EP1928955A1 - Nouvelle composition a base d'emulsion de bitume - Google Patents

Nouvelle composition a base d'emulsion de bitume

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Publication number
EP1928955A1
EP1928955A1 EP06808182A EP06808182A EP1928955A1 EP 1928955 A1 EP1928955 A1 EP 1928955A1 EP 06808182 A EP06808182 A EP 06808182A EP 06808182 A EP06808182 A EP 06808182A EP 1928955 A1 EP1928955 A1 EP 1928955A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
emulsion
bitumen
composition according
weight
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06808182A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Javier Hurtado Aznar
Didier Lesueur
Jean-Valery Martin
David Monin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innophos Inc
Original Assignee
Eurovia SA
Innophos Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eurovia SA, Innophos Inc filed Critical Eurovia SA
Publication of EP1928955A1 publication Critical patent/EP1928955A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C08K5/19—Quaternary ammonium compounds

Definitions

  • the invention relates to a paving composition or coated oil based bitumen emulsion consisting of an amphoteric surfactant and this technique use for the manufacture of materials for new pavements, for reinforcing or maintenance of old pavements or their punctual repair.
  • Bitumen emulsions are used routinely in road application to various applications where they are spread either alone for example, of layers hooking, layers of impregnation and spot repairs (stitch in time, seals, sealing cracks) or in the presence of aggregates to make surface coatings or cold mixes.
  • Bitumen means a road bitumen or any bitumen-based composition optionally containing one or more polymer and / or one or more acid or base and / or one or more emulsifiers and / or one or more viscosifiers and / or one or more fluxes and / or one or more plasticizers and / or any other additives for adjusting the properties of the composition;
  • Bitumen emulsion means an aqueous dispersion of bitumen optionally containing one or more additives and / or one or more emulsifiers and / or one or more viscosifiers and / or one or more fluxing agents and / or one or more plasticizers and / or any other additives for adjusting the properties of the emulsion.
  • Bituminous coating means a mixture of aggregates sorted by size and a bitumen optionally comprising one or more additive (s), for example organic or inorganic fibers, rubber crumbs, possibly from the recycling of used tires, miscellaneous waste (cables, polyolefins, ...) and their mixtures in all proportions;
  • additive for example organic or inorganic fibers, rubber crumbs, possibly from the recycling of used tires, miscellaneous waste (cables, polyolefins, ...) and their mixtures in all proportions;
  • aggregates by means of aggregates of various origins, including aggregates from quarries or gravel pits, recycling products such as aggregates from the milling of old asphalt, the production waste, materials from the recycling of construction materials (demolition concrete, ...), dairy, shale, artificial aggregates and from all sources such as from bottom ash from incineration of household refuse (MSWI) as well as their mixtures in all proportions;
  • cold mixes any mixture obtained by mixing a bitumen and aggregates emulsion, dry or unsaturated, optionally in the presence of water added in addition to that of the emulsion and that naturally present in the aggregates, and additives which may be the same as those generally employed in the asphalt, as well as more specific additives designed in particular to control the breaking of the emulsion, such as switches that may be selected for example from acids or bases, mineral additives such as hydraulic cement (Portland cement, pozzolans, Sorel cements, ...), lime, or mineral salts as well as setting retarders which can also be mineral salts or organic compounds such as for example, acids, bases or surfactants, agents such as salts or their acid with inorganic phosphates, phosphonates and phosphinates and / or polyphosphates and / or organic.
  • Said cold mixes may for example be obtained by mixing in various proportions an emulsion of bitumen and a wet or dry granulate.
  • the mixture makes it possible to finally obtain between 0.1 and 30 parts by weight of bitumen per 100 parts of dry aggregate (ie 0.1-30 parts per cent of phr) and preferably between 2 and 15 phr according to the applications.
  • examples of “cold mix” are the “cold-poured mixes”, “grave emulsion”, the “cold or dense open coated”, the “cold bituminous concretes”, or “cold recycling”.
  • the cold mix is designed to support an average traffic of about 10 to more than 5,000 trucks per day, and for periods ranging from a few years to 30 years, according to its role and position in the floor ( wearing course, base layer, reprof ilage, reinforcement of an old floor).
  • ECFs will be understood here as all variants of this technology, for example Bituminous Grout (CB) also described in the SETRA note cited. They typically have, and not limited to, a maximum size of aggregate ranging between 2 and 20 mm, a mineral skeleton possibly having a discontinuity and residual bitumen contents between 4 and 12 ppc. - by cold recycling, the technical means to bitumen emulsion described in detail in various publications, for example the guide entitled “Recycling of Pavements,” published in 2003 by the Technical Committee 7/8 "Road pavements" of Permanent International Association of Road Congress (PIARC), based in Paris La Défense. SETRA the notes (Notes of Information Highways Dependencies No.
  • Cold mixes are generally considered to be inferior to so-called "hot mixes" where the bitumen is fluidized by an elevation of temperature to be then mixed with aggregates because of their lower mechanical properties, which essentially confined them to low traffic routes.
  • Cold mixes have recognized ecological advantages over their hot counterparts. They enable first of all to remove the drying step of the essential aggregates for the HMA which is a saving significant energy and more harm to the atmosphere that suppresses (dust and pollution associated with heating) . They are then used to remove smoke emissions related to heating the bitumen to the coating and spreading, reducing the nuisance both for workers and residents.
  • Cold mixes have scalable mechanical properties over time, due to the breaking of the emulsion, that is to say the transition from an initial state where the bitumen is dispersed as fine droplets in a phase aqueous (emulsion) to a final state where the bitumen constitutes a film coating the aggregates.
  • This does not only come from the presence of water to be evacuated, but also from the complex interactions between the emulsion and the granulate.
  • traffic reopening times can be extremely long to render impossible the use of these techniques for works that require to limit the closing time to the user.
  • breaking kinetics of emulsion should allow the implementation of coated and thus provide sufficient maneuverability to mix between the output of the mixer and when it is implemented on the roadway.
  • the turnaround time is largely dependent on the chosen manufacturing / implementation system. For example, it is typically between 30 seconds to 2 minutes for the ECF machines where the product leaves directly from the mixer installed on the self-supporting machine to directly feed the spreading device placed behind. It is several hours to cold mixes made Coating Plant installed far from the site spreading, transport being done by truck. The maneuverability time then corresponds to the transport time between the central and the implementation workshop.
  • a cold mix must therefore meet two antinomic objectives: a break sufficiently delayed to allow implementation, but then very fast to allow an opening to fast traffic.
  • Asphalt emulsions generally comprise between 50 and 72% by weight of bitumen that may optionally contain one or more additives and a complement of aqueous phase type that may optionally contain one or more emulsifiers and / or additives.
  • cationic emulsions that is to say obtained with an emulsifier comprising one or more ionic groups carrying a positive electric charge.
  • emulsifiers generally require working in an acidified medium at pH levels that can reach in a usual and nonlimiting manner, values of 1.5 to 3.
  • Anionic emulsions are also used, and are obtained with an emulsifying agent comprising one or more ionic group (s) carrying a negative electric charge. This generally requires working in a basic medium at pH values that can usually reach values of 10 to 12.
  • emulsifiers such as nonionic and amphoteric.
  • the nonionic emulsifiers do not have an ionic group and the amphoters have both cationic and anionic groups depending on the conditions.
  • These emulsifiers are used in cold mixes and their use is restricted to very specific applications that differ significantly from both the scope of the present invention and its composition field.
  • US 5,928,418 discloses paving compositions comprising a bitumen emulsion comprising itself a surfactant associated with a polyphenolic compound and a compound selected from anionic polymeric dispersants and hydrocarboxylic acids or their water-soluble salts, and a compound selected from saccharides , sugar or polyhydric alcohols.
  • US Patents 5,558,702, US5,667,576, US5,667, 577 and WO 96 / 30,446 describe emulsion / charge mixtures comprising fillers such as fibers, clays, lime, sand or mixtures thereof. components which exhibit high stability to storable then grout used for waterproofing work, eg garage or parking descents. Such preparations can not be confused with coated cold since they don 't have the typical proportions, are stored several months after manufacturing and are taken in times of the order of hours and are not required to contribute heavy traffic.
  • the present invention aims to solve the problems of formulations cold mixes described in the prior art by providing a formula emulsion enabling an increase in faster cohesion, which significantly reduces the time reopening to traffic while maintaining sufficient maneuverability.
  • the incorporation of a bitumen emulsion base of some amphoteric emulsifiers in the formulation of a cold mix provides excellent control of the rheological properties the mix, particularly its initial handling, ensuring easy implementation, followed by a rapid decision guaranteeing rapid opening to traffic.
  • a paving composition consisting of: i) from 0.5 to 30%, preferably from 2 to 15% by weight of a bitumen emulsion itself constituted: a. from 0.1 to 3%, preferably from 0.5 to 1.5% by weight, by weight, of an amphoteric surfactant chosen from the products of formula (I) or (II)
  • - R 1 represents a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic group having from 6 to 24 carbon atoms
  • - R 2 is a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic group having from 2 to 6 carbon atoms, at least one of these carbon atoms being optionally substituted by a hydroxyl group
  • R 3 and R 4 which may be identical or different, represent a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic group comprising
  • R 5 which is identical or different, is a saturated or unsaturated, linear or branched aliphatic group comprising from 1 to 6 carbon atoms, at least one of these carbon atoms being, if appropriate, substituted by a hydroxyl group; ;
  • Y " is a group SO ⁇ " or COO " ;
  • - Z is a group SU 3 'or COO "or OH; b 30 to 95%, preferably from 45 to 80% by weight of bitumen, and c water in sufficient quantity to complete the.. emulsion (QSP 100%), ii) from 70 to 99.5%, preferably from 85 to 98%, by weight of aggregates, and iii) from 0 to 20% by weight, preferably between 1 and 15% by weight . total water.
  • the total water is understood as the total content of water, including that already present in the emulsion, that already present in the aggregates and the optionally added (called a "water addition” or “water ' contribution').
  • a water addition or "water ' contribution').
  • radicals of synthetic origin may be mentioned: methyl, hydroxymethyl, ethyl, propyl, isopropyl, hydroxypropyl, propylene, isopropylene, butyl, isobutyl, pentyl, isopentyl , hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decanoyl, dodecanoyl, isotridecyl, and naturally occurring radicals: capric, caprylic, lauric, myristic, palmitic, stearic, behenic, oleic, ricinole
  • R 1 represents a mixture of aliphatic radicals derived from coconut oil.
  • R2 represents a linear group at
  • R 3 and / or R 4 and / or R 5 represent a methyl or ethyl radical.
  • the amphoteric surfactant may be chosen from cocoamidopropyl betaine (CAS: 70851-07-9), cocoamidopropyl hydroxysultaine (CAS: 70851-08-0) or sodium cocoamphoacetate (CAS: 68650-39 -5).
  • the amphoteric surfactant of the bitumen emulsion may be a mixture of amphoteric surfactants whose Ri radicals are aliphatic radicals of plant origin (coconut, palm, olive) or animal origin.
  • the composition may further comprise additives.
  • additives those skilled in the art will be able to adjust the amounts of the various ingredients while respecting the proportions of emulsion of bitumen, aggregates and water stated above.
  • the composition may further comprise a retarder which advantageously may be a surfactant, particularly a surfactant corresponding to formulas (I) and / or (II).
  • a retarder which advantageously may be a surfactant, particularly a surfactant corresponding to formulas (I) and / or (II).
  • This composition makes it possible to dispense with the use of acids or bases in the formulation of emulsions, which prevents plant safety issues associated with their use and the risk of burns or corrosion associated with the use of acidic or basic emulsions.
  • This composition also has the advantage of being low in toxicity to humans and not very toxic for the environment.
  • composition can also be added to the emulsion any type of latex that is to say anionic or cationic latex for obtaining coated polymer modified, without destabilizing the emulsion.
  • the bitumen used in the emulsion may be any which road bitumen.
  • the bitumen emulsion may further contain any type of additive making it possible to regulate in the properties including the viscosity enhancers, regulators outlet or salts, e.g., calcium chloride, potassium , sodium or any other salt of calcium, potassium, sodium or magnesium.
  • Said emulsion may also be a bitumen emulsion, said bitumen being modified by a polymer, by an acid, by a base, by a filler, mineral or organic or by a surfactant, taken alone or in combination.
  • the skilled person will adjust the amounts of the various ingredients while respecting the proportions of surfactants and bitumen stated above.
  • polymer for example, and in an indicative and non-limiting manner, is meant the copolymers of styrene and butadiene in all proportions or copolymers of the same chemical family (isoprene, natural rubber, etc.), optionally crosslinked in situ, the copolymers of vinyl acetate and ethylene in all proportions, or the same category (butyl acetate, methyl, ... and polyolefins), the crumb rubber from used tires or any other polymer commonly used for the modification of bitumens as well as any mixture of these polymers.
  • the acid there may be mentioned for example, phosphoric acid and its derivatives, salts and esters, hydrochloric acid and any acid or combination of acid.
  • organic and inorganic bases such as, for example, polyamines, imidazolines, pyrolidines, sodium hydroxide, lime or potassium hydroxide.
  • inorganic or organic filler for example, cement, lime, silica or carbon black, organic or mineral fibers.
  • surfactant modifying the bitumen mention may be made of emulsifiers anionic, cationic, nonionic or amphoteric.
  • Said emulsion may be manufactured by any suitable method, in particular a colloid mill, a static mixer, or by phase inversion.
  • the invention also relates to the use of the composition in a mixture with aggregates for the preparation of cold mixes particularly for road application.
  • the invention relates to the use of the composition in the coated preparation of cold-cast (ECF), concrete bituminous cold (BBF) 1 "grave emulsion", "open or dense coated with cold ", or the cold recycling preparation.
  • the cold recycling in place is based on 100% milling residue from an old pavement, and containing between 0.5 and 3% bitumen emulsion.
  • cold mixes can be advantageously obtained by applying the invention.
  • asphalt for spot repair that would be manufactured either manually or by a mixer possibly mounted on a mobile system, just before their implementation itself manually or performed by a special machine .
  • the subject of the invention is also a cold-poured mix consisting of the composition according to the invention, said cold mix being able to be by way of non-limiting example a cold-cast mix (ECF), a cold bituminous concrete (BBF ), "serious-emulsion", “cold open or cold mix” or cold recycling.
  • ECF cold-cast mix
  • BBF cold bituminous concrete
  • SEBSF cold bituminous concrete
  • Example 1 Preparation of a cold-poured asphalt mix for a wearing course applicable either on a new roadway or in renovation of the surface properties of old roadways.
  • emulsion 1 a current emulsion passing the Spanish specifications ECL-2d, hereinafter referred to as "emulsion 1" is used to produce a cold-cast mix corresponding to an ECF of 0/6 granularity, standardized in Spain (Lechada Bituminosa Tipo 3 LB-3).
  • the granulate chosen comes from the quarry of San Felices en Haro (Rioja - Spain) and its granulometric curve, compared to that of the standardized spindle LB-3 is as follows:
  • This emulsion manufactured industrially by the Probisa at its factory Burgos, contains 62% of a Nynas bitumen of grade 70/100, 0.35% of a cationic surfactant (fatty polyamine Asfier 208 from Kao) and a amount of acid sufficient to obtain a pH of the emulsion of the order of 3.
  • a cationic surfactant fatty polyamine Asfier 208 from Kao
  • ECF 1 aqueous solution of fatty polyamine hydrochloride
  • Emulsion 1 (mass composition):
  • Emulsion 2 12.8 (ie residual bitumen 7.7)
  • ECF 2 and 3 based emulsions of the invention allow to obtain results equivalent to the reference formula (MS 1) for abrasion and initial fluidity time, and better for the cohesion Benedict, the threshold of 2 Nm being exceeded after 30 min, a gain of reopening to traffic of about 30 min compared with the reference.
  • Example 2 Preparation of another form of cold-poured mix wearing course applicable to both new floor or in renovation of surface properties of old pavements.
  • Emulsion 3 12.9 (ie residual bitumen 7.7)
  • MS 5 composition by mass: Sand 0/6 of the career of
  • Example 1 bitumen residue 7.7
  • the ECF were evaluated by applying formulation of testing in Spain: fluidity time measured manually, cohesion Benedict's Test according to EN 12274-4, performed 10, 30 and 60 min after mixing the constituents and resistance to the abrasion test according to EN 12274-5, after curing 20 hours, 6O 0 C of the specimen.
  • the results for the three formulas ECF above are summarized in the following Table:
  • Example 3 Preparation of another form of cold-poured mix wearing course applicable to both new floor or in renovation of surface properties of old pavements.
  • ECF 6 mass composition: Sand 0/6 of the Bureba quarry (Burgos - Spain) 100,00
  • ECF was evaluated by the application formulation trials in Spain: fluidity time measured manually, Benedict cohesion according to EN 12274-4 test, carried out 10, 30 and 60 min after mixing the constituents and resistance to abrasion according to the test EN 12274-5, after curing 20 hours, 6O 0 C of the test piece.
  • the results obtained, compared with those of ECFs 1 and 5 of the examples above, are given in the following Table.
  • Example 4 Preparation of a Coated Recycled Cold usable as a base layer.
  • a reference emulsion was manufactured with an Asfier 218 commercial emulsifier supplied by Kao, and a bitumen from the Petrogal refinery in Sines, Portugal.
  • This emulsion was compared with the emulsions 4 and 5, made according to the invention, the emulsion 4 with another emulsifier according to the invention, a cocoamphoacetate (CAS: 68650-39-5), and the emulsion being carried out 5 with the emulsifier cocoamidopropyl betaine presented in example 1.
  • Emulsion 4 (mass composition):
  • Emulsion 5 (mass composition):
  • Emulsion 6 (mass composition):
  • the aggregate comprises 3.6 pph of old asphalt.
  • the particle size distribution of the crude milling aggregate was as follows:
  • the aggregate is mixed using a laboratory mixer with 3.3 pph (relative to dry milled) emulsion with a total water content of 4.5 phr and breaker (cement) up to 0.5 ppc to obtain forms of recycled coated following:
  • Coated 2 aggregate 100 mass parts emulsion 4 3, 3 breaker (cement) 0, 5 water supply 2, 0
  • Coated 3 aggregate 100 mass parts emulsion 5 2, 5 breaker (cement) 0, 5 water supply 2, 0
  • mixes according to the invention have a compressive strength greater than the reference after 1 day demonstrating a faster cohesion increase.

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Abstract

L'invention concerne une composition de pavage ou enrobé bitumineux à base d'une émulsion de bitume constituée un agent tensioactif amphotère et son utilisation en technique routière pour la fabrication de matériaux pour chaussées neuves, pour le renforcement ou la maintenance de chaussées anciennes ou leur réparation ponctuelle.

Description

Nouvelle composition à base d'émulsion de bitume
L'invention concerne une composition de pavage ou enrobé bitumineux à base d'une émulsion de bitume constituée d'un agent tensioactif amphotère et son utilisation en technique routière pour la fabrication de matériaux pour chaussées neuves, pour le renforcement ou la maintenance de chaussées anciennes ou leur réparation ponctuelle.
Les émulsions de bitume sont utilisées de manière courante en application routière pour diverses applications où elles sont répandues, soit seules pour obtenir par exemple des couches d'accrochage, des couches d'imprégnation et des réparations ponctuelles (point à temps, joints, colmatage de fissures) soit en présence de granulats pour réaliser des enduits superficiels ou des enrobés à froid.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, il apparaît utile de donner les définitions suivantes :
- par bitume on entend un bitume routier ou toute composition à base de bitume contenant éventuellement un ou plusieurs polymère et/ou un ou plusieurs acide ou base et/ou un ou plusieurs émulsifiants et/ou un ou plusieurs viscosifiants et/ou un ou plusieurs fluxants et/ou un ou plusieurs plastifiants et/ou tout autre additif permettant d'ajuster les propriétés de la composition ;
- par émulsion de bitume, on entend une dispersion aqueuse de bitume contenant éventuellement un ou plusieurs additifs et/ou un ou plusieurs émulsifiants et/ou un ou plusieurs viscosifiants et/ou un ou plusieurs fluxants et/ou un ou plusieurs plastifiants et/ou tout autre additif permettant d'ajuster les propriétés de l'émulsion.
- par enrobé bitumineux, on entend un mélange de granulats triés par taille et d'un bitume comprenant éventuellement un ou plusieurs additif(s), par exemple des fibres organiques ou minérales, des poudrettes de caoutchouc, éventuellement issues du recyclage de pneumatiques usagés, des déchets divers (câbles, polyoléfines, ...) ainsi que leurs mélanges en toutes proportions ;
- par granulats, on entend des granulats d'origine diverses, parmi lesquels les granulats issus de carrières ou de gravières, les produits de recyclage tels que les agrégats provenant du fraisage d'enrobés anciens, les rebuts de fabrication, les matériaux provenant du recyclage de matériaux de construction (bétons de démolition, ...), les laitiers, les schistes, les granulats artificiels de toute origine et provenant par exemple de mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM), ainsi que leurs mélanges en toutes proportions ;
- par enrobés à froid on entend tout mélange obtenu par malaxage d'une émulsion de bitume et de granulats, sec ou non, éventuellement en présence d'eau ajoutée en plus de celle de l'émulsion et de celle naturellement présente dans les granulats, et d'additifs qui peuvent être les mêmes que ceux employés généralement dans les enrobés bitumineux, mais aussi des additifs plus spécifiques visant notamment à réguler la rupture de l'émulsion, comme par exemple des rupteurs qui peuvent être choisis par exemple parmi les acides ou les bases, les additifs minéraux tels que le ciment hydraulique (ciment Portland, pouzzolanes, ciments Sorel,...), la chaux, ou des sels minéraux ainsi que des retardateurs de prise qui peuvent également être des sels minéraux ou des composés organiques comme par exemple des acides, des bases ou des tensioactifs, des agents comme des sels ou leur acide de phosphates, phosphonates et phosphinates et/ou polyphosphates minéraux et/ou organiques. Lesdits enrobés à froid peuvent par exemple être obtenus en mélangeant en diverses proportions une émulsion de bitume et un granulat humide ou sec.
Généralement le mélange permet d'obtenir au final entre 0,1 et 30 parties massiques de bitume pour 100 parties de granulat sec (soit 0,1-30 parties pour cent notées ppc) et préférentiellement entre 2 et 15 ppc suivant les applications.
De manière non exhaustive, des exemples d '"enrobé à froid" sont les "enrobés coulés à froid", les "graves-émulsion", les "enrobés ouverts ou denses à froid", les "bétons bitumineux à froid", ou encore "le recyclage à froid". L'enrobé à froid est destiné à supporter un trafic moyen de l'ordre de 10 à plus de 5000 poids lourds par jour, et ce pendant des durées comprises entre quelques années à 30 ans, suivant son rôle et sa position dans la chaussée (couche de roulement, couche de base, reprof ilage, renforcement d'une chaussée ancienne ).
- par enrobé coulé à froid (ECF), on entend des matériaux routiers tels que décrits dans la note d'information du Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA) de la Direction des Routes du Ministère de l'Equipement (Note d'Information Chaussées Dépendances n°102 "Les enrobés coulés à froid" de Juin 1997), comme un mélange de "granulats non séchés enrobés à l'émulsion de bitume et mis en oeuvre dès la fin de la fabrication en couche très mince", ou encore dans les directives éditées en mai 2003 par l'International Slurry Surfacing Association (Annapolis, MD USA, particulièrement aux sections 7 ("recommended performance guidelines for emulsified asphalt slurry seal") ou 9 ("recommended performance guidelines for micro-surfacing".).
Les ECF seront entendus ici comme toutes les variantes de cette technologie, par exemple les Coulis Bitumineux (CB) également décrits dans la note du SETRA citée. Ils possèdent typiquement, et de manière non restrictive, une taille maximale de granulat variant entre 2 et 20 mm, un squelette minérale possédant éventuellement une discontinuité et des teneurs en bitume résiduel entre 4 et 12 ppc. - par Recyclage à froid, on entend la technique à l'émulsion de bitume décrite en détail dans diverses publications, par exemple le guide intitulé "Recyclage des Chaussées", publié en 2003 par le Comité Technique 7/8 "Chaussées Routières" de l'Association Internationale Permanente du Congrès de la Route (AIPCR), siégeant à Paris La Défense. Des notes du SETRA (Notes d'Informations Chaussées Dépendances n°42 "Retraitement des chaussées à l'émulsion de bitume" d'Avril 1988 et n°42 "Retraitement des chaussées à l'émulsion de bitume" d'Avril 1988) définissent également le procédé. Ce procédé qui consiste à fraiser une chaussée ancienne pour utiliser le résidu de fraisage comme le granulat d'un nouvel enrobé à l'émulsion de bitume. Ce procédé peut être réalisé soit in-situ (recyclage en place) soit en centrale d'enrobage, avec éventuellement des apports de granulats neufs en toute proportion et des apports d'additifs divers. Parmi les additifs utilisables on citera notamment ceux qui peuvent être ajoutés à tout enrobé à froid mais aussi des additifs plus spécifiques comme des liants dits de régénération qui permettent, en mélange avec le bitume vieilli recouvrant le résidu de fraisage, de reconstituer un bitume proche d'un liant employé en chaussée neuve.
Les enrobés à froid sont généralement considérés comme inférieurs aux enrobés dits «à chaud» où le bitume est fluidifié par une élévation de température pour être ensuite mélangé aux granulats du fait de leurs propriétés mécaniques moindres, ce qui les cantonnent essentiellement aux voies à faible trafic.
Les enrobés à froids présentent des avantages écologiques reconnus sur leurs homologues à chaud. Ils permettent tout d'abord de supprimer l'étape de séchage des granulats indispensable pour l'enrobage à chaud ce qui constitue une économie d'énergie importante en plus des méfaits pour l'atmosphère que cela supprime (poussières et pollutions liés au chauffage). Ils permettent ensuite de supprimer les émissions de fumées liées au chauffage du bitume à l'enrobage et à l'épandage, ce qui diminue les nuisances à la fois pour les travailleurs et les riverains.
Les enrobés à froid présentent des propriétés mécaniques évolutives dans le temps, du fait de la rupture de l'émulsion, c'est-à-dire le passage d'un état initial où le bitume est dispersé sous forme de fines gouttelettes dans une phase aqueuses (émulsion) vers un état final où le bitume constitue un film enrobant les granulats. Ceci ne provient pas seulement de la présence d'eau à évacuer, mais aussi des interactions complexes entre l'émulsion et le granulat. En conséquence, des temps de réouvertures au trafic parfois très longs peuvent être nécessaires pour permettre la prise du matériau, occasionnant des gênes accrues pour les usagers. Ces problèmes sont encore plus perceptibles lors d'une mise en oeuvre par temps froid, où les temps de réouverture au trafic peuvent devenir extrêmement long au point de rendre impossible l'utilisation de ces techniques pour des travaux qui nécessitent de limiter le temps de fermeture à l'usager. Cependant, une émulsion à rupture immédiate au contact des granulats ne pourrait être utilisée. En effet, la cinétique de rupture de l'émulsion doit permettre la mise en oeuvre de l'enrobé et donc donner une maniabilité suffisante à l'enrobé entre sa sortie du malaxeur et le moment où il est mis en œuvre sur la chaussée. Le délai de maniabilité est largement tributaire du système de fabrication/mise en œuvre choisi. A titre d'exemple, il est typiquement entre 30 s à 2 min pour les machines à ECF où le produit sort directement du malaxeur installé sur la machine autoporteuse pour alimenter directement le dispositif d'épandage placé derrière. Il est de plusieurs heures pour les enrobés à froid fabriqués en centrale d'enrobage installée loin du site d'épandage, le transport étant effectué par camion. Le délai de maniabilité correspond alors au temps de transport entre centrale et atelier de mise en œuvre. Un enrobé à froid doit donc répondre à deux objectifs antinomiques : une rupture suffisamment différée pour permettre la mise en oeuvre, mais ensuite très rapide pour permettre une ouverture au trafic rapide. Ce cahier des charges contradictoire rend la formulation d'enrobé à froid difficile et il est généralement nécessaire de recourir à des additifs contrôlant la rupture.
Les émulsions de bitume comportent généralement entre 50 et 72 % massique de bitume pouvant contenir éventuellement un ou plusieurs additifs et un complément de type phase aqueuse pouvant contenir éventuellement un ou plusieurs émulsifiants et/ou additifs.
On connaît des émulsions cationiques, c'est-à-dire obtenues avec un agent émulsifiant comportant un ou plusieurs groupements ioniques portant une charge électrique positive. Ces émulsifiants nécessitent généralement de travailler en milieu acidifié à des pH pouvant atteindre de manière usuelle et non limitative, des valeurs de 1 ,5 à 3.
Des émulsions anioniques sont également utilisées, et sont obtenues avec un agent émulsifiant comportant un ou plusieurs groupement(s) ionique(s) portant une charge électrique négative. Ceci nécessite généralement de travailler en milieu basique à des pH pouvant atteindre de manière usuelle des valeurs de 10 à 12.
Il existe également des émulsions à base d'autres types d 'émulsifiants, comme les non-ioniques ou les amphotères. Les émulsifiants non-ioniques ne possèdent pas de groupe ionique et les amphotères possèdent à la fois des groupes cationiques et anioniques selon les conditions. Ces émulsifiants ne sont pas employés dans les enrobés à froid et leur usage est restreint à certaines applications très spécifiques qui diffèrent nettement à la fois du champ d'application de la présente invention et de son champ de composition.
Ainsi le brevet US 4.209.337 décrit des émulsions à base de bétaïnes utilisées en mélange avec des coulis de ciment (rapport massique émulsion/ciment entre 0,3 et 2), pour constituer des bétons de ciment modifiés par du bitume. Ce type d'utilisation des émulsions de bitume sort du champ de composition et d'applications envisagés par l'invention qui elles s'adressent à des enrobés à froid dans lesquels le ciment n'est qu'un additif éventuel pour lequel le rapport émulsion/ciment est supérieur à 2.
US 5,928,418 décrit des compositions de pavage comprenant une émulsion de bitume comprenant elle-même un tensioactif associé à un composé polyphénolique et à un composé choisi parmi les dispersants polymériques anioniques et les acides hydrocarboxyliques ou leurs sels hydrosolubles, et à un composé choisi parmi les saccharides, les alcools sucres ou polyhydriques.
Les brevets US5,558,702, US5,667,576, US5.667, 577 et WO 96/30.446 décrivent des mélanges d'émulsions/charges comprenant des charges telles que des fibres, des argiles, de la chaux, du sable ou des mélanges de ces composants, qui présentent une grande stabilité pour faire des coulis stockables utilisables ensuite pour des travaux d'imperméabilisation, par exemple de descentes de garage ou de parkings. Ces préparations ne peuvent pas être confondues avec des enrobés à froid puisqu'elles n'en possèdent pas les proportions typiques, sont stockées plusieurs mois après fabrication et font prise en des temps de l'ordre de quelques heures et ne sont pas appelées à supporter un trafic lourd. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes des formulations d'enrobés à froid décrites dans l'art antérieur en proposant une formule d 'émulsion qui permet une montée en cohésion plus rapide, qui permet de réduire significativement le temps de réouverture au trafic tout en conservant une maniabilité suffisante.
En effet, d'une manière surprenante, la Demanderesse a découvert que l'incorporation d'une émulsion de bitume à base de certains émulsifiants amphotères dans la formulation d'un enrobé à froid, permet d'obtenir un excellent contrôle des propriétés rhéologiques de l'enrobé, en particulier sa maniabilité initiale, assurant une mise en oeuvre aisée, suivie d'une prise rapide garantissant une ouverture au trafic rapide. Ainsi l'invention a pour objet une composition de pavage constituée : i) de 0,5 à 30%, préférentiel lement de 2 à 15 % en poids d'une émulsion de bitume elle-même constituée : a. de 0,1 à 3 %, préférentiellement de 0,5 à 1 ,5 %, en poids en poids d'un agent tensioactif amphotère choisi parmi les produits de formule (I) ou (II)
dans lesquelles :
- R1 représente un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 6 à 24 atomes de carbone ; - R2 est un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 2 à 6 atomes de carbone, l'un au moins de ces atomes de carbone étant, le cas échéant substitué par un groupe hydroxy ;
- R3 et R4, identiques ou différents, représentent un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de
1 à 4 atomes de carbone ;
- R5, identique ou différent, est un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, l'un au moins de ces atomes de carbone étant, le cas échéant, substitué par un groupe hydroxy ;
- Y" est un groupe SOβ" ou COO" ;
- Z, identique ou différent, est un groupe SÛ3 ' ou COO" ou OH ; b. de 30 à 95 %, préférentiellement de 45 à 80% en poids de bitume ; et c. d'eau en quantité suffisante pour compléter l'émulsion (QSP 100%) ; ii) de 70 à 99,5 %, préférentiellement de 85 à 98 %, en poids de granulats ; iii) de O à 20 % en poids, de préférence entre 1 et 15 %, d'eau totale.
Selon l'invention, l'eau totale s'entend comme la teneur totale en eau, incluant celle déjà présente dans l'émulsion, celle déjà présente dans les granulats et celle éventuellement ajoutée (appelée "eau d'ajout" ou "eau d'apport"). Au titre de groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 24 atomes de carbone occupant la position Ri à R5 on peut citer par exemple les radicaux d'origine synthétique : méthyle, hydroxyméthyle, éthyle, propyle, isopropyle, hydroxypropyle, propylene, isopropylene, butyle, isobutyle, pentyle, isopentyle, hexyle, heptyle, octyle, nonyie, decanoyle, dodecanoyle, isotridecyle, et les radicaux d'origine naturelle : caprique, caprylique, laurique, myristique, palmitiqué, stéarique, béhénique, oléique, ricinoiéique, linoléique, linolénique, gadoléique, érucique ou un mélange de ces différents radicaux.
Selon une forme préférée de l'invention, R1 représente un mélange de radicaux aliphatiques dérivés de l'huile de coco. Préférentiellement selon l'invention R2 représente un groupement linéaire à
3 carbones saturés.
Préférentiellement selon l'invention R3 et/ou R4 et/ou R5 représentent un radical méthyle ou éthyle.
Très préférentiellement selon l'invention, le tensioactif amphotère peut être choisi parmi la cocoamidopropyl bétaïne (CAS : 70851-07-9), la cocoamidopropyl hydroxysultaïne (CAS : 70851-08-0) ou le cocoamphoacétate de sodium (CAS : 68650-39-5).
Selon une forme préférée de l'invention, l'agent tensioactif amphotère de l'émulsion de bitume peut être un mélange de tensioactifs amphotère dont les radicaux Ri sont des radicaux aliphatiques d'origine végétale (coco, palme, olive) ou animale.
Sous une autre forme particulière de l'invention, la composition peut en outre comprendre des additifs. Dans ce cas, l'homme du métier saura ajuster les quantités des différents ingrédients tout en respectant les proportions d'émulsion de bitume, de granulats et d'eau énoncées ci-dessus.
Selon encore une autre forme préférée de l'invention, la composition peut en outre comprendre un retardateur qui avantageusement peut être un agent tensioactif, particulièrement un agent tensioactif répondant aux formules (I) et/ou (II). Cette composition permet de s'affranchir de l'emploi d'acides et ou de bases dans la formulation des émulsions, ce qui évite les problèmes de sécurité en usine liés à leur utilisation et les risques de brûlure ou corrosion associés à l'emploi d'émulsion acides ou basiques. Cette composition présente en outre, l'avantage d'être peu toxique pour l'homme et peu toxique pour l'environnement.
Cette composition permet également d'ajouter à l'émulsion tout type de latex c'est-à-dire des latex anioniques ou cationiques, pour obtenir des enrobés modifiés par des polymères, sans déstabiliser l'émulsion.
Selon l'invention, le bitume utilisé dans l'émulsion peut être n'importe quel bitume routier.
Selon l'invention, l'émulsion de bitume peut en outre contenir tout type d'additif permettant d'en réguler les propriétés parmi lesquels les agents viscosifiants, les régulateurs de prise ou les sels, par exemple, les chlorures de calcium, de potassium, de sodium ou tout autre sel de calcium, potassium, sodium ou magnésium. Ladite émulsion peut aussi être une émulsion de bitume, ledit bitume étant modifié par un polymère, par un acide, par une base, par une charge, minérale ou organique ou par un tensioactif, pris seuls ou en combinaison. Dans ce cas, l'homme du métier saura ajuster les quantités des différents ingrédients tout en respectant les proportions de tensioactifs et de bitume énoncées ci-dessus.
Comme polymère, on entend par exemple, et de manière indicative et non limitative, les copoiymères de styrène et de butadiène en toutes proportions ou les copoiymères de même famille chimique (isoprène, caoutchouc naturel, ...), éventuellement réticulés in situ, les copoiymères d'acétate de vinyle et d'éthylène en toutes proportions ou de la même famille (acétate de butyle, de méthyle,... et les polyoléfines), les poudrettes de caoutchouc issus de pneus usagés ou encore tout autre polymère couramment utilisé pour la modification des bitumes ainsi que tout mélange de ces polymères. Comme acide, on peut citer par exemple, l'acide phosphorique et ses dérivés, sels et esters, l'acide chlorhydrique et tout acide ou combinaison d'acide.
Comme base, on peut citer les bases organiques et minérales comme par exemple les polyamines, les imidazolines, les pyrolidines, la soude, la chaux ou encore la potasse.
Par charge minérale ou organique, on entend par exemple le ciment, la chaux, la silice ou le noir de carbone, les fibres organiques ou minérales.
Comme tensioactif modifiant le bitume on peut citer les émulsifiants anioniques, cationiques, non-ioniques ou amphotères.
Ladite émulsion peut être fabriquée selon tout procédé approprié, notamment un moulin colloïdal, un mélangeur statique, ou par inversion de phase. L'invention a également pour objet l'utilisation de la composition en mélange avec des granulats pour la préparation d'enrobés à froid particulièrement ceux pour application routière. Ainsi, l'invention a pour objet l'utilisation de la composition dans la préparation d'enrobé coulé à froid (ECF), de béton bitumineux à froid (BBF)1 les "graves-émulsion", les "enrobés ouverts ou denses à froid", ou encore la préparation de recyclage à froid.
Selon une autre utilisation préférentielle de l'invention, le recyclage à froid en place est à base de 100 % de résidu de fraisage provenant d'une chaussée ancienne, et contenant entre 0,5 et 3 % d 'émulsion de bitume.
D'autres enrobés à froid, peuvent être obtenus avantageusement par application de l'invention. On peut citer par exemple, mais de manière non restrictive, des enrobés pour réparation ponctuelle qui seraient fabriqués soit manuellement, soit par un malaxeur éventuellement monté sur un système mobile, juste avant leur mise en oeuvre elle-même manuelle ou réalisée par une machine spéciale. L'invention a aussi pour objet un enrobé coulé à froid consistant en la composition selon l'invention, ledit enrobé à froid pouvant être à titre d'exemple non limitatif un enrobé coulé à froid (ECF), un béton bitumineux à froid (BBF), des "graves-émulsion", des "enrobés ouverts ou denses à froid" ou encore un recyclage à froid. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture des exemples qui suivent et qui ne sont donnés qu'à titre illustratif sans limitation de l'invention.
Exemple 1 : Préparation d'une formule d'enrobé coulé à froid pour couche de roulement applicable soit en chaussée neuve soit en rénovation des propriétés superficielles de chaussées anciennes.
Pour comparaison, une émulsion courante passant les spécifications espagnoles ECL-2d, appelée ci-après « émulsion 1 », est utilisée pour réaliser un enrobé coulé à froid correspondant à un ECF de granularité 0/6, normalisé en Espagne (Lechada Bituminosa Tipo 3 LB-3). Le granulat choisi provient de la carrière de San Felices en Haro (Rioja - Espagne) et sa courbe granulométrique, comparée à celle du fuseau normalisé LB-3 est la suivante :
Cette émulsion, fabriquée industriellement par la société Probisa dans son usine de Burgos, contient 62 % d'un bitume Nynas de grade 70/100, 0,35 % d'un tensioactif cationique (polyamine grasse Asfier 208 de Kao) et d'une quantité d'acide suffisante pour obtenir un pH de l'émulsion de l'ordre de 3.
Pour régler le temps de rupture de l'émulsion, il est nécessaire d'employer à la fois une solution aqueuse de chlorhydrate de polyamine grasse (dosée à 13,5 %), appelée Retardateur dans la suite. Les formules de l'émulsion 1 et de I 'ECF correspondant (ECF 1) sont les suivantes :
Emulsion 1 (composition massique) :
Bitume Nynas 70/100 62,00
Asfier 208 0,35 Acide Chlorhydrique 0,30
Eau qsp 100
ECF 1 (composition massique) :
Sable 0/6 de la carrière de
San Felices en Haro (Rioja - Espagne) 100,00 Humidité du Sable 0/6 2,60
Eau Apport 7,00
Retardateur 0,75
Emulsion 1 12,50
(soit bitume résiduel 7,7) Cette formule a été comparée à une formule identique mais où l'émulsion de bitume a été remplacée par une émulsion 2, avec cette fois un émulsifiant amphotère selon l'invention, la cocoamidopropyl bétaïne (CAS : 70851-07-9) Emulsion 2 (composition massique) :
Bitume Nynas 70/100 60,0 cocoamidopropyl bétaïne (CAS : 70851-07-9) 0,8 Eau qsp 100
ECF 2 (composition massique) :
Sable 0/6 de la carrière de
San Felices en Haro (Rioja - Espagne) 100,00 Humidité du Sable 0/6 4,40
Eau Apport 6,00
Retardateur 0,75
Emulsion 2 12,80
(soit bitume résiduel 7,7) De plus, la formule d'ECF 2 a été modifiée par ajout d'un rupteur (ciment
Portland) et la formule suivante a été également comparée :
ECF 3 (composition massique) :
Sable 0/6 de la carrière de
San Felices en Haro (Rioja - Espagne) 100 Humidité du Sable 0/6 4,4
Eau Apport 7,0
Rupteur (ciment) 0,5
Retardateur 1 ,8
Emulsion 2 12,8 (soit bitume résiduel 7,7)
Les ECF ont été évalués par les essais de formulation en application en
Espagne : temps de fluidité mesuré manuellement, cohésion Benedict selon l'essai EN 12274-4, effectué 10, 30 et 60 min après malaxage des constituants et résistance à l'abrasion selon l'essai EN 12274-5, après mûrissement de l'éprouvette (20 h à 6O0C).
Les spécifications typiques pour ce type de formulation sont :
• un temps de fluidité entre 30 et 45 s, ce qui permet une mise en oeuvre correcte, évaluée manuellement et qui permet de régler la formule (teneur en retardateur et en rupteur) • une cohésion à 60 min > 2 Nm, ce qui assure une montée en cohésion rapide pour permettre une réouverture au trafic sous un court délai,
• une valeur de perte par abrasion inférieure à 650 g/m2, ce qui garantit une bonne tenue mécanique de l'ECF. Les résultats obtenus pour les trois formules d'ECF ci-dessus sont reprises dans le Tableau suivant.
II apparaît clairement que les ECF 2 et 3, à base d'émulsions selon l'invention permettent d'obtenir des résultats équivalents à la formule de référence (ECF 1) pour l'abrasion et le temps de fluidité initial, et meilleurs pour la cohésion Benedict, le seuil de 2 Nm étant dépassé dès 30 min, soit un gain de réouverture au trafic de l'ordre 30 min par rapport à la référence.
Exemple 2 : Préparation d'une autre formule d'enrobé coulé à froid pour couche de roulement applicable soit en chaussée neuve soit en rénovation des propriétés superficielles de chaussées anciennes.
La formule d'ECF 1 de l'exemple précédent a été comparée avec une autre formule d'ECF identique mais où l'émulsion de bitume a été remplacée par une émulsion 3, avec un autre émulsifiant amphotère selon l'invention, cocoamidopropyl hydroxysultaïne (CAS : 70851-08-0). Emulsion 3 (composition massique) :
Bitume Nynas 70/100 59,5 cocoamidopropyl hydroxysultaïne (CAS : 70851-08-0) 0,4
Eau qsp lOO ECF 4 (composition massique) : Sable 0/6 de la carrière de
San Felices en Haro (Rioja - Espagne) 100,0
Humidité du Sable 0/6 4,4
Eau Apport 6,0 Retardateur 0,8
Emulsion 3 12,9 (soit bitume résiduel 7,7)
De plus, la formule d'ECF a été modifiée par ajout d'une faible teneur en ciment Portland qui agit traditionnellement comme un rupteur, et la formule suivante a été également comparée : ECF 5 (composition massique) : Sable 0/6 de la carrière de
San Felices en Haro (Rioja - Espagne) 100,0
Humidité du Sable 0/6 4,4 Eau Apport 7,0
Rupteur (ciment) 0,5
Retardateur 1 ,3
Emulsion 3 12,9
(soit bitume résidue 7,7) De même que dans l'exemple 1 , les ECF ont été évalués par les essais de formulation en application en Espagne : temps de fluidité mesuré manuellement, cohésion Benedict selon l'essai EN 12274-4, effectué 10, 30 et 60 min après malaxage des constituants et résistance à l'abrasion selon l'essai EN 12274-5, après mûrissement 20 heures, 6O0C de l'éprouvette. Les résultats obtenus pour les trois formules d'ECF ci-dessus sont reprises dans le Tableau suivant :
II apparaît clairement que les ECF 4 et 5, à base d'émulsions amphotères permettent d'obtenir des résultats équivalents à la formule de référence (ECF 1 ) pour l'abrasion et le temps de fluidité initial, et meilleurs pour la cohésion Benedict, le seuil de 2 Nm étant dépassé dès 30 min (ECF-5) voire dès 10 min pour la formule ECF-4, soit un gain de réouverture au trafic de l'ordre 30 à 50 min par rapport à la référence.
Exemple 3 : Préparation d'une autre formule d'enrobé coulé à froid pour couche de roulement applicable soit en chaussée neuve soit en rénovation des propriétés superficielles de chaussées anciennes.
La formule d'ECF 5 de l'exemple précédent a été répétée avec un autre granulat, sable 0/6 de la carrière de la Bureba (province de Burgos). Cette formule correspond encore à un ECF rentrant dans les spécifications Espagnole LB-3.
L'émulsion 3 de l'exemple précédent a été utilisée. ECF 6 (composition massique) : Sable 0/6 de la carrière de la Bureba (Burgos - Espagne) 100,00
Humidité du Sable 0/6 3,30
Eau Apport 7,00
Rupteur (Ciment) 0,50
Retardateur 1 ,55
Emulsion 3 12,90
(soit bitume résiduel 7,7)
De même que dans les exemples 1 et 2, l'ECF a été évalué par les essais de formulation en application en Espagne : temps de fluidité mesuré manuellement, cohésion Benedict selon l'essai EN 12274-4, effectué 10, 30 et 60 min après malaxage des constituants et résistance à l'abrasion selon l'essai EN 12274-5, après mûrissement 20 heures, 6O0C de l'éprouvette. Les résultats obtenus, comparés à ceux des ECF 1 et 5 des exemples ci-dessus sont reprises dans le Tableau suivant.
II apparaît clairement que l'ECF 6, à base d'émulsion amphotère selon l'invention et granulats La Bureba, permet d'obtenir des résultats équivalents à la formule de référence (ECF 1) et à la formule avec granulat San Felices pour l'abrasion et le temps de fluidité initial, et meilleurs pour la cohésion Benedict, le seuil de 2 Nm étant dépassé dès 10 min, soit un gain de réouverture au trafic de l'ordre de 50 min par rapport à la référence.
Exemple 4 : Préparation d'un Enrobé Recyclé à Froid utilisable comme couche de base.
Une émulsion 3 de référence a été fabriquée avec un émulsifiant commercial Asfier 218 fourni par Kao, et un bitume provenant de la raffinerie Petrogal de Sines au Portugal.
Cette émulsion a été comparée avec les émulsions 4 et 5, réalisées selon l'invention, l 'émulsion 4 avec un autre émulsifiant selon l'invention, un cocoamphoacetate (CAS : 68650-39-5), et l'émulsion 5 étant réalisée avec l'émulsifiant cocoamidopropyl bétaïne présenté dans l'exemple 1.
Les formules ci-dessous ont donc été réalisées :
Emulsion 4 (composition massique) :
Bitume Petrogal 70/100 59,5
Asfier 218 0,6 Acide Chlorhydrique 0,4
Eau qsp lOO
Emulsion 5 (composition massique) :
Bitume Petrogal 70/100 60,0 cocoamphoacetate (CAS : 68650-39-5) 0,6 Eau qsp lOO
Emulsion 6 (composition massique) :
Bitume Petrogal 70/100 59,5 cocoamidopropyl bétaïne (CAS : 70851-07-9) 0,6
Eau qsp lOO Ces émulsions ont été utilisées avec un agrégat, au sens de la norme française XP P98-135, obtenu par fraisage des 10 cm supérieurs d'une chaussée ancienne, l'A-494 dans la province de Huelva (Andalousie - Espagne).
L'agrégat comporte 3,6 ppc de bitume ancien. La distribution granulométrique de l'agrégat brut de fraisage était la suivante :
L'agrégat est mélangés à l'aide d'un malaxeur de laboratoire avec 3,3 ppc (par rapport au fraisât sec) d'émulsion avec une teneur en eau totale de 4,5 ppc et de rupteur (ciment) à hauteur de 0,5 ppc pour obtenir les formules d'enrobés recyclés suivantes :
Enrobé 1 agrégat 100 parties massiques émulsion 4 3 ,3 rupteur (ciment) 0 ,5 eau apport 2 ,0
Enrobé 2 agrégat 100 parties massiques émulsion 4 3 ,3 rupteur (ciment) 0 ,5 eau apport 2 ,0
Enrobé 3 agrégat 100 parties massiques émulsion 5 2 ,5 rupteur (ciment) 0 ,5 eau apport 2 ,0
Les essais mécaniques, réalisés en accord avec la norme ASTM D 1075, et quantifiés par la résistance à la compression à température ambiante (R) et la résistance à la compression à température ambiante mais après immersion 24 h dans de l'eau à 6O0C (r) sont donnés dans le tableau ci-dessous. De plus, ils sont exprimés en terme de résistance conservée (rapport entre r/R).
Afin de quantifier la montée en cohésion pour laquelle il n'existe pas de procédure normalisée, la résistance a la compression après 1 j et a température ambiante a également été mesurée.
Les résultats démontrent que les enrobés réalisés selon l'invention donnent des résultats très proches de ceux obtenus avec la référence, permettant l'emploi de telles émulsions pour cette application.
Pour illustrer, les normes Andalouses pour le recyclage à froid demandent comme propriétés pour un recyclage en place à l'émulsion sous trafic de classe T3 (entre 100 et 200 poids lourds par jour), les valeurs minimales suivantes : R > 2,5, r > 2,0 et r/R > 60 %, qui sont obtenues sans difficulté par chacune des formules étudiées.
De plus, les enrobés selon l'invention présentent une résistance à la compression supérieure à la référence après 1 jours démontrant une montée en cohésion plus rapide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition de pavage constituée : i) de 0,5 à 30% en poids d'une émulsion de bitume constituée : de 0,1 à 3 % en poids en poids d'un agent tensioactif amphotère choisi parmi les produits de formule (I) ou (II)
dans lesquelles :
- R1 représente un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 6 à 24 atomes de carbone ;
- R2 est un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 2 à 6 atomes de carbone, l'un au moins de ces atomes de carbone étant, le cas échéant substitué par un groupe hydroxy ;
- R3 et R4, identiques ou différents, représentent un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ;
- R5, identique ou différent, est un groupement aliphatique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, l'un au moins de ces atomes de carbone étant, le cas échéant, substitué par un groupe hydroxy ;
- Y" est un groupe SO3 " ou COO' ;
- Z, identique ou différent, est un groupe SO3 " ou COO" ou OH ; b. de 30 à 95 % de bitume ; c. de l'eau en quantité suffisante pour compléter l'émulsion (QSP
100%). ii) de 70 à 99,5 % en poids de granulats ; iii) de 0 à 20 % en poids, de préférence entre 1 et 15 %, d'eau totale.
2. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'émulsion de bitume est en une quantité comprise entre 2 à 15 % en poids.
3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que les granulats sont en une quantité comprise entre 85 à 98 % en poids.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'agent tensioactif amphotère est présent dans ladite émulsion de bitume en une quantité comprise entre 0,5 à 1,5 % en poids.
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bitume est présent dans ladite émulsion de bitume en une quantité comprise entre 45 à 80% en poids.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que, dans les formules (I) et (II), Ri représente un mélange de radicaux aliphatiques dérivés de l'huile de coco.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que R2 représente un groupement linéaire à 3 carbones saturés.
8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que R3 et/ou R4 et/ou R5 représentent un radical méthyle ou éthyle.
9. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le tensioactif amphotère est la cocoamidopropyl bétaïne ou la cocoamidopropyl hydroxysultaïne ou le sel de sodium du cocoamphoacetate.
10. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, pour la préparation d'enrobés à froid à application routière.
11. Enrobé à froid consistant en une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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