"Procédé de fabrication de revêtements routiers durablement
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La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de revêtements routiers durablement antidérapants ainsi qu'au matériau utilisé à cet effet (mélange de liants) et respectivement à ses composants de mélange.
Un critère obligatoire et essentiel pour la solidité de revêtements durablement antidérapants et partant aussi le but de la présente invention sont les propriétés mécaniques du mélange de liants utilisé pour les revêtements routiers antidérapants. Ces propriétés doivent être adaptées au matériau de soubassement chaque fois concerné, particulièrement concernant le comportement traction/allongement, de manière que les déplacements causés par des différences de température soient conformes ou que les tensions de cisaille-ments se manifestant dans la surface limite entre soubassement et revêtement puissent être absorbées sans perte d'adhérence .
Le dérapage et le patinage sont les causes fréquentes pour les accidents de trafic, non seulement sur des routes mouillées, mais également sur des sèches. Les revêtements routiers actuellement en usage ne sont plus complètement adaptés à la lourde charge du trafic, par exemple
par des camions très lourds, ainsi qu'à la sollicitation
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de dégel pendant les mois d'hiver. C'est pourquoi sur de nouveaux revêtements routiers, déjà après un laps de temps relativement court, on observe des dégâts de surface qui influencent fortement le caractère antidérapant des revêtements des chaussées. En outre, il existe des sections de route fortement sollicitées avec des étendues de freinage et d'accélération, devant par exemple des entrées, des passages pour piétons,
des croisements, des courbes, des rampes, etc, qui ont perdu tant de l'action antidérapante que des mesures en vue de l'amélioration de la sécurité du trafic sont nécessaires. Les ponts et les entrées et sorties en tunnel en cas de variations de température extrêmes dans la période froide de l'année peuvent être extraordinairement dangereux par la formation soudaine de verglas.
Les revêtements routiers bitumeux ainsi que les chaussées bétonnées possèdent il est vrai une bonne résistance envers les sollicitations par le sel de dégel; leur inconvénient réside toutefois dans une thermoplasticité trop réduite, d'où, en particulier aux températures basses ou élevées, la résistance à l'abrasion est abaissée. Les revêtements routiers bitumeux sont en outre dissous ou même détruits par les gouttes d'huile et de carburant. L'inconvénient des revêtements en béton réside particulièrement dans la résistance insuffisante envers les sollicitations causées par
le changement de gel et de dégel, spécialement sous l'influence des sels de dégel, et dans leur résistance limitée à l'abrasion.
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sines époxy du secteur du revêtement du sol laissent espérer que les inconvénients décrits plus haut des matériaux conventionnels de revêtement peuvent être largement exclus et que cette classe de résine est prédestinée pour la fabrication de surfaces du revêtement durablement antidérapantes. En effet les résines époxy possèdent des propriétés d'adhérence remarquables sur les substrats les plus variés, une très bonne résistance envers les actions physiques et chimiques, par exemple contre les huiles ménérales, les carburants et les sels de dégel, en outre des propriétés de haute viscosité dans un large intervalle de température qui sont influençables pour ainsi dire à volonté par le choix des agents modificateurs et des composants de durcissement et finalement de la résistance à l'abrasion.
Le durcissement des résines époxy se fait
par une réticulation trimimensionnelle irréversible en un matériau duroplastique, ainsi les enduits à l'état complètement durci étant largement insensibles aux influences de
la température. Des agents modificateurs comme par exemple du bitume, des produits du goudron, des plastifiants, etc, sont incorporés physiquement dans le matériau duroplastique et servent au réglage de certaines propriétés ou bien seulement comme diluants. Les masses de couchage en résine époxy, qui sont chargées avec des charges minérales, par exemple du sable de quartz, à une granulométrie appropriée, possèdent déjà pour une proportion de liant de 13-15% en poids des résistances à la compression allant jusqu'environ
1300 kgp/cm<2>.
En raison des propriétés décrites des résines époxy on a déjà tenté à de multiples reprises de fabriquer avec ce matériau des revêtements routiers antidérapants durables. Il a aussi été déjà tenté de fabriquer au moyen d'un mélange qui en vaut la peine de résine époxy et de bitume en combinaison avec des durcissants appropriés et épandage de matières d'agrégat, de fabriquer de tels revêtements. Les inconvénients de l'ensemble des agents de couchage connus jusqu'ici sur des revêtements noirs et du béton sont toutefois l'adhérence qui n'est que limitée sur chaque substrat considéré en cas de forte sollicitation par un changement
de température, d'où on peut en arriver à des fissurations dans l'enduit ou même à une séparation partielle de l'enduit de couverture, ainsi particulièrement que les méthodes d'application indispensables inéconomiques qui ne permettent pas jusqu'ici un plus grand emploi dans la construction routière. Les mélanges liants employés jusqu'ici, qui possèdent les propriétés absolument indispensables pour l'obtention de telles masses de revêtement, ont aux températures normales une viscosité si élevée et de ce fait un temps de façonnage si court que l'application ne peut être exécutée exclusivement qu'avec des installations mobiles de pulvérisation à deux composants à chaud, onéreuses.
De telles propriétés sont un coefficient de dilatation thermique adapté au substrat et un comportement traction/allongement du mélange liant qui est semblable à celui du substrat, ainsi qu'un durcissement rapide après l'application pour que les inter-ruptions du trafic soient maintenues aussi courtes que possible.
L'objectif de la présente invention est
donc de fabriquer un mélange de liants pour la fabrication de revêtements routiers antidérapants, qui ne possède pas les inconvénients décrits des matériaux employés jusqu'ici et garantit une application économique sans grande dépense d'appareillage, de ce fait l'application de tels revêtements antidérapants, même à plus grande échelle et pas seulement
au moyen d'appareils de travail spéciaux, deviendrait possible. Cet objectif est atteint par la fabrication d'un mélange, à basse viscosité suffisamment basse à la température normale, de résine époxy, de goudron et de durcissant et d'autres �dditifs, qui, pour un temps de travail suffisamment long d'au moins 20 minutes pour l'application à la
main (donc sans installations de pulvérisation coûteuses
à deux composants), serait carrossable par exemple à
20[deg.]C en l'espace d'environ 2 à 3 heures et à 5-8[deg.]C en l'espace d'environ 5 heures. La résistance � la traction du liant conforme à l'invention est à la température ordinaire entre
100 et 200 kgp/cm<2>, de préférence entre 135 et 150 kgp/cm<2>, d'où l'on atteint une égalisation large, particulièrement sur des substrats bitumineux et le matériau de revêtement
est très semblable aussi dans sa plasticité à celle du substrat.
Dès lors la présente invention se rapporte
à un procédé de fabrication de revêtements routiers durablement antidérapants avec une adhérence remarquable sur les revêtements noirs et les routes bétonnées, qui est caractérisé en ce qu'on mélange ensemble deux composants A et B liquides à la température ordinaire pour former un mélange liant qui présente une basse viscosité, un temps de façonnage suffisamment long pour l'application à la main et mal-gré tout un temps de durcissement à fond rapide, ainsi qu'un comportement traction/allongement similaire à l'état complètement durci à celui de revêtements routiers bitumineux et en ce qu'on applique le mélange obtenu de la manière conventionnelle sur la surface de la route,
le composant A consistant en,
70-95% en poids de résine époxy et
30-5% en poids de diluant réactif, lequel est miscible avec la résine époxy et possède des groupes réactifs (les pourcentages se rapportant au poids total du composant A),
le composant B consistant en
un durcissant à base d'aminé, le nombre d'atomes H mobiles reliés à l'azote étant égal ou en excès (d'un ordre de
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rapport au nombre des groupes glycidyle présents en tout dans le composant A,
et en 20-50% en poids (par rapport au poids total du composant A et du durcissant) en poix de goudron,
puis on applique éventuellement sur le revêtement obtenu
des matières additives et on laisse durcir le tout.
Des résines époxy convenant pour le mélange liant conforme à l'invention (ou obtenu selon l'invention) sont les éthers glycidyliques ayant une viscosité suffisamment basse à la température ambiante (d'un ordre de grandeur de 8000 à 15.000 centipoises à 25[deg.]C) et un poids équivalent époxy d'environ 170-210, avantageusement de 180-195.
On préfère utiliser les éthers glycidyliques réactivement dilués à base de bisphénol A(=2,2-bis-(4hydroxyphényl)-propane) et d'épichlorhydrine. On envisage ici comme liquides diluants réactifs ceux qui sont miscibles avec la résine époxy, avantageusement miscibles de manière illimitée et qui possèdent des groupes réactifs, en prennant en considération comme groupes réactifs pratiquement exclusivement des groupes glycidyle. Avantageusement il y a dans le diluant réactif un ou plusieurs(de préférence jusqu'à
3) groupes glycidyle. Ces diluants réactifs possèdent de préférence une viscosité au plus de 5000 centipoises à 25[deg.]C, en particulier inférieure à 1000 centipoises à 25[deg.]C. Des exemples de diluants réactifs appropriés sont : crésyl-, phényl-,
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éther, p-t-butylphényl-glycidyl-éther, glycérine di- ou triglycidyl-éther ou pentaérytritol-mono-,-di-, -tri-, ou -tétraglycidyl-éther.
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aliphatiques modifiées à basse viscosité, ayant un poids équivalent H aussi élevé que possible, une bonne compatibilité avec le composant de goudron et de bonne propriétés plastifiantes. La condition première est toutefois un mélange avec les résines époxy, un temps de façonnage suffisamment long pour l'application à la main à la température ambiante et néanmoins un durcissement complet rapide en couches minces au-dessus de 5[deg.]C. C'est pourquoi les durcissants préférés sont des polyamines aliphatiques modifiées à base de polyalcoylène polyamines comme la diéthylène triamine, la triéthylène têtramine, etc. D'autres polyamines ne conviennent qu'à condition qu'elles répondent aux exigences qui précèdent.
Comme composant du goudron conviennent les types liquides, semi-liquides ou solides à la température ordinaire, qui ne ralentissent pas la réaction de réticulation entre résines époxy et durcissants et, si possible, l'accélère même. On préfère les poix de goudron ayant des viscosités de 40.000 à 100.000 centipoises à 25[deg.]C, en particulier d'environ 60.000 centipoises/25[deg.]C.
Le liant est préparé de la manière conventionnelle en mélangeant les constituants A et B. Ceci peut se faire sans chauffage à la main, étant donné que sa viscosité à la température ordinaire est relativement basse et que le temps de façonnage est suffisamment long. Le mélange est alors, comme à l'ordinaire, appliqué sur le revêtement routier cité précédemment, par exemple au moyen de racles, de balais ou instruments similaires. Le temps de durcissement complet du mélange liant est relativement court; des couches de liants appliquées en des épaisseurs de couche d'environ 1 à 2 mm durcissent en général après environ 3 heures à 20[deg.]C et après environ 7 heures à 5[deg.]C et on peut alors rouler dessus.
Le mélange de liants possède à l'état complètement durci un comportement traction/allongement similaire à celui de couches routières bitumineuses et possède une résistance à la traction de 100 à 200 kgp/cm<2>.
Pour améliorer l'effet antidérapant des enduits obtenus avec ce mélange liant on ajoute avantageusement des matières additionnelles comme de la bauxite, du gravillon, etc, d'une granulométrie préférée de 3 à 6 mm. Ces matières additives sont répandues à saturation directement après l'application dans la couche de liant non encore complètement durcie et épaisse d'environ 1 à 2 mm et elles sont fermement incorporées dans le revêtement antidérapant après le durcissement complet.
L'exemple suivant illustre l'invention. EXEMPLE
Dans un récipient mélangeur approprié on mélange convenablement 10 kg de GRILONIT GV 31.5.10 (résine époxy à base de bisphénol A et d'épichlorhydrine, contenant
10% en poids de crésyl-glycidyl-éther comme diluant réactif;
"Sustainable road surfacing manufacturing process
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The present invention relates to a process for the production of durably non-slip road surfaces as well as to the material used for this purpose (mixture of binders) and respectively to its mixture components.
An obligatory and essential criterion for the strength of durably non-slip coatings and hence also the aim of the present invention are the mechanical properties of the mixture of binders used for non-slip road surfaces. These properties must be adapted to the base material in each case concerned, particularly concerning the tensile / elongation behavior, so that the displacements caused by temperature differences are in conformity or that the shear stresses appearing in the boundary surface between the base. and coating can be absorbed without loss of adhesion.
Skidding and skidding are common causes of traffic accidents, not only on wet roads, but also on dry ones. The road surfaces currently in use are no longer fully adapted to the heavy traffic load, for example
by very heavy trucks, as well as by solicitation
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thaw during the winter months. This is why on new road surfaces, even after a relatively short period of time, surface damage is observed which strongly influences the non-slip character of the road surfaces. In addition, there are heavily stressed road sections with braking and acceleration ranges, in front of e.g. entrances, pedestrian crossings,
crossings, curves, ramps, etc., which have lost both anti-slip action and measures to improve traffic safety are needed. Bridges and tunnel entrances and exits in the event of extreme temperature variations in the cold period of the year can be extraordinarily dangerous by the sudden formation of ice.
Bituminous road surfaces as well as concrete pavements have it is true a good resistance to the stresses by the thaw salt; their drawback however lies in too low a thermoplasticity, from which, in particular at low or high temperatures, the abrasion resistance is lowered. Bituminous road surfaces are further dissolved or even destroyed by oil and fuel drops. The disadvantage of concrete coverings lies particularly in the insufficient resistance to the stresses caused by
the change of freezing and thawing, especially under the influence of thawing salts, and in their limited resistance to abrasion.
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Epoxy products in the flooring industry give hope that the above-described disadvantages of conventional coating materials can be largely excluded and that this class of resin is predestined for the manufacture of durable non-slip coating surfaces. Indeed, epoxy resins have remarkable adhesion properties on the most varied substrates, very good resistance to physical and chemical actions, for example against household oils, fuels and thawing salts, in addition to properties of high viscosity over a wide temperature range which can be influenced, so to speak, at will by the choice of modifying agents and hardening components and ultimately abrasion resistance.
The hardening of epoxy resins is done
by an irreversible three-dimensional crosslinking in a duroplastic material, thus the plasters in the fully cured state being largely insensitive to the influences of
temperature. Modifying agents such as for example bitumen, tar products, plasticizers, etc., are physically incorporated into the duroplastic material and serve to control certain properties or else only as diluents. The epoxy resin coating compounds, which are loaded with mineral fillers, for example quartz sand, to a suitable particle size, already have a binder proportion of 13-15% by weight of compressive strengths of up to about
1300 kgp / cm <2>.
Due to the described properties of epoxy resins, numerous attempts have already been made to produce durable non-slip road surfaces with this material. It has also already been attempted to manufacture by means of a worthwhile mixture of epoxy resin and bitumen in combination with suitable hardeners and spreading of aggregate materials, to manufacture such coatings. The drawbacks of all the coating agents known hitherto on black coatings and concrete are however the adhesion which is only limited on each substrate considered in the event of strong stress by a change.
temperature, which can lead to cracking in the plaster or even partial separation of the covering plaster, as well as the indispensable ineconomic application methods which do not hitherto allow a greater employment in road construction. The binder mixtures used up to now, which have the properties absolutely essential for obtaining such coating masses, have at normal temperatures such a high viscosity and therefore such a short working time that the application cannot be carried out. only with expensive mobile hot two-component spraying systems.
Such properties are a coefficient of thermal expansion adapted to the substrate and a tensile / elongation behavior of the binder mixture which is similar to that of the substrate, as well as rapid curing after application so that traffic interruptions are maintained as well. as short as possible.
The objective of the present invention is
therefore to manufacture a mixture of binders for the manufacture of non-slip road surfaces, which does not have the disadvantages described of the materials used hitherto and guarantees an economical application without great expenditure on equipment, therefore the application of such non-slip coverings , even on a larger scale and not only
by means of special working devices, would become possible. This objective is achieved by the manufacture of a mixture, low viscosity sufficiently low at normal temperature, of epoxy resin, tar and hardener and other additives, which, for a sufficiently long working time at least 20 minutes for application to the
hand (thus without expensive spraying installations
two-component), would be drivable for example to
20 [deg.] C over about 2 to 3 hours and to 5-8 [deg.] C over about 5 hours. Resistance � the traction of the binder in accordance with the invention is at ordinary temperature between
100 and 200 kgp / cm <2>, preferably between 135 and 150 kgp / cm <2>, from which broad equalization is achieved, particularly on bituminous substrates and the coating material
is also very similar in its plasticity to that of the substrate.
Therefore the present invention relates
to a process for the manufacture of durably non-slip road surfaces with remarkable adhesion on black surfaces and concrete roads, which is characterized in that two components A and B which are liquid at room temperature are mixed together to form a binder mixture which exhibits low viscosity, long enough shaping time for hand application and despite a rapid full hardening time, as well as tensile / elongation behavior similar in the fully cured state to that of road surfaces bituminous and in that the mixture obtained in the conventional manner is applied to the road surface,
component A consisting of,
70-95% by weight of epoxy resin and
30-5% by weight of reactive diluent, which is miscible with the epoxy resin and has reactive groups (the percentages refer to the total weight of component A),
component B consisting of
an amine-based hardener, the number of mobile H atoms attached to the nitrogen being equal to or in excess (of the order of
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relative to the number of glycidyl groups present in total in component A,
and 20-50% by weight (based on the total weight of component A and hardener) as tar pitch,
then optionally applied to the coating obtained
additive materials and it is left to harden.
Epoxy resins suitable for the binder mixture in accordance with the invention (or obtained according to the invention) are glycidyl ethers having a sufficiently low viscosity at room temperature (of the order of magnitude of 8000 to 15,000 centipoise at 25 [deg .] C) and an epoxy equivalent weight of about 170-210, preferably 180-195.
It is preferred to use reactively diluted glycidyl ethers based on bisphenol A (= 2,2-bis- (4hydroxyphenyl) -propane) and epichlorohydrin. As reactive diluent liquids are contemplated here those which are miscible with the epoxy resin, advantageously indefinitely miscible and which have reactive groups, considering as reactive groups almost exclusively glycidyl groups. Advantageously there is in the reactive diluent one or more (preferably up to
3) glycidyl groups. These reactive diluents preferably have a viscosity of at most 5000 centipoise at 25 [deg.] C, in particular less than 1000 centipoise at 25 [deg.] C. Examples of suitable reactive diluents are: cresyl-, phenyl-,
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ether, p-t-butylphenyl-glycidyl-ether, glycerin di- or triglycidyl-ether or pentaerytritol-mono -, - di-, -tri-, or -tetraglycidyl-ether.
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Low viscosity modified aliphatics, having as high an H equivalent weight as possible, good compatibility with the tar component and good plasticizing properties. The prerequisite, however, is mixing with the epoxy resins, a sufficiently long working time for hand application at room temperature and nevertheless rapid full cure in thin layers above 5 [deg.] C. Therefore, the preferred hardeners are modified aliphatic polyamines based on polyalkylene polyamines such as diethylene triamine, triethylene tetramine, etc. Other polyamines are only suitable if they meet the above requirements.
As a component of the tar, liquid, semi-liquid or solid types at room temperature are suitable, which do not slow down the crosslinking reaction between epoxy resins and hardeners and, if possible, even accelerate it. Preferred are tar pitches having viscosities of 40,000 to 100,000 centipoise at 25 [deg.] C, especially about 60,000 centipoise / 25 [deg.] C.
The binder is prepared in the conventional manner by mixing components A and B. This can be done without hand heating, since its viscosity at room temperature is relatively low and the working time is sufficiently long. The mixture is then, as usual, applied to the road surface mentioned above, for example by means of scrapers, brooms or similar instruments. The full cure time of the binder mixture is relatively short; layers of binders applied in layer thicknesses of about 1 to 2 mm generally harden after about 3 hours at 20 [deg.] C and after about 7 hours at 5 [deg.] C and can then be rolled over.
The binder mixture has in the fully cured state a tensile / elongation behavior similar to that of bituminous road layers and has a tensile strength of 100 to 200 kgp / cm <2>.
To improve the non-slip effect of the coatings obtained with this binder mixture, additional materials such as bauxite, gravel, etc., with a preferred particle size of 3 to 6 mm are advantageously added. These additive materials are spread to saturation directly after application in the not yet fully cured binder layer approximately 1 to 2 mm thick and are firmly incorporated into the non-slip coating after complete curing.
The following example illustrates the invention. EXAMPLE
In a suitable mixing vessel 10 kg of GRILONIT GV 31.5.10 (epoxy resin based on bisphenol A and epichlorohydrin, containing
10% by weight of cresyl-glycidyl-ether as reactive diluent;