des liants de type bitumineux.

La présente invention propose une solution à tous les problèmes exposés ci-dessus en fournissant des liants qui, du fait de leurs caractéristiques physiques et rhéologiques, se prêtent à une mise en forme à l'état subdivisé en vue d'une utilisation directe dans les unités d'enrobage ou pétrins d'asphaltes. Des compositions préférentielles de liants ont pu être identifiées. Cette technologie présente un intérêt tout particulier dans le cas des liants clairs puisque contrairement aux produits actuellement sur le marché, ils offrent les avantages suivants * Le stockage du liant peut être fait pendant une durée prolongée (au moins plusieurs mois à I an) à température ambiante, d'o une économie d'énergie, et sous simple abri des intempéries, ce qui permet

d'éviter d'avoir recours à des capacités de stockage intermédiaires.

* Le liant peut être conditionné en sacs pouvant contenir, par exemple, de kg à 1000 kg de produit, ce qui permet de détailler la quantité de liant

strictement nécessaire à l'utilisateur pour la réalisation de ses chantiers.

* Du fait du conditionnement du liant, le transport, le stockage et la manipulation se font de façon particulièrement simple. Ainsi, l'état solide du liant permet d'éviter d'affecter ou d'avoir à dépolluer les équipements alors que ces opérations seraient indispensables pour les

liants liquides en vrac.

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À La forme solide du liant permet de le pré-additiver en fines sans risque de décantation. Le liant peut être prémélangé lors de sa fabrication avec une partie ou la totalité des charges (calcaire, talc) et/ou pigments colorés (oxydes métalliques) incorporés lors de la fabrication des enrobés ou asphaltes. Les avantages de passer par un prémélange sont d'une part de renforcer la tenue du liant au stockage et d'autre part de favoriser l'homogénéité du mastic (mélange liants+fines) normalement

constitué lors de l'opération d'enrobage des granulats.

* L'état du liant permet sa mise en oeuvre selon un procédé original puisqu'il peut être incorporé à l'état de granulés solides directement dans le malaxeur pour enrobés ou asphaltes coulés. Le taux d'ajout est compris généralement entre 4% à 10% de la masse des minéraux (granulats, sables et fines). Dans le cas o les granulés sont constitués d'un prémélange de liant et de fines (calcaire, talc, oxydes métalliques,...), le taux d'ajout des granulés est ajusté en fonction de la teneur précise en liant qui les compose. La quantité de fines d'apport normalement incorporée lors de la fabrication de l'enrobé ou asphalte

doit alors être réduite de la quantité de fines présentes dans les granulés.

Ainsi, l'invention concerne des liants présentant des propriétés spécifiques permettant d'accéder pour la première fois à des liants se présentant sous forme de solide subdivisé à l'état solide, ce qui présente comme on l'a vu

précédemment un progrès considérable par rapport aux liants de l'art antérieur.

Plus précisément, selon l'une de ces caractéristiques essentielles, l'invention concerne un liant clair ou bitumineux, notamment destiné à la fabrication d'enrobés routiers ou d'asphaltes coulés présentant les propriétés suivantes: -pénétrabilité à 25 C inférieure à 50 1/10 mm, mesurée selon la norme NFT 66-004, - point de ramollissement supérieur à 70 C, mesuré selon la norme

NFT 66-008,

- viscosité dynamique à 180 C inférieure à I 000 mPa.s.

Selon des variantes particulièrement avantageuses, on choisira: - une pénétrabilité inférieure à 35 1/10 mm, - un point de ramollissement supérieur à 80 C et de préférence supérieur à 90 C,

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-une viscosité dynamique inférieure à 500 mPa.s et de préférence

inférieure à 300 mPa.s.

Selon une variante particulièrement avantageuse, le liant présentera, en outre, une viscosité à 130 C inférieure à 2500 mPa.s et de préférence inférieure à 1500 mPa.s. Selon une variante particulièrement avantageuse de l'invention, ces liants contiennent de 3 à 40 % en poids d'au moins une cire dite ci-après cire HF

présentant un point de fusion supérieur à 90 C.

De telles cires sont des cires de synthèse qui peuvent être obtenues par

synthèse chimique.

Selon une première variante avantageuse de l'invention, la cire HF sera une cire hydrocarbonée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation

d'oléfines en C2 à C6, de préférence de type d'éthylène, de propène ou d'hexène.

De telles cires seront alors sous forme de N-alcanes ou d'hydro-

carbures ramifiés.

Selon une autre variante particulièrement avantageuse de l'invention, on choisira la cire HF parmi les cires de type amide résultant de la réaction d'un

acide carboxylique ou d'un mélange d'acide carboxylique avec une diamine.

Parmi ces produits, on choisira de façon particulièrement avantageuse les produits répondant à la formule (1) ci-dessous: o o R' - Cx//,C-R" (1)

NH-RF-NH

dans laquelle: R'l et R"1 sont identiques ou différents et représentent chacun un groupement hydrocarboné comprenant 4 à 20 atomes de carbone, éventuellement hydroxylé, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, aliphatique ou aromatique, R2 est un groupement hydrocarboné alkylaliphatique ou aromatique comprenant

de 2 à 6 atomes de carbone, de préférence un groupement éthylène.

Un exemple de produit particulièrement préféré dans cette famille est la cire de synthèse résultant de l'action de l'acide stéarique sur la diamine éthylène qui conduit à la formation de la N, N'-éthylène-bis- stéaramide de formule (2)

0 0,

H3C-(CH2)16 C C- (CH2)16CH3 (2)

NH-(CH2)2 NH

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dont le point de fusion est de 143 C et qui présente une pénétration de

1/10 mm à 25 C mesuré selon la norme ASTM D1321.

Une autre cire particulièrement intéressante selon l'invention est la p N,N'-phénylène-bis-stéaramide obtenue par réaction de l'acide stéarique sur la p- phénylène-bis-stéaramide. Cette cire présente un point de fusion de 167 C et une

pénétration de 9 1/10 mm.

Toutes ces cires de synthèse se distinguent des cires naturelles issues du raffinage du pétrole, encore appelées cires microcristallines, essentiellement par des points de fusion plus élevés, plus précisément par des points de fusion

supérieurs à 90 C.

Ces cires présentent par ailleurs avantageusement des masses moléculaires relativement faibles (typiquement de 400 à 3000), ce qui conduit à des viscosités à l'état fondu (mesurées selon la méthode ASTM D 3226)

également faibles, typiquement inférieures à 150 cP à 149 C.

De préférence, ces cires ont une masse moléculaire comprise entre 500

et 2000 et une viscosité inférieure à 50cP, de préférence encore inférieure à 20cP.

Les liants clairs de l'invention auront avantageusement la composition suivante, dans laquelle les proportions sont indiquées en pourcentages en poids: Huiles 40-90 Cires* + Résines 10-40 dont cire HF 3-40 et de préférence 5-40 Polymères 0-25 Additifs divers 0-5 * par cires, on désigne toutes les cires incluant donc les cires HF (de point de

fusion supérieur à 100 C) et les autres cires (de point de fusion inférieur à 90 C).

Dans ces compositions les huiles, les cires de point de fusion inférieurs à 90 C, les résines, les polymères ainsi que les additifs sont ceux

classiquement utilisés dans la fabrication des liants clairs.

Plus précisément: * Dans les compositions de liants clairs selon l'invention, l'huile pétrolière utilisée pourra être tout type d'huile classiquement utilisée dans les liants clairs. Il pourra, en particulier, s'agir d'une huile paraffinique. d'une huile

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naphténique ou aromatique d'origine pétrolière. On choisira, de préférence, une

huile issue d'une coupe lourde pétrolière.

Cette huile aura avantageusement une viscosité à 40 C supérieure à cSt ou mnm2/s (mesurée selon la norme ASTM D 445) et supérieure à 30 cSt à

100 C.

Cette viscosité sera avantageusement choisie supérieure à 500 cSt à C. Les polymères compris dans les compositions de liant clair de l'invention sont également ceux classiquement utilisés dans les liants clairs. Il pourra s'agir en particulier de plastomères ou d'élastomères permettant de moduler

les propriétés physiques ou rhéologiques des compositions de l'invention.

A titre de polymères de type plastomère utilisables dans les compositions de l'invention, on citera de façon non limitative les copolymères d'éthylène et de vinylacétate (EVA), les copolymères d'éthylène et de

méthylacrylate (EMA), le polyéthylène (PE) ou le polypropylène (PP).

A titre de polymères élastomères, on citera les copolymères séquences styrène butadiène styrène (SBS), les copolymères de styrène et butadiène (SB), les

polyisobutylène (PIB).

Les compositions de l'invention pourront, en outre, contenir des cires autres que les cires HF, en particulier des cires microcristallines issues du raffinage de pétrole brut classiquement utilisées dans le domaine ainsi que des resines. Les compositions de l'invention contiennent également avantageusement un agent destiné à améliorer l'adhésivité du liant. Cet agent

pourra être tout agent utilisé classiquement à cet effet.

Les liants bitumeux de l'invention répondront avantageusement aux compositions suivantesexprimées en pourcentages en poids Bitumes 20-95 Cire(s) HF 3-40, de préférence 5-40 Résine(s) 0-40 Polymère(s) 0-75 Additifs divers et/ou charges 0-5 Les composants de ces compositions de liants bitumineux sont ceux

classiquement utilisés dans les utilisations visées (enrobés ou asphaltes coulés).

Ces liants de types bitumineux pourront, en particulier, contenir des résines ou polymères qui sont ceux classiquement utilisés pour la préparation des bitumes modifiés par des polymères, par exemple EVA, EMA, SB, SBS, PIB. On résume ci-dessous les avantages des liants clairs ou bitumeux de

l'invention liés à la présence de cire à haut point de fusion dans leur composition.

L'ajout d'une telle cire dans un liant bitumineux ou de synthèse produit les effets suivants sur ses caractéristiques:

* Baisse de la pénétrabilité, ce qui conduit à un durcissement.

* Forte augmentation du point de ramollissement, ce qui améliore leur résistance à la déformation à température élevée et conduit à une

augmentation de l'indice de pénétrabilité.

* Diminution de la viscosité à haute température (T > 120 C).

Il en résulte les avantages suivants en application.

Tous ces liants clairs ou bitumeux pourront en outre contenir une charge. La teneur en charge sera alors telle qu'elle représentera de 0 à 50 % en

poids du liant chargé.

Les liants décrits précédemment s'avèrent particulièrement intéressants du fait de leurs propriétés spécifiques leur conférant une aptitude certaine à être mis sous forme de particules solides à température ambiante, en particulier sous

forme de granulés ou de pastilles.

Ainsi, du fait de leurs caractéristiques, ces liants sont tout particulièrement destinés à être mis en oeuvre par introduction directe à l'état solide dans un enrobé. Plus précisément, leurs caractéristiques particulières leur confèrent, en plus des propriétés générales des liants, des propriétés spécifiques telles qu'une aptitude à être mise sous forme de granulés ou de pastilles, une bonne stabilité au stockage contre la reprise en masse et une maniabilité suffisante

lors de la mise en oeuvre.

Selon une autre de ses caractéristiques, l'invention concerne un procédé de préparation d'un liant sous forme de pastilles. Un tel procédé comprend une étape d'égouttage d'un liant tel qu'il a été décrit précédemment sur une plaque refroidie. Selon une autre caractéristique, l'invention concerne également un procédé de préparation d'un liant sous forme de granulés. Ce procédé comprend une étape d'extrusion et de granulation d'une composition de liants telle qu'elle a

été définie précédemment.

Comme cela ressort de la description qui va suivre, ces deux formes

préférées de liants à l'état solide subdivisé à température ambiante sont rendues possibles du fait des caractéristiques présentées par ces liants. La mise en forme à l'état de pastilles requiert, en effet, de pouvoir égoutter le liant aisément à chaud sans pour autant atteindre des températures supérieures à 180 C pouvant dégrader rapidement les propriétés du liant. En pratique, cette condition est satisfaite lorsque la viscosité dynamique du liant est inférieure à 3000 mPa.s à 180 C. Préférentiellement, la température de pastillage

est définie pour une viscosité du liant voisine de 2000 mPa.s.

Pour l'obtention de granulés, le liant en sortie de filière d'extrusion doit être refroidi jusqu'à présenter une rigidité permettant sa découpe. Cette condition est généralement rencontrée lorsque le liant est porté à une température inférieure d'au moins 20 C à son point de ramollissement. Le refroidissement se faisant en pratique avec de l'eau à température ambiante, le liant présente

avantageusement un point de ramollissement de 70 C au minimum.

Pour assurer la stabilité du liant au stockage, celui-ci doit présenter une rigidité élevée (pénétrabilité à l'aiguille à 25 C inférieure à 50 1/10 mm et de préférence inférieure à 35 1/10 mm - Méthode NFT 66- 004), ainsi qu'une aptitude à résister au ramollissement aux températures de stockage élevées (point de ramollissement Bille et Anneau supérieur à 70 C, et de préférence supérieur à

C, de préférence encore supérieur à 90 C - (Méthode NF T 66-008).

La facilité à enrober les granulats avec le liant introduit à froid dans la centrale d'enrobage dépend directement de la faculté de ce liant à fondre (on a avantage à utiliser des grains de masse inférieure à 1 g, de préférence de masse comprise en 0,03 g et 0,3 g) et de ses propriétés de fluidité/mouillabilité après

fusion (viscosité dynamique du liant à 180 C inférieure à 1000 mPa.s.

Cette viscosité à 180 C sera de préférence inférieure à 500mPa.s, de préférence encore inférieure à 300 mPa.s et de préférence inférieure à 2500 et

même à 1500 mPa.s à 130 C.

L'incorporation d'une cire à haut point de fusion (cire HF) présente l'avantage de favoriser les conditions requises puisqu'elle permet à la fois de diminuer la viscosité, d'augmenter le point de ramollissement et de diminuer la

pénétrabilité.

Le liant peut être réalisé selon différents procédés comprenant la

réalisation du mélange et sa mise en forme.

Selon une première variante, la fabrication du mélange peut être faite

selon un mode classique par malaxage.

Ce mélange est ainsi avantageusement préparé par: * dispersion des polymères dans l'huile à 160 C-180 C sous forte agitation pendant une durée généralement de 1 h à 2h * réduction du chauffage à 130 C-150 C et ajout des cires et résines et

éventuellement de dopes d'adhésivité. Cette opération dure générale-

ment environ lh * incorporation éventuelle des fines et pigments en fin de mélange à

C-150 C sous agitation modérée.

Le mélange ainsi réalisé est ensuite soumis à une étape destinée à le mettre sous forme de particules solides à température ambiante, notamment en

utilisant des techniques d'extrusion ou de pastillage.

Selon une autre variante, la fabrication de particules de liants à l'état solide peut se faire aussi selon un procédé original d'extrusion ou encore selon un procédé mixte de malaxage/extrusion: Selon le procédé par extrusion, les constituants solides à température ambiante du liant sont mélangés en entrée de l'extrudeuse, l'huile est injectée en ligne à température suffisamment élevée (100-180 C) pour favoriser son association avec les composés en fusion, typiquement 160 C et en surpression par rapport à la pression interne dans le cylindre d'extrusion. Le cisaillement des produits lors de l'extrusion, permet d'obtenir une pâte homogène en sortie de

l'unité d'extrusion.

Selon un procédé mixte, un mélange mère contenant les huiles, les cires, résines et éventuellement des dopes d'adhésivité est réalisé sous agitation à une température avantageusement de l'ordre de 150 C. Le mélange est ensuite introduit dans l'extrudeuse avec les polymères et les charges pulvérulentes afin

d'obtenir en sortie un mélange homogène.

Deux techniques se sont avérées particulièrement avantageuses pour préparer des grains solides de liant selon l'invention. Il s'agit des techniques d'extrusion en granulation pour préparer des granulés de dimensions avantageusement comprises entre 1 et 10 mm de long et 2 et 6 mm de diamètre et de pastillage pour préparer des pastilles de dimensions comprises entre 7 et

17 mm de diamètre et entre 2 et 5 mm d'épaisseur.

Selon les techniques d'extrusion-granulation, le liant est extrudé à travers une filière, refroidi par jet ou bain d'eau et découpé sous forme de granulés au moyen d'un couteau rotatif. Les granulés sont séchés par centrifugation ou

ventilation puis conditionnés en sacs.

Les dimensions des granulés sont ajustées en agissant sur le débit d'extrusion, la géométrie de la buse en sortie de filière d'extrusion et la vitesse de

rotation du couteau rotatif.

Selon les techniques de pastillage, le liant liquide à 140 C est déposé sous forme de gouttelettes sur une plaque métallique mobile refroidie par circulation d'eau sur sa surface inférieure. Les gouttelettes se figent sous forme de pastilles qui sont décollées de la plaque pour être directement ensachetées. Un tel

pastillage est avantageusement réalisée sur une bande de type Rotoform Sandvick.

EXEMPLES

Exemple 1

Fabrication d'un liant à l'état de pastilles sur unités industrielles A). Préparation du liant On prépare un liant contenant, exprimées en parties en poids: - 58.0 parties d'une huile de type aromatique présentant une viscosité à 1 00 C supérieure à 30 cSt, et à 40 C supérieure à 500 cSt, -10.5 parties de granulés de polymère constitué d'un copolymère d'éthylène-vinylacétate (EVA) présentant un Melt Flow Index de 20, - 25.0 parties d'une résine pétrolière présentant un indice d'acidité mesuré selon la norme ASTM D 974 inférieur à 0,1 mg de KOH/g et un point de fusion de 155 C, sous forme de paillettes, - 5.0 parties d'une cire de synthèse obtenue par polymérisation d'éthylène et caractérisée par un point de fusion de 11 0 C, - 1.5 parties d'un acide gras d'origine animal présentant un point de fusion de 57 C, et

- 15 parties d'une charge talc sous forme de poudre.

Ce liant est préparé dans un mélangeur/malaxeur en procédant de la façon suivante a) On charge dans le mélangeur propre l'huile b) On chauffe l'huile à 170 C +/- 5 C c) On ajoute le polymère à l'état de granulés d) On maintient à 170 C +/- 5 C jusqu'à dissolution (environ 0h30) Après dissolution du polymère, on réduit le chauffage

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e) A 150 C, on ajoute progressivement la résine à l'état de paillettes f) On maintient la température de consigne à 140 C jusqu'à dissolution de la résine.

g) On ajoute progressivement la cire et on agite jusqu'à dissolution complète.

h) On ajoute l'additif et on agite jusqu'à dissolution complète en maintenant le

chauffage à 140 C.

i) On diminue le chauffage à 130 C.

j) On incorpore la charge progressivement sous agitation modérée.

B). Mise en forme du liant - pastilla2e Le liant réchauffé à 130 C est transféré du mélangeur vers la pastilleuse de type Bande Sandvik. A l'aide d'un dispositif de type Rotoform adapté pour les produits visqueux, des gouttelettes d'environ 0.2 cm3 à 130 C sont déposées à 130 C sur la plaque d'acier refroidie sur sa surface inférieure par

circulation d'eau à basse température (5 C).

En fin de bande, les gouttelettes alors refroidies sous la forme de pastilles solides sont saupoudrées de talc et raclées pour être emmenées au moyen

d'une bande transporteuse vers l'ensachage.

Des godets véhiculent les pastilles talquées vers les sacs qui sont

remplis puis scellés puis disposés sur une palette.

Les produits préparés au cours de trois fabrications différentes

présentent les caractéristiques figurant dans le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1

Caractéristiques Fabrication Fabrication Fabrication

1 2 3

Pénétrabilité, 1 / 10 mm 31 27 23 Point de ramollissement, C 98 96 98 Viscosité Dynamique, mPa.s

à 130 C 1700 1900 2100

à 150 C 800 840 1000

à 170 C 400 500 500

à 180 C 290 300 370

Stabilité aucune reprise en masse aprèls 3 mois de stockage

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Le liant produit a permis de réaliser des pastilles parfaitement stables

contre la reprise en masse après 3 mois de conservation à température ambiante.

Exemple 2

Liant sous forme de granulés Le liant est préparé à partir des mêmes constituants que celui de

l'exemple 1.

On prépare dans un malaxeur de 200 kg de capacité équipé pour maintenir une température de 1 55 C un premier prémélange A comprenant: - 68,6 % en poids d'une huile de type aromatique présentant une viscosité à 100 C supérieure à 30 cSt, et à 40 C supérieure à 500 cSt, - 29,6 % en poids de résine, - 1,8 % en poids d'additif, On prépare, par ailleurs, un prémélange dénommé B comprenant, en pourcentages en poids: - 25,9 % de polymère (EVA) - 12,4 % de cire (cire HF)

- 61,7 % de fines (talc).

Ce prémélange est effectué dans un mélangeur à poudre.

On transfert le prémélange A du malaxeur vers une chaîne d'extrusion constituée d'une extrudeuse à double entrée pour matière sèche et matière liquide et équipée d'une filière, d'un couteau rotatif et de moyens de refroidissement par

jets d'eau en sortie.

On alimente l'extrudeuse avec le prémélange B et on injecte en milieu

d'extrudeuse le prémélange A à 155 C.

Les débits d'injection de ces deux mélanges sont réglés pour que le rapport pondéral A/B soit de 67,6 % de A pour 32,4 % de B. Le mélange homogène obtenu sort de l'extrudeuse par une filière (orifice 3 mm) o le produit est simultanément refroidi par une circulation d'eau

froide et découpé par l'action du couteau rotatif.

On règle la vitesse de rotation du couteau pour obtenir des granulés de

d'environ 6 mm de long.

Les granulés sont ensuite séchés et talqués avant d'être conditionnés.

Exemple 3

Fabrication d'enrobés à partir de liant clair solide subdivisé

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On prépare un liant solide sous forme de granulés ci-dessous dénommé Ag en suivant le protocole décrit dans l'exemple 2 et un liant sous forme de pastilles, ci-dessous dénommé Ap en suivant le protocole décrit dans l'exemple 1 ainsi qu'un liant à l'état liquide préparé à partir des mêmes composants et ci-dessous dénommé AI. Les compositions de ces trois liants sont données dans le tableau 2 ci-dessous, les différents composants des trois liants étant ceux

utilisés dans l'exemple 1.

Tableau 2

Liants Clairs AI Ag Ap Huile 58 46. 4 49.3 Polymère 10,5 8.4 8.9 Résine 25 20 21.2 Cire HF 5 4 4.3 Dope d'adhésivité 1,5 1.2 1.3 Fines 0 20 15 Le tableau 3 ci-dessous résume les caractéristiques des liants clairs Al, Ag et Ap en comparaison avec celles de deux bitumes routiers de grade 20/30 et /50.

Tableau 3

Bitumes Liants Clairs Routièrs /30 35/50 AI Ag Ap Etat ---Liquide--Liquide Granulés Pastilles de 0.02 g de 0.2 g Pénétrabilité, 1/10 min. 28 38 29 25 26 Point de Ramollissement, 57 54.5 102 96 96.5 oC Viscosité Dynamique, mPa. s

* à 130 C 1200 1000 1000 2100 1300

* à 150 C 450 350 450 1000 840

* à 180 C 120 100 140 370 300

A partir de ces différents liants et bitumes, on prépare des enrobésincorporant différents types de granulats et l'on détermine la résistance l'omiérage de ces enrobés. Le tableau 4 ci-après résume la composition des enrobés ainsi que

les résultats obtenus dans les tests d'orniérage.

3.1 Fabrication des Enrobés Trois compositions granulométriques ont été retenues: 0/6, 0/10 et 0/14. Les granulats proviennent de la carrière de Chailloué et sont obtenus par concassage.

Les fabrications ont été faites par gâchées de 20 kg dans un pétrin.

Les formules 1, 2 et 3 ont été obtenues selon le mode opératoire classique c'est à dire que l'ajout du liant se fait à 170 C donc à l'état liquide dans la charge de granulats portée à 170 C. La charge minérale pulvérulente préchauffée à 170 C est incorporée progressivement dans le mélange une fois que les granulats sont parfaitement enrobés de liant. L'opération de malaxage dure 5 minutes entre la fin de l'ajout du liant liquide et l'obtention d'un mélange homogène. Les formules 4, 5, 6 et 7 ont été obtenues selon le même protocole opératoire que précédemment avec les différences suivantes: * Le liant est introduit à température ambiante (20 C environ) * Les fines d'apport sont incorporées en plus faible quantité pour tenir compte de la charge minérale éventuellement contenue dans les granulés/pastilles

* Le colorant est introduit en fin de mélange.

La réalisation de ces mélanges a montré que l'on obtenait des enrobés parfaitement homogènes et dans des temps comparables aux mélanges classiques dès lors que les granulats sont préchauffés à une température de 180 C au lieu de C. Cette légère augmentation de température permet après ajout et fusion du

liant solide de retrouver une température de mélange stabilisée à 170 C.

L'utilisation du liant finement subdivisé est essentielle pour permettre une fusion rapide et complète du liant et ainsi permettre une dispersion homogène

du liant au sein de l'enrobé.

La maniabilité du mélange est assurée par la faible viscosité du liant à

la température d'enrobage.

Compte tenu de ces résultats sur fabrications au laboratoire, ce procédé de mise en oeuvre par incorporation directe de liant solide peut être

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extrapolé sur les unités industrielles de fabrication des enrobés ou asphaltes coulés. 3.2 Evaluation de la résistance à l'orniérage des enrobés En fin de fabrication, les enrobés sont compactés pour constituer des plaques de dimensions L x I x h = 50 cm x 18 cm x 10 cm. Les plaques sont conservées au moins 48h au repos à température ambiante avant d'être évaluées sur le banc d'orniérage (simulateur de trafic de

type LCPC).

Les essais sont conduits selon la méthode NF P98-253-1 Une roue appliquant une charge de 5 kN sur la plaque est soumise à un mouvement de va-et-vient sur la longueur de la plaque. L'essai s'effectue dans

une étuve ventilée et régulée à 60 C.

Des mesures de profondeur d'ornière sont régulièrement effectuées après 3 000, 10 000 et 30 000 cycles A/R de la roue. Pour chaque formule

d'enrobé, l'essai est doublé et le résultat moyen des 2 essais est déterminé.

Commentaires sur les résultats: * Les profondeurs d'ornière mesurées sont toutes très inférieures à la

limite d'acceptabilité qui est de 10% à 30 000 cycles.

Le liant clair utilisé dans cette étude présente un pouvoir anti- omièrant inférieur à un bitume 20/30 mais supérieur à un bitume 35/50

(comparaison des essais 1, 2, 3 et 4).

* L'ajout de colorant a pour effet de réduire la résistance à l'orniérage (essais 5 et 6). L'incorporation de 2% de colorant permet malgré tout

d'avoir un orniérage limité (8,7% vs 10% max à 30 000 cycles).

Tableau 4

FORMULES D'ENROBES ET RESULTATS D'ORNIERAGE

Formule/Essai I 2 3 4 5 6 7 Granulats Chailloue Chailloué Chailloué Chailloué Chailloué Chailloué Chailloué

Fines d'apport CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 --.. .

Colorant. blanc blanc vert Liant Bitume 20/30 Liant AI Bitume 35/50 Liant Ag Liant Ap Liant Ap Liant Ag * Etat du liant Liquide Liquide Liquide Granulés Pastilles Pastilles Granulés Formule,% 0/14 0/14 0/10 0/10 0/6 0/6 0/6

- 10/14 34 34 0 0 0 0 0

- 6/10 21.5 21.5 29 29 0 0 0

- 2/6 13 13 31 31 63.5 63.5 63.5

- 0/2 30 30 38 38 35 35 35

- Fines d'apport 1.5 1.5 2 0.5 0.4 0.4 0 - Colorant -- -- -- -- 1 2 1 Liant (F+ L) 5.4 5.4 5.9 7.5 7.5 7.5 7.5 * F =Fines 0 0 0 1.5 1.1 1.1 1.5 * L = Liant pur 5.4 5.4 5.9 6.0 6.4 6.4 6.0 - Total, % 105.4 105.4 105.9 106.0 107.4 108.4 107.0 Compacité, % 96 95 94 94 94 92 92/92 Essai d'Orniérage (NF P 98-253-1) Température, C 60 60 60 60 60 60 60 Charge, kN 5 5 5 5 5 5 5 Fréquence, lz I 1 1 1 1 I 1 -.4 Profondeur d'ornière, % 3 000 cycles 1.5 2.8 3. 7 2.0 3.7 5.2 3.1 J 000 cycles 3.0 4 4.5 2.3 5.2 7.6 3.3 co 000 cycles 3.2 5.8 5.1 2.4 5.5 8.3 3.6 000 cycles 3.5 6.2 5.9 2.7 5.9 8.7 3.7

Exemple 4

Etude de formulations de Bétons Bitumineux 0/6 et 0/10 discontinus à partir de

matériaux concassés et de liant clair.

1. Objet de l'étude Détermination des caractéristiques mécaniques de bétons bitumineux

réalisés à partir de granulés de liant clair comparativement à un liant bitumineux.

2. Composition et caractéristiques des liants On prépare: a) un liant bitumineux contenant, en pourcentages en poids bitume 70/100 97% polymère (EVA) 3 % et dont les caractéristiques sont les suivantes pénétrabilité 66 1/10 mm point de ramollissement 54 C viscosité à 130 C 1075 mPa.s viscosité à 150 C 390 mrPa.s

viscosité à 180 C 150 mPa.s.

b) Un liant clair contenant, en pourcentages en poids: - 76 % d'un mélange constitué d'huile, de résine et de polymère et présentant une pénétrabilité de 40 à 80 1/10 mm et un point de ramollissement "bille et anneau" de 55 C - 4 % d'une cire de polyéthylène présentant un point de fusion de 110 C,

- 20 % de charge minérale.

Ce liant présente les caractéristiques suivantes Pénétrabilité 25 1/10 mm Pt de Ramollissement 96 C Viscosité. à 130 C, 2100 mPa.s Viscosité à 1500C 1400 mPa.s Viscosité à 170 C 500 mPa.s Viscosité à 180 C 350 mPa.s 3. Formulation des enrobés " bitumineux " Les caractéristiques des granulats sélectionnés pour l'étude nous ont conduits à étudier les compositions ci-après Formule (%) A B C Sable 0/2c Ige 35 34 34

Gravillon 4/6c Ige 63.5 - -

Gravillon 6/10c Ige - 63.5 63.5 Fines d'apport - 1 2.5 Liant en granulés (F+L) 7.5 7.5 F= Fines 1.5 1.5 L = Liant clair 6 6 Liant bitumineux - - 6

TOTAL 106 106 106

Les enrobés sont fabriqués dans un malaxeur Guedu Type 3

* conformément à la norme NF P 98-250-1.

4. Caractéristiques mécaniques des enrobés Elles ont été appréhendées à partir des essais: - PCG NF P98-252 (Presse à Cisaillement Giratoire) Duriez NF P98-251-1 - Omiérage NF P98-253- 1 Les résultats obtenus sur les 2 formules testées sont présentés dans les tableaux suivants A B C Limites d'Acceptatio n BB BBMc BBMc

0/6 0/10 0/10

MVR t/m3 agrégats 2.718 2.733 2.732 MVR t/m3 enrobés 2.487 2.499 2.498 Surface spécifique 13.57 13.03 12. 79 Module de richesse 3.65 3.70 3.72 PCG Compacité, % à 10 girations81.0 87.9

852 91.6

86.9 93.5

88.1 94.2

89.6 95.2

89.9 95.4

90.8 95.8

92.0 96.6

Orniérage profondeur d'orniérage, % à 30 cycles 0.6 1.4 2

1.2 1.8 3.4

300 1.4 2.5 4.5

1000 1.6 3.6 6.1

3000 1.7 4.6 8.7

10000 2.3 6.1 10.4

Duriez Compacité 89.4 92.2

-R (air), MPa 8.5 9.8 7.5 Min.

-r (eau), MPa 7.5 8.6

-riR (Rapport Immers.iCompressn.) 0.88 0.88 1 0.75 Max.

5. Commentaires L'examen des performances des 3 compositions testées démontre que

le liant confère aux enrobés d'excellentes propriétés de stabilité mécanique.

Les résultats des essais Duriez réalisés sur les différents enrobés à base de liant clair sont satisfaisants vis-à-vis des normes concernant les bétons

bitumineux pour utilisation d'application routière.

La profondeur d'ornière mesurée sur l'enrobé à base de liant clair (B) est inférieure de 4% à celle mesurée sur la formule de référence au liant

bitumineux (C).

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Liant clair ou liant bitumineux, notamment destiné à la fabrication d'enrobés routiers, d'asphaltes coulés ou membrane d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il présente les propriétés suivantes: - pénétrabilité à 25 C inférieure à 50 1/10 mm, selon la norme NFT 66-004, de préférence inférieure à 35 1/10 mm, - point de ramollissement supérieur à 70 C, selon la norme NFT 66-008, de préférence supérieur à 80 C, de préférence encore supérieur à C, - viscosité dynamique à 180 C inférieure à 1 000 mPa.s, de préférence

inférieure à 500 mPa.s, de préférence encore inférieure à 300 mPa.s.

2. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une viscosité à 130 C inférieure à 2500 mPa.s et de préférence inférieure à

1500 mPa.s.

3. Liant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient 3 à 40 % en poids, de préférence de 5 à 40 %, d'au moins une cire dite cire HF

présentant un point de fusion supérieur à 90 C, de préférence supérieure à 100 C.

4. Liant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite cire HF est une cire hydrocarbonée obtenue par polymérisation d'oléfines en C2 à C6,de

préférence par polymérisation d'éthylène, de propylène et d'hexène.

5. Liant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite cire est une cire de type amide résultant de la réaction d'un acide carboxylique ou d'un

mélange d'acides carboxyliques avec une diamine.

6. Particules solides à température ambiante, caractérisées en ce qu'elles comprennent comme constituant essentiel un liant selon l'une des

revendications I à 4.

7. Particules selon la revendication 6, caractérisées en ce qu'elles sont

sous forme de granulés ou de pastilles.

8. Particules selon la revendication 6 ou 7, caractérisées en ce qu'elles contiennent en outre jusqu'à 50 % d'au moins une charge, en particulier sous

forme de fines, telle que du calcaire, du talc ou des oxydes métalliques.

9. Procédé de préparation de particules de liant selon l'une des

revendications à 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'égouttage sur

une plaque refroidie d'un liant selon l'une des revendications 1 à 4 incorporant en

outre le cas échéant au moins une charge.

10. Procédé de préparation de particules de liant selon l'une des

revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'extrusion et de

granulation d'une composition de liant telle que définie dans l'une des

revendications 1 à 5 incorporant, le cas échéant, en outre au moins une charge.

11. Enrobés, asphaltes coulés et membranes d'étanchéité, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par mise en oeuvre d'un liant selon l'une des

revendications 1 à 5 ou de particules selon l'une des revendications 6 à 8.