EP2485990A1 - Composition hydrocarbonee et son procede de fabrication - Google Patents

Composition hydrocarbonee et son procede de fabrication

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Publication number
EP2485990A1
EP2485990A1 EP10777051A EP10777051A EP2485990A1 EP 2485990 A1 EP2485990 A1 EP 2485990A1 EP 10777051 A EP10777051 A EP 10777051A EP 10777051 A EP10777051 A EP 10777051A EP 2485990 A1 EP2485990 A1 EP 2485990A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrocarbon
superabsorbent polymer
water
aggregates
superabsorbent
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Withdrawn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
EP10777051A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Villard
Mohsen Ech
Nicolas Richard
Hassan Baaj
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.)
Holcim Technology Ltd
Original Assignee
Lafarge SA
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 Lafarge SA filed Critical Lafarge SA
Publication of EP2485990A1 publication Critical patent/EP2485990A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/2053—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the additives only being premixed with a liquid phase
    • C08J3/2056—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the additives only being premixed with a liquid phase the polymer being pre-melted
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2395/00—Bituminous materials, e.g. asphalt, tar or pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a hydrocarbon composition and a hydrocarbon composition obtained by such a process.
  • Hydrocarbon compositions are widely used, especially for the construction or repair of roadways.
  • the hydrocarbon compositions can be produced by several processes: coating with a hydrocarbon binder emulsion, grinding or coating with a heated hydrocarbon binder.
  • the coating with a hydrocarbon binder emulsion consists of a mixture of wet granules and a hydrocarbon binder emulsion.
  • the major problem of this process is the difficulty of controlling the formation of a hydrocarbon binder film from an emulsion in the presence of any type of aggregates. Good adhesion between the aggregates and the hydrocarbon binder is not always ensured.
  • Chipping consists of the application of a bitumen emulsion, for example on a road to be repaired, then the application of unheated aggregates and finally a passage of a steamroller.
  • the major disadvantage of this process is the reduced contact area between the aggregates and the hydrocarbon binder. Good adhesion between the aggregates and the hydrocarbon binder is then essential to ensure that the hydrocarbon composition has a satisfactory life.
  • the coating with a heated hydrocarbon binder consists of a mixture of aggregates optionally dried and heated with a heated hydrocarbon binder.
  • This process makes it possible to obtain in a simple and reproducible manner a film of hydrocarbon binder surrounding the aggregates and which adheres suitably to the aggregates.
  • the present invention relates to this type of process for the production of hydrocarbon compositions and the hydrocarbon compositions obtained by such processes are called hydrocarbon hydrocarbon-based hydrocarbon compositions.
  • the aggregates can be dried and heated to a temperature of 140 ° C to 180 ° C.
  • the bitumen can be added, either by atomization or spraying.
  • Bitumen generally has a temperature of 140 ° C to 180 ° C depending on the desired viscosity.
  • a disadvantage of such a method is that it does not reduce the temperature at which the bitumen must be heated during the manufacture of the mix to ensure proper adhesion between the aggregates and the bitumen. It therefore does not reduce the significant energy cost due to the heating stages of the hydrocarbon binder and possibly drying and heating aggregates.
  • a disadvantage of such a process is that large amounts of zeolite must be added to the hydrocarbon composition to provide a sufficient amount of water. This leads to a modification of the formulation of the hydrocarbon composition and may lead to a modification of the final properties of the hydrocarbon composition.
  • zeolite is a material whose cost is high. The use of large amounts of zeolite leads to a significant increase in the cost of manufacture of the hydrocarbon composition.
  • the problem to be solved by the invention is to provide a method of manufacturing a hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon composition heated at a reduced temperature which does not have the drawbacks described above and to provide a hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon binder adapted to be manufactured at a reduced temperature.
  • the inventors have demonstrated that it is advantageous to use a superabsorbent polymer containing water during the manufacture of the hydrocarbon composition. Indeed, the superabsorbent polymer releases at least part of the water absorbed in contact with the heated hydrocarbon binder. This has the effect of obtaining a fluid hydrocarbon binder at a reduced temperature.
  • the present invention provides a method of manufacturing a hydrocarbon composition, comprising the steps of mixing a heated hydrocarbon binder, aggregates and at least one superabsorbent polymer having absorbed water and adapted to release at least one part of the water absorbed when it is in contact with the heated hydrocarbon binder.
  • the present invention also provides a hydrocarbon composition manufactured according to the method described above, comprising at least one hydrocarbon binder heated during the manufacture of the hydrocarbon composition, aggregates and at least one superabsorbent polymer.
  • the temperature at which the hydrocarbon binder is heated when it is brought into contact with the aggregates can be decreased without degrading the fluidity of the heated hydrocarbon binder
  • the amount of dry matter of the superabsorbent polymer added to the hydrocarbon composition is low
  • the process according to the invention has no negative influence on the properties of use of the hydrocarbon compositions.
  • the superabsorbent polymer may, in addition, be used to absorb the moisture of at least a portion of the aggregates.
  • the temperature at which the aggregates of said portion of aggregates must be brought to be dried can then advantageously be decreased. This further reduces the energy cost of the process for producing the hydrocarbon composition according to the present invention.
  • the aggregates of said portion of aggregates are not heated, a sufficient portion of the moisture of the aggregates of said portion of aggregates being absorbed by the superabsorbent polymer.
  • the aggregates of said granulate portion at room temperature are then mixed with the heated hydrocarbon binder.
  • the invention has the advantage of being able to be implemented in at least one of the following industries: the building industry, the chemical industry (adjuvants) and all the construction and waterproofing markets. (building or civil engineering), road or roof shingles.
  • hydrocarbon-based binder a substance composed of a mixture of hydrocarbons, which is highly viscous or even solid at ambient temperature.
  • a hydrocarbon binder according to the invention may for example be natural bitumen or crude bitumen derived from petroleum (pure bitumen NF EN 12591, special bitumen of "hard” grade NF EN 13924, etc.).
  • the hydrocarbon binders according to the invention also include binders called “green” as derived from plant materials, such as rapeseed oil.
  • the hydrocarbon binders according to the invention also comprise modified bitumens.
  • Modified bitumens are hydrocarbon binders based on bitumen whose properties have been modified by the use of a chemical agent which, introduced into the base bitumen, modifies the chemical structure and the physical and mechanical properties. This is, for example, modified bitumens described in standard NF EN 14023.
  • aggregates is meant according to the present invention sands and / or chippings and / or gravel and / or fines (see standards XP P 18545 and NF EN 13043). It may be aggregates from quarries or recycled materials (for example, mills) or artificial aggregates.
  • hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon composition is understood to mean, according to the present invention, a composition comprising at least one hydrocarbon-based binder and aggregates, such as, for example, bituminous concrete, gravel-bitumen or asphalt, the manufacture requires heating the hydrocarbon binder.
  • a hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon composition heated according to the invention may further comprise conventional additives, such as, for example, adhesiveness dopes or fibers (made of glass, cellulose or asbestos, for example).
  • a hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon composition heated according to the invention may further comprise recycled materials, for example roofing shingles, mills, glass or concrete.
  • superabsorbent polymer or "SAP” (acronym for Superabsorbent Polymer) is meant according to the present invention a polymer which can absorb and retain at least 2 times its weight of deionized and distilled water. Examples of superabsorbent polymers are described in particular in the book entitled
  • the present invention provides a method of manufacturing a hydrocarbon composition, comprising the steps of mixing a heated hydrocarbon binder, aggregates and at least one superabsorbent polymer having absorbed water and adapted to release at least a portion of the absorbed water when contacted with the heated hydrocarbon binder.
  • the superabsorbent polymer comprising water releases at least a portion of the water it contains when it is brought into contact with the heated hydrocarbon binder, in particular because of the high temperatures.
  • the released water increases the fluidity of the heated hydrocarbon binder.
  • a foaming effect of the hydrocarbon binder occurs due to the transformation of the water contained in the polymer. superabsorbent in water vapor.
  • the release of water vapor by the superabsorbent polymer is carried out progressively during the mixing of the hydrocarbon binder and aggregates.
  • the hydrocarbon binder is therefore less viscous over a longer period without the need to increase the temperature of the hydrocarbon binder to increase the fluidity. Due to the fact that the fluidity of the hydrocarbon composition obtained is improved, the hydrocarbon composition has a capacity to be implemented and adequately compacted which generally could be obtained only at higher temperatures.
  • the temperature drop may be greater than 30 ° C.
  • the ratio between the mass of the water absorbed by the superabsorbent polymer and the mass of superabsorbent polymer is between 10 and 100, preferably greater than 20 to 80.
  • the superabsorbent polymer can have a maximum water absorption capacity of up to 1000 times its own weight (up to 1000 g of absorbed water per gram of absorbent polymer), preferably up to 500 times its own weight , and in particular up to 200 times its own weight. These water absorption characteristics are understood under the normal conditions of temperature (25 ° C) and pressure (760 mm Hg or 100000 Pa) and for distilled and deionized water.
  • the ratio between the mass of water absorbed by the superabsorbent polymer and the maximum mass of water that can be absorbed by the superabsorbent polymer is greater than 10%, preferably greater than 20%, even more preferably greater than 30%.
  • the water absorbed by the superabsorbent may be low in electrolytes or the superabsorbent polymer may be insensitive to the electrolytes present in the absorbed water. In the latter case, the water may be water from the running water supply network or rainwater.
  • the hydrotimetric titre or hardness of the water absorbed by the superabsorbent polymer is less than 35 French degrees, preferably less than 25 French degrees, more preferably 15 French degrees.
  • the superabsorbent polymer can be made using one of the following polymerization processes: reverse suspension polymerization, gel polymerization, or bulk polymerization.
  • the superabsorbent polymers that may be used may be crosslinked homopolymers or copolymers of the hydro-retentating type, based in particular on:
  • nonionic monomers acrylamide, methacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, vinylacetate, vinyl alcohol, acrylate esters, allylic alcohol -monomers having a carboxylic function: acrylic acid, methacrylic acid, and their salts
  • dialkylaminoalkyl (meth) acrylate dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide
  • diallylamine diallylamine
  • methyldiallylamine diallylamine and their quaternary ammonium or acid salts
  • crosslinking agents such as methylenebisacrylamide (MBA), ethylene glycol di-acrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, diacrylamide, cyanomethylacrylate, vinyloxyethylacrylate or methacrylate and formaldehyde, glyoxal, compounds of the family of diglycidyl ether such as ethyleneglycoldiglycidylether, or epoxy, or metal salts.
  • MVA methylenebisacrylamide
  • ethylene glycol di-acrylate polyethylene glycol dimethacrylate
  • diacrylamide diacrylamide
  • cyanomethylacrylate vinyloxyethylacrylate or methacrylate and formaldehyde
  • glyoxal compounds of the family of diglycidyl ether such as ethyleneglycoldiglycidylether, or epoxy, or metal salts.
  • the superabsorbent polymers may in particular be chosen from:
  • polymers resulting from the polymerization with partial crosslinking of hydrosoluble ethylenically unsaturated monomers such as acrylic or vinyl polymers, in particular crosslinked and neutralized polyacrylates;
  • acrylamide / acrylic acid grafted starches especially in the form of sodium or potassium salts
  • SAP a compound chosen from:
  • cross-linked sodium or potassium polyacrylates sold under the names FLOSORB (SNF), FAVOR (Stockhausen) or HYSORB (BASF);
  • crosslinked acrylamide / sodium or potassium acrylate copolymers sold under the names AQUASORB (SNF) or STOCKOSORB (Stockhausen).
  • the superabsorbent polymer may include additions in the form of particles, or fillers, including, for example, zeolite, clays, or silicates. Additional treatment of the superabsorbent polymer can be performed to provide additional properties. This is, for example, a treatment to improve the compatibility of the superabsorbent polymer with the hydrocarbon binder. Preferably, once the superabsorbent polymer has released the water it contains on contact with the hydrocarbon binder, its ability to absorb water is reduced. For this purpose, the superabsorbent polymer can be adapted to crosslink at high temperature.
  • the superabsorbent polymer when the superabsorbent polymer is brought into contact with the heated hydrocarbon binder, the superabsorbent polymer releases the water it contains and at the same time the level of crosslinking of the polymer increases so that the water absorption capacity of the polymer thereafter is reduced.
  • the concentration of the superabsorbent polymer relative to the weight of the hydrocarbon-based binder heated is less than 5%, in particular less than 3%, preferably less than 2%.
  • the hydrocarbon binder is a bitumen.
  • the maximum diameter of the aggregates is less than or equal to 30 mm, preferably less than or equal to 20 mm, advantageously less than or equal to 15 mm.
  • the superabsorbent polymer is mixed with the hydrocarbon binder while it comprises a quantity of water of 1 to 1000 times the weight of the superabsorbent polymer.
  • Zeolite is a material which can generally contain up to 0.2 times its weight in water, i.e. much less water than the amount of water that a superabsorbent polymer can contain.
  • the amount of dry matter of the absorbent polymer according to the invention to be introduced into the hydrocarbon composition is much smaller than the amount of zeolite. The present invention thus makes it possible to modify as little as possible the original formulation of the hydrocarbon composition.
  • the cost of the superabsorbent polymer can be higher than the cost of the zeolite
  • the use of a quantity of superabsorbent polymer much lower than the amount of zeolite (for the addition of the same amount of water) makes the cost of manufacturing the hydrocarbon composition using superabsorbent polymer according to the invention is lower than the cost of a process with addition of zeolite.
  • the method may comprise the following steps:
  • step (b) contacting the mixture obtained in step (a) with said at least one hydrocarbon binder.
  • the method may comprise the following steps:
  • step (d) contacting the mixture obtained in step (c) with said at least one hydrocarbon binder and the remainder of said at least one superabsorbent polymer.
  • the mixture of the aggregates and the superabsorbent polymer can be made by simply spraying or spraying the superabsorbent polymer on the aggregates and / or by simply mixing the granules and the superabsorbent polymer.
  • the method comprises the prior step of contacting at least a portion of said at least one superabsorbent polymer with water.
  • the superabsorbent polymer can then have the consistency of a gel or a more or less humid powder.
  • the superabsorbent polymer is then mixed with the granules and / or the hydrocarbon binder in this form.
  • the granulates treated according to the process of the invention may not comprise all the aggregates of the hydrocarbon composition. Indeed, the treatment of only a part or only a few fractions of aggregates may be sufficient to achieve the desired effect of improving the fluidity of the hydrocarbon binder heated.
  • only the sands are treated.
  • only the chippings are treated.
  • only the fines are treated.
  • the method comprises a step of drying the aggregates before the step of mixing the aggregates with the hydrocarbon binder, the superabsorbent polymer being mixed with the aggregates before the drying step.
  • the superabsorbent polymer can then be used to reduce the moisture of all or a portion of the aggregates prior to the drying operation. The energy required for drying and heating the aggregates can then be reduced.
  • the superabsorbent polymer preferably has not yet absorbed water when mixed with the aggregates. It is then advantageously in solid form, in the form of a powder, particles or granules.
  • the granules may have, in the absence of water absorption by the superabsorbent polymer, an average diameter of the order of 0.1 m to 1000 ⁇ .
  • At least a portion of the aggregates mixed with the superabsorbent polymer is not heated prior to being mixed with the heated hydrocarbon binder.
  • the zeolite With a process for producing a hydrocarbon hydrocarbon-based hydrocarbon composition in which zeolite containing water is added to the hydrocarbon composition, the zeolite can not be used to reduce the moisture of the aggregates, the zeolite not having a moisture absorption capacity nearby.
  • the method may comprise the following steps:
  • the method may comprise the following steps:
  • the method may comprise the following steps:
  • step (m) contacting the mixture obtained in step (I) with said granules.
  • the superabsorbent polymer can be used in the form of powder or granules, when it has little or no water absorption, or can be used in the form of gel or powder more or less wet when it has absorbed large amounts of water.
  • the superabsorbent polymer can be stored in a fixed or mobile silo, from where it is introduced into the mixer via a transport device such as a screw conveyor or compressed air, after being weighed.
  • Figures 1 to 5 illustrate, in the form of block diagrams, examples of a process for producing a hydrocarbon composition according to the invention
  • FIG. 6 represents granulometric curves of superabsorbents in powder form
  • FIG. 7 shows mass evolution curves of two superabsorbents containing water and placed in an oven
  • FIG. 8 represents the evolution of the maximum evaporation speed of wet sand sample as a function of the amount of superabsorbent of the sample
  • FIG. 9 represents evolution curves of the percentage of bituminous asphalt voids as a function of the moment of completion of a compaction test at 40 gyrations.
  • FIG. 1 illustrates, in the form of a block diagram, a first example of a process for manufacturing a hydrocarbon-based hydrocarbon-based hydrocarbon composition, for example cast asphalt.
  • the first example of a process is suitable for the production of the hydrocarbon composition in batches.
  • Reference numeral 10 designates an aggregates production site, for example a quarry.
  • the granulates produced are transported to a first mixer 12.
  • a reservoir 14 containing an absorbent polymer, for example in powder form, is connected to the mixer 12 via a conveying system.
  • the aggregates are mixed with the superabsorbent polymer in the mixer 12.
  • the superabsorbent polymer absorbs moisture from the aggregates.
  • the granulate-superabsorbent polymer mixture is transported to a drying and heating device 16 in which the aggregates are dried and heated.
  • the energy and / or drying time and heating of the aggregates can be reduced compared to conventional drying since the moisture of the aggregates is decreased.
  • the aggregates are brought to a temperature of the order of 80 ° C. to 140 ° C.
  • the superabsorbent polymer nevertheless retains, during the drying operation, at least partly the water that it has absorbed. If necessary, the aggregates can be sorted according to their particle size and stored (reference 18).
  • the granulates are then supplied to a second mixer 20.
  • the granules can be supplied directly to the mixer 20 after the drying device 16 (arrow 22).
  • a hydrocarbon binder for example bitumen, contained in a tank 24 at a temperature of the order of 100 ° C to 200 ° C, is sprayed or atomized (arrow 26) in the mixer 20.
  • a material Filler in English filler
  • the superabsorbent polymer releases at least a portion of the water absorbed into the mixer 20.
  • the hydrocarbon composition is extracted from the mixer 20 (arrow 32). The mixer 20 can then be refilled as previously described.
  • FIG. 2 illustrates a second example of a process for manufacturing a hydrocarbon composition in which, compared to the first example of the process, the first mixer 12 is not present and the superabsorbent polymer is supplied at the mixer 20
  • the superabsorbent polymer preferably having already absorbed water, is removed from a tank 33 by a weighing device 34 and is sprayed into the mixer 20.
  • the weighing device 34 can be integrated in the polymer conveying device. superabsorbent from tank 33 to blender 20.
  • FIG. 3 illustrates a third example of a process for manufacturing a hydrocarbon composition in which, compared with the first example of the process, part of the aggregates produced by the aggregate production site are supplied directly to the drying and heating device. 16 (arrow 35) and the granules mixed with the superabsorbent polymer in the mixer 12 are supplied directly to the second mixer 20 (arrow 36) without passing through the drying and heating device 16.
  • the device Drying and heating is not present and all the aggregates are mixed with the superabsorbent polymer in the first mixer 12 and then supplied to the second mixer 20 at room temperature.
  • FIG. 4 illustrates in the form of a block diagram a fourth example of a process for manufacturing a hydrocarbon composition, especially poured asphalt.
  • the fourth example of a process is suitable for the continuous production of the hydrocarbon composition.
  • the drying device 16 and the mixer 20 of FIG. 1 are replaced by a mixing and drying device 40.
  • the aggregates are introduced at one end (arrow 42) of the mixing and drying device 40 to be , firstly dried in the device 40, and then, in a second time, to be covered with bitumen.
  • the bitumen is added after the drying process of the aggregates, for example by a spraying or atomizing process (arrow 43) from a reservoir 44.
  • a filling material contained in a reservoir 46 can be sprayed into the device 40.
  • the hydrocarbon composition is removed from the device 40 (arrow 48).
  • FIG. 5 illustrates a fifth example of a process for manufacturing a hydrocarbon composition in which, compared to the fourth example of the method, the mixer 12 is not present and the superabsorbent polymer is supplied at the level of the device 40.
  • the superabsorbent polymer preferably having already absorbed water, is removed from the reservoir 33 and is sprayed into the device 40.
  • superabsorbent polymer can be introduced into the device 40 with the filling material, for example via a screw conveyor. This common introduction is indicated by the dashed arrow 50.
  • FIG. 6 represents the granulometric curve C1 of the superabsorbent
  • the FLOSET TM 60DB Superabsorbent is a polyacrylate and the FLOSET TM 129XC Superabsorbent is an acrylamide / acrylate copolymer.
  • a sand (sand 0/2 quarry Le Tertre) comprising 10% moisture was obtained by mixing 3000 g of sand and 300 g of water in a Perrier kneader until the mixture is homogeneous. The mixture was divided into three 1100 g portions. The first portion of sand was placed in a first closed container at room temperature. The second portion of sand was mixed with 2 grams of FLOSET TM 60DB superabsorbent powder. The second portion of sand containing the FLOSET TM 60DB superabsorbent was then placed in a second closed container at room temperature. The third portion of sand was mixed with 2 grams of FLOSET TM 129XC superabsorbent powder. The third portion of sand containing the FLOSET TM 129XC superabsorbent was then placed in a third closed container at room temperature.
  • the FLOSET TM 60DB and FLOSET TM 129XC superabsorbents therefore absorbed at least some of the water mixed with the sand of the second and third portions since the sand of the second and third portions behaved like dry sand.
  • a first gel was prepared by mixing 1 gram of FLOSET TM 60DB superabsorbent powder with 100 grams of water. The product obtained thus comprises approximately 1% by weight of superabsorbent.
  • a first aluminum capsule was filled with the first gel until the mass of the first capsule containing the first gel reached 10 grams.
  • a second gel was prepared by mixing 1 gram of FLOSET TM 129XC superabsorbent powder with 100 grams of water.
  • a second aluminum capsule was filled with the second gel until the weight of the second capsule containing the second gel reached 10 grams.
  • the first capsule containing the first gel and the second capsule containing the second gel were placed in an oven at 145 ° C. We then followed the evolution of the weight of the first and second capsules. Table 1 below groups the measured values.
  • FIG. 7 represents the evolution curve M1 of the mass of the first capsule containing the FLOSET TM 60DB superabsorbent and the M2 evolution curve of the mass of the second capsule containing the FLOSET TM 129XC superabsorbent. Knowing that the mass of the first and second empty capsules is about 1.082 grams, the curves M1 and M2 show that the water contained in the first and second gels is completely evaporated. The M1 and M 2 curves show, moreover, that the FLOSET TM 60DB superabsorbent releases the water it contains faster than the superabsorbent FLOSET TM 129XC. The choice of superabsorbent can therefore be made taking into account the rate of release of water.
  • the first capsule containing the first superabsorbent was then removed from the oven. Water was added to the first capsule until the mass of the first capsule containing the first superabsorbent and the water reached 10 grams. It was visually observed that the first superabsorbent formed a gel again by absorbing all of the added water.
  • the second capsule containing the second superabsorbent was then removed from the oven. Water was added to the second capsule until the mass of the second capsule containing the second superabsorbent and water reached 10 grams. It has been observed visually that the second superabsorbent has not reabsorbed all of the added water, the mixture of the second superabsorbent and water having a more liquid visual appearance than the second gel initially obtained.
  • Samples of sand comprising 2% by weight of water relative to the mass of sand were made. Each sample contains 20 grams of wet sand covered with 15 grams of paraffin oil. The first sample was made without adding FLOSET TM 60DB superabsorbent to sand. The other samples were made by adding a variable amount of FLOSET TM 60DB superabsorbent to the sand (from 5% to 25% by mass of superabsorbent polymer relative to the initial water body).
  • each sample was introduced into an oven and held for 40 minutes at 100 ° C. The mass of each sample was measured every two minutes. For each sample, the evolution of the rate of decrease of the sand water mass or sand water evaporation rate, measured in milligrams per minute, was determined as a function of time. For each sample, it was deduced the maximum speed of evaporation of water from the sand, measured in milligrams per minute.
  • Figure 8 shows the evolution of the maximum velocity of evaporation of water from the sand as a function of the amount of superabsorbent of the sample.
  • the points Pt represent the values that have been measured and the curve C represents a polynomial approximation curve of the points Pt.
  • Curve C comprises a decreasing phase I followed by a plateau II during which the maximum evaporation rate is substantially constant, followed by a slightly decreasing phase III. It is desirable for the maximum evaporation rate to be as low as possible, which results in a release of water into the bituminous mix which is not very rapid when the bitumen is put in contact with wet sand but which, on the contrary, is prolonged in time. It is also desirable that the the amount of superabsorbent polymer added to the sand is as low as possible. The percentage by mass of superabsorbent with respect to the initial water mass, which makes it possible to obtain a suitable compromise between these two constraints, is called the optimum percentage. The optimum percentage of superabsorbent polymer corresponds to the percentage of superabsorbent at the beginning of stage II of the curve C.
  • the optimum percentage varies depending on the nature of the sand, the composition of the liquid absorbed and the nature of the superabsorbent polymer. In the present example, the optimum percentage corresponds to about 15% superabsorbent by mass relative to the initial mass of water contained in the sand.
  • Bitumen PG58-28 was heated at 145 ° C in an oven.
  • the blade of an agitator was also heated in the same oven.
  • a 500 ml beaker was placed in another oven at 105 ° C.
  • Fine particles are placed in a pan placed on a hot plate. The fine particles are heated to a temperature of 90 ° C to 100 ° C controlled by a probe thermometer.
  • the beaker was removed from the oven, filled with 100 ml of hot bitumen and partially embedded in the fine particles to ensure homogeneous heating of the bitumen.
  • the blade was removed from the oven, attached to an agitator and immersed in the bitumen. The blade was rotated at 300 rpm. A quantity of 2 grams of water was poured into the bitumen at one time.
  • Evaporation of the water in contact with the bitumen causes the formation of a bitumen foam.
  • the agitation of the bitumen was stopped 20 seconds after the introduction of the water.
  • the volume of the bitumen foam increases to a maximum volume, stays at maximum volume and then decreases.
  • the time at which the bitumen froth reached the maximum volume was measured from the instant of addition of the water.
  • the time at which the volume of the bitumen foam begins to decrease from the maximum volume was measured from the time of addition of the water.
  • the time during which the volume of the bitumen foam remains maximum was measured.
  • the ratio of the initial volume of the bitumen foam to the maximum volume of the bitumen foam was measured.
  • the duration of maximum volume maintenance is the largest possible and that the expansion ratio is the largest possible.
  • the expansion ratio of the bitumen foam when superabsorbent having absorbed water is added to the bitumen is substantially similar to that obtained when the water is added directly to the bitumen.
  • the duration of maintaining the maximum volume of the bitumen foam when superabsorbent having absorbed water is added to the bitumen is at least a factor of 4 greater than what is obtained when the water is added directly to the bitumen. .
  • An asphalt mix E1 type BBM 0/10 was made according to standard NF EN 12697-31.
  • the formulation used was the following, the quantities being expressed as a percentage by weight relative to the total weight of the bituminous mix:
  • the bituminous mix E1 was obtained by mixing the bitumen and the aggregates heated to 165 ° C.
  • Bituminous mixes E2, E3 and E4 were made with the same formulation as bituminous mix E1 except that water-absorbing FLOSET TM 60DB superabsorbent polymer was added to the bituminous mix.
  • the ratio of the weight of the superabsorbent dry polymer to the weight of water absorbed by the superabsorbent polymer is 1/50.
  • bituminous mixes E2, E3 and E4 were furthermore made by mixing the heated bitumen at 165 ° C. and the aggregates heated to 135 ° C.
  • a compaction test according to standard NF EN 12697-31 was carried out on bituminous mixes E1, E2, E3 and E4 by means of a gyratory shear press.
  • the compaction test provides the percentage of voids contained in the bituminous mix with respect to the total volume of the bituminous mix depending on the number of turns of the shear press. It is preferable that the percentage of voids is as low as possible.
  • the compaction test was carried out immediately after the bituminous mix was made.
  • bituminous mixes E2, E3 and E4 the compaction test was carried out after keeping in an oven at 125 ° C for 30 minutes of bituminous mixes.
  • bituminous mixes E2, E3 and E4 which have been produced at a mixing temperature of 135 ° C. have a void percentage less than the void percentage of the bituminous mix E1 for which the mixing temperature is 165 ° C. C.
  • the bituminous mixes E2, E3 and E4 according to the invention although made at a mixing temperature lower than the mixing temperature of a conventional bituminous mix, have improved compaction ability.
  • bituminous mix E5 type BBMA 0/10 was made according to standard NF EN 12697-31.
  • the formulation used was the following, the quantities being expressed as a percentage by weight relative to the total weight of the bituminous mix:
  • the bituminous mix E5 was obtained by mixing the bitumen heated to 150 ° C and the aggregates heated to 145 ° C.
  • An asphalt mix E6 was made with the same formulation as the bituminous mix E5.
  • the bituminous mix E6 was obtained by mixing:
  • An asphalt mix E7 according to the present invention was made with the same formulation as the bituminous mix E6 with the difference that FLOSET TM 60DB superabsorbent polymer is added to sand 0/2.
  • the ratio of the weight of the superabsorbent dry polymer to the weight of the water absorbed by the superabsorbent polymer is 1/60.
  • the bituminous mix E7 was obtained by mixing:
  • Compaction tests according to standard NF EN 12697-31 were carried out on bituminous mixes E5, E6 and E7 by means of a gyratory shear press.
  • the compaction test provides the percentage of voids contained in the bituminous mix with respect to the total volume of the bituminous mix depending on the number of turns of the shear press.
  • the compaction tests were carried out respectively 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes and 60 minutes after the completion of each bituminous mix E5, E6 and E7, the bituminous mix E5 having been maintained in an oven at 140 ° C between the compaction tests and the bituminous mixes E6 and E7 having been kept in an oven at 140 ° C between compaction tests.
  • FIG. 9 shows evolution curves CE5, CE6 and CE7 of the percentage of bituminous asphalt voids as a function of the moment of completion of a compaction test at 40 gyrations.
  • the curve CE5 corresponds to the asphalt mix E5
  • the curve CE6 corresponds to the bituminous mix E6
  • the curve CE7 corresponds to the asphalt mix E7.
  • bituminous mix E6 for which part of the sand is wetted and mixed at ambient temperature, has a void percentage less than the void percentage of the bituminous mix E5 for which the mixing temperature is 150 ° C. C.
  • the bituminous mix E6 has a void percentage similar to the void percentage of the bituminous mix E5.
  • E6 bituminous mix has improved compaction ability only when the compaction is carried out less than half an hour after the realization of the bituminous mix.
  • bituminous mix E7 comprising superabsorbent and for which part of the sand is moistened and mixed at ambient temperature, has a void percentage lower than the vacuum percentage of the bituminous mixes. E5 and E6.
  • the bituminous mix E7 thus has an improved compaction ability over a period which generally corresponds to that during which the compaction of the bituminous mix is carried out.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau.

Description

Composition hydrocarbonée et son procédé de fabrication
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée et une composition hydrocarbonée obtenue par un tel procédé.
Les compositions hydrocarbonées sont largement utilisées, notamment pour la réalisation ou la réparation des chaussées. Les compositions hydrocarbonées peuvent être réalisées selon plusieurs procédés : l'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné, le gravillonnage ou l'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé.
L'enrobage avec une émulsion de liant hydrocarboné consiste en un mélange entre des granulats humides et une émulsion de liant hydrocarboné. Le problème majeur de ce procédé est la difficulté à maîtriser la formation d'un film de liant hydrocarboné à partir d'une émulsion en présence de tout type de granulats. Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné n'est pas toujours assurée.
Le gravillonnage consiste en l'application d'une émulsion de bitume, par exemple sur une route à réparer, ensuite en l'application de granulats non chauffés et enfin en un passage d'un rouleau compresseur. L'inconvénient majeur de ce procédé est la surface de contact réduite entre les granulats et le liant hydrocarboné. Une bonne adhésion entre les granulats et le liant hydrocarboné est alors indispensable afin d'assurer que la composition hydrocarbonée a une durée de vie satisfaisante.
L'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé consiste en un mélange de granulats éventuellement séchés et chauffés avec un liant hydrocarboné chauffé. Ce procédé permet d'obtenir de façon simple et reproductible un film de liant hydrocarboné entourant les granulats et qui adhère convenablement aux granulats. La présente invention concerne ce type de procédé de fabrication de compositions hydrocarbonées et les compositions hydrocarbonées obtenues par de tels procédés sont appelées compositions hydrocarbonées à liant hydrocarboné chauffé. A titre d'exemple, pour la production d'enrobés bitumineux à chaud, les granulats peuvent être séchés et chauffés à une température de 140°C à 180°C. Ensuite, pour enrober les matières minérales, le bitume peut être ajouté, soit par atomisation ou pulvérisation. Le bitume a généralement une température de 140°C à 180°C en fonction de la viscosité souhaitée.
Les inconvénients principaux des procédés classiques d'enrobage avec un liant hydrocarboné chauffé sont l'émission de fumées à cause des températures élevées et le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
Afin de répondre aux exigences des industriels, il est devenu nécessaire de réduire la température à laquelle est chauffé le liant hydrocarboné pour la fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé. Le brevet US71 14875 déposé au nom de la société HTP EST décrit un procédé de formation d'un revêtement noir consistant à fabriquer des enrobés bitumineux, à mélanger les enrobés bitumineux à de l'eau et à répandre le mélange. La température à laquelle les enrobés bitumineux doivent être maintenus pour être répandus peut être ainsi diminuée.
Un inconvénient d'un tel procédé est qu'il ne permet pas de diminuer la température à laquelle doit être chauffé le bitume lors de la fabrication des enrobés pour assurer une adhésion convenable entre les granulats et le bitume. Il ne permet donc pas de réduire le coût énergétique important dû aux étapes de chauffage du liant hydrocarboné et éventuellement de séchage et de chauffage des granulats.
La demande de brevet US2004033308 déposée aux noms des sociétés Mitteldeutsche Harstein Inc. et Eurovia décrit un procédé de fabrication d'une composition bitumineuse comprenant l'ajout de zéolite contenant de l'eau à la composition pour diminuer la température de mélange des granulats et du bitume.
Un inconvénient d'un tel procédé est que des quantités importantes de zéolite doivent être ajoutées à la composition hydrocarbonée pour apporter une quantité suffisante d'eau. Ceci conduit à une modification de la formulation de la composition hydrocarbonée et peut conduire à une modification des propriétés finales de la composition hydrocarbonée. En outre, la zéolite est un matériau dont le coût de revient est élevé. L'utilisation de quantités importantes de zéolite conduit à une augmentation importante du coût de fabrication de la composition hydrocarbonée.
Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé à une température réduite qui ne présente pas les inconvénients décrits précédemment et de fournir une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé adaptée à être fabriquée à une température réduite.
De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est avantageux d'utiliser un polymère superabsorbant contenant de l'eau lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée. En effet, le polymère superabsorbant libère au moins en partie l'eau absorbée au contact du liant hydrocarboné chauffé. Ceci a pour effet l'obtention d'un liant hydrocarboné fluide à une température réduite.
Dans ce but, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé. La présente invention propose également une composition hydrocarbonée fabriquée selon le procédé décrit précédemment, comprenant au moins un liant hydrocarboné chauffé lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée, des granulats et au moins un polymère superabsorbant.
L'invention offre au moins l'un des avantages suivants :
-la température à laquelle le liant hydrocarboné est chauffé lorsqu'il est mis en contact avec les granulats peut être diminuée sans dégrader la fluidité du liant hydrocarboné chauffé ;
-le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention peut être réduit ;
-l'émission de vapeurs ou d'aérosols lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée selon l'invention est réduite ;
-la quantité de matière sèche du polymère superabsorbant ajoutée à la composition hydrocarbonée est faible ;
-le procédé selon l'invention n'a pas d'influence négative sur les propriétés d'usage des compositions hydrocarbonées.
Avantageusement, le polymère superabsorbant peut, en outre, être utilisé pour absorber l'humidité d'au moins une portion des granulats. La température à laquelle les granulats de ladite portion de granulats doivent être amenés pour être séchés peut alors avantageusement être diminuée. Ceci réduit encore davantage le coût énergétique du procédé de fabrication de la composition hydrocarbonée selon la présente invention. De façon avantageuse, les granulats de ladite portion de granulats ne sont pas chauffés, une partie suffisante de l'humidité des granulats de ladite portion de granulats étant absorbée par le polymère superabsorbant. Les granulats de ladite portion de granulats à température ambiante sont alors mélangés avec le liant hydrocarboné chauffé.
Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en œuvre dans au moins l'une des industries suivantes : l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers) et l'ensemble des marchés de la construction et de l'étanchéité (bâtiment ou génie civil), de la route ou des bardeaux de toiture.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratif et non limitatif qui vont suivre.
Par l'expression « liant hydrocarboné », on entend selon la présente invention une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, très visqueuse voire solide à la température ambiante. Un liant hydrocarboné selon l'invention peut par exemple être du bitume naturel ou du bitume brut dérivé du pétrole (bitumes purs NF EN 12591 , bitumes spéciaux de grade « dur » NF EN 13924, etc.). Les liants hydrocarbonés selon l'invention comprennent également les liants dits « verts » car issus de matières végétales, comme par exemple l'huile de colza. Les liants hydrocarbonés selon l'invention comprennent également les bitumes modifiés. Les bitumes modifiés sont des liants hydrocarbonés à base de bitume dont les propriétés ont été modifiées par l'emploi d'un agent chimique qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la structure chimique et les propriétés physiques et mécaniques. Il s'agit, par exemple, des bitumes modifiés décrits dans la norme NF EN 14023.
Par l'expression « granulats », on entend selon la présente invention des sables et/ou des gravillons et/ou des graves et/ou des fines (voir les normes XP P 18545 et NF EN 13043). Il peut s'agir de granulats issus de carrières ou de matériaux recyclés (des fraisats par exemple) ou de granulats artificiels.
Par l'expression « composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé », on entend selon la présente invention une composition comprenant au moins un liant hydrocarboné et des granulats, comme par exemple du béton bitumineux, des graves- bitumes ou de l'asphalte, dont la fabrication requiert le chauffage du liant hydrocarboné. Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des additifs usuels, comme par exemple des dopes d'adhésivité ou des fibres (en verre, en cellulose ou en amiante, par exemple). Une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé selon l'invention peut en outre comprendre des matériaux recyclés, comme par exemple des bardeaux de toiture, des fraisats, du verre ou du béton.
Par l'expression « polymère superabsorbant », ou « SAP » (acronyme anglais pour Superabsorbant Polymer), on entend selon la présente invention un polymère qui peut absorber et retenir au moins 2 fois son poids d'eau déionisée et distillée. Des exemples de polymères superabsorbants sont notamment décrits dans l'ouvrage intitulé
« Absorbent polymer technology, Studies in Polymer Science 8 » de L. Brannon-Pappas et R. Harland, édition Elsevier, 1990.
La présente invention propose un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
Le polymère superabsorbant comportant de l'eau libère au moins une partie de l'eau qu'il contient lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé, notamment en raison des températures élevées. L'eau libérée augmente la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Une explication serait qu'il se produit un effet de moussage du liant hydrocarboné en raison de la transformation de l'eau contenue dans le polymère superabsorbant en vapeur d'eau. De préférence, la libération de vapeur d'eau par le polymère superabsorbant se réalise progressivement pendant le mélange du liant hydrocarboné et des granulats. Le liant hydrocarboné est donc moins visqueux sur une plus longue période sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la température du liant hydrocarboné pour en augmenter la fluidité. En raison du fait que la fluidité de la composition hydrocarbonée obtenue est améliorée, la composition hydrocarbonée a une capacité à être mise en oeuvre et compactée de façon adéquate qui ne pourrait généralement être obtenue qu'à des températures plus élevées. La baisse de températures peut être supérieure à 30°C.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse de polymère superabsorbant est compris de 10 à 100, de préférence supérieur de 20 à 80.
Le polymère superabsorbant peut avoir une capacité maximale d'absorption d'eau jusqu'à 1000 fois son propre poids (soit jusqu'à 1000 g d'eau absorbée par gramme de polymère absorbant), de préférence jusqu'à 500 fois son propre poids, et en particulier jusqu'à 200 fois son propre poids. Ces caractéristiques d'absorption d'eau s'entendent dans les conditions normales de température (25°C) et de pression (760 mm Hg soit 100000 Pa) et pour de l'eau distillée et déionisée.
Selon un exemple de réalisation, le rapport entre la masse de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant et la masse maximale d'eau pouvant être absorbée par le polymère superabsorbant est supérieur à 10 %, de préférence supérieur à 20 %, encore plus préférentiellement supérieur à 30 %.
L'eau absorbée par le superabsorbant peut être peu chargée en électrolytes ou le polymère superabsorbant peut être peu sensible aux électrolytes présents dans l'eau absorbée. Dans ce dernier cas, l'eau peut être de l'eau du réseau de distribution d'eau courante ou de l'eau de pluie. A titre d'exemple, le titre hydrotimétrique ou dureté de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est inférieur à 35 degrés français, de préférence inférieur à 25 degrés français, encore plus préférentiellement 15 degrés français.
Le polymère superabsorbant peut être réalisé en utilisant l'un des procédés de polymérisation suivants : polymérisation en suspension inverse, polymérisation en gel ou polymérisation en masse.
Les polymères superabsorbants utilisables peuvent être des homopolymères ou copolymères réticulés de type hydro-rétenteurs, à base notamment :
-d'un ou de plusieurs des monomères ci-après :
-monomères non ioniques : acrylamide, méthacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, vinylacétate, alcool vinylique, esters acrylate, alcool allylique -monomères possédant une fonction carboxylique : acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs sels
-monomères possédant une fonction acide sulfonique : acide 2- acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels
-monomères cationiques de type dialkylaminoalkyl (méth)acrylate, dialkylaminoalkyl (méth)acrylamide, diallylamine, méthyldiallylamine et leurs sels d'ammonium quaternaire ou d'acides
-et d'un ou de plusieurs des réticulants ci-après, comme le méthylène bisacrylamide (MBA), l'éthylène glycol di-acrylate, le polyéthylène glycol diméthacrylate, le diacrylamide, le cyanométhylacrylate, le vinyloxyéthylacrylate ou méthacrylate et le formaldéhyde, le glyoxal, les composés de la famille des diglycidyléther comme par exemple l'éthylèneglycoldiglycidyléther, ou des époxy, ou des sels métalliques.
Les polymères superabsorbants peuvent être en particulier choisis parmi :
-les polymères résultants de la polymérisation avec réticulation partielle de monomères à insaturation éthylénique hydrosolubles, tels que les polymères acryliques ou vinyliques, en particulier les polyacrylates réticulés et neutralisés ;
-les amidons greffés polyacrylates ;
-les copolymères acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ;
-les amidons greffés acrylamide/acide acrylique, notamment sous forme de sels de sodium ou de potassium ;
-les sels de sodium ou de potassium de carboxyméthylcellulose ;
-les sels d'acide polyaspartique réticulés ;
-les sels d'acide polyglutamique réticulés ;
-et leurs mélanges.
En particulier, on peut utiliser comme SAP un composé choisi parmi :
-les polyacrylates de sodium ou de potassium réticulés commercialisés sous les dénominations FLOSORB (SNF), FAVOR (Stockhausen) ou HYSORB (BASF) ;
-le copolymère réticulé d'acide acrylique et d'acrylate de sodium commercialisé sous la dénomination AQUAKEEP (Arkema) ; ou
-les copolymères réticulés acrylamide/acrylate de sodium ou de potassium commercialisés sous les dénominations AQUASORB (SNF) ou STOCKOSORB (Stockhausen).
Le polymère superabsorbant peut comprendre des additions sous la forme de particules, ou charges, comprenant, par exemple, de la zéolite, des argiles ou des silicates. Un traitement supplémentaire du polymère superabsorbant peut être réalisé pour lui apporter des propriétés supplémentaires. Il s'agit, par exemple, d'un traitement pour améliorer la compatibilité du polymère superabsorbant avec le liant hydrocarboné. De préférence, une fois que le polymère superabsorbant a libéré l'eau qu'il contient au contact du liant hydrocarboné, sa capacité à absorber de l'eau est réduite. A cette fin, le polymère superabsorbant peut être adapté à réticuler à haute température. De ce fait, lorsque le polymère superabsorbant est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé, le polymère superabsorbant libère l'eau qu'il contient et parallèlement le niveau de réticulation du polymère augmente de sorte que la capacité d'absorption d'eau du polymère par la suite est réduite.
De préférence, la concentration du polymère superabsorbant par rapport au poids du liant hydrocarboné chauffé est inférieure à 5 %, en particulier inférieure à 3 %, de préférence inférieure à 2 %.
De préférence, le liant hydrocarboné est un bitume.
De préférence, le diamètre maximal des granulats est inférieur ou égal à 30 mm, de préférence inférieur ou égal à 20 mm, avantageusement inférieur ou égal à 15 mm.
De préférence, le polymère superabsorbant est mélangé au liant hydrocarboné alors qu'il comprend une quantité d'eau de 1 à 1000 fois le poids du polymère superabsorbant.
La zéolite est un matériau qui peut généralement contenir jusqu'à 0,2 fois son poids en eau, c'est-à-dire une quantité d'eau nettement inférieure à la quantité d'eau que peut contenir un polymère superabsorbant. Pour l'introduction d'une même quantité d'eau dans la composition hydrocarbonée, la quantité de matière sèche du polymère absorbant selon l'invention à introduire dans la composition hydrocarbonée est beaucoup plus faible que la quantité de zéolite. La présente invention permet donc de modifier le moins possible la formulation d'origine de la composition hydrocarbonée. En outre, même si le coût de revient du polymère superabsorbant peut être plus élevé que le coût de revient de la zéolite, l'utilisation d'une quantité de polymère superabsorbant beaucoup plus faible que la quantité de zéolite (pour l'ajout d'une même quantité d'eau) fait que le coût de revient de la fabrication de la composition hydrocarbonée avec utilisation de polymère superabsorbant selon l'invention est plus faible que le coût de revient d'un procédé avec ajout de zéolite.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ; et
(b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit au moins un liant hydrocarboné. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(c) réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ; et
(d) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (c) avec ledit au moins un liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant.
Le mélange des granulats et du polymère superabsorbant peut être effectué par simple pulvérisation ou aspersion du polymère superabsorbant sur les granulats et/ou par simple mélange des granulats et du polymère superabsorbant.
De préférence, le procédé comprend l'étape préalable de mise en contact d'au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant avec de l'eau. Le polymère superabsorbant peut alors avoir la consistance d'un gel ou d'une poudre plus ou moins humide. Le polymère superabsorbant est alors mélangé aux granulats et/ou au liant hydrocarboné sous cette forme.
Selon une variante, les granulats traités selon le procédé de l'invention peuvent ne pas comprendre tous les granulats de la composition hydrocarbonée. En effet, le traitement de seulement une partie ou de seulement quelques fractions de granulats peut être suffisant pour obtenir l'effet souhaité d'amélioration de la fluidité du liant hydrocarboné chauffé. Selon une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les sables sont traités. Selon encore une autre variante du procédé selon l'invention, seuls les gravillons sont traités. Selon encore une autre variante de l'invention, seules les fines sont traitées.
De préférence, le procédé comprend une étape de séchage des granulats avant l'étape de mélange des granulats avec le liant hydrocarboné, le polymère superabsorbant étant mélangé aux granulats avant l'étape de séchage. Le polymère superabsorbant peut alors être utilisé pour réduire l'humidité de la totalité ou d'une partie des granulats avant l'opération de séchage. L'énergie nécessaire au séchage et au chauffage des granulats peut alors être diminuée. Dans ce cas, le polymère superabsorbant n'a de préférence pas encore absorbé d'eau lorsqu'il est mélangé aux granulats. Il se présente alors avantageusement sous forme solide, sous la forme d'une poudre, de particules ou de granules. Les granules peuvent avoir, en l'absence d'absorption d'eau par le polymère superabsorbant, un diamètre moyen de l'ordre de 0,1 m à 1000 μηι.
De préférence, au moins une partie des granulats mélangés avec le polymère superabsorbant n'est pas chauffée avant d'être mélangée avec le liant hydrocarboné chauffé.
Avec un procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé dans lequel de la zéolite contenant de l'eau est ajoutée à la composition hydrocarbonée, la zéolite ne peut pas être utilisée pour réduire l'humidité des granulats, la zéolite n'ayant pas une capacité d'absorption de l'humidité avoisinante.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(e) introduire lesdits granulats dans un mélangeur ;
(f) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et
(g) introduire au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(h) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ;
(i) introduire lesdits granulats dans un second mélangeur ;
(j) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et (k) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(I) réaliser un mélange dudit liant hydrocarboné et dudit au moins un polymère superabsorbant ; et
(m) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (I) avec lesdits granulats.
Comme cela a été décrit précédemment, le polymère superabsorbant peut être utilisé sous forme de poudre ou de granules, lorsqu'il n'a pas ou peu absorbé d'eau, ou peut être utilisé sous la forme de gel ou de poudre plus ou moins humide lorsqu'il a absorbé de grandes quantités d'eau. Le polymère superabsorbant peut être stocké dans un silo fixe ou mobile, d'où il est introduit dans le mélangeur par l'intermédiaire d'un dispositif de transport comme un convoyeur à vis ou à air comprimé, après avoir été pesé.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non- limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
les figures 1 à 5 illustrent, sous la forme de schémas par blocs, des exemples de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée selon l'invention ;
la figure 6 représente des courbes granulométriques de superabsorbants en poudre ;
la figure 7 représente des courbes d'évolution des masses de deux superabsorbants contenant de l'eau et placés dans une étuve ; la figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'échantillon de sable humide en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon ; et
la figure 9 représente des courbes d'évolution du pourcentage de vides d'enrobés bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations.
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures.
La figure 1 illustre, sous la forme d'un schéma par blocs, un premier exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée à liant hydrocarboné chauffé, par exemple de l'asphalte coulé. Le premier exemple de procédé est adapté à la production de la composition hydrocarbonée par lots. La référence 10 désigne un site de production de granulats, par exemple une carrière. Les granulats produits sont transportés jusqu'à un premier mélangeur 12. Un réservoir 14 contenant un polymère absorbant, par exemple sous forme de poudre, est relié au mélangeur 12 par l'intermédiaire d'un système de convoyage. Les granulats sont mélangés au polymère superabsorbant dans le mélangeur 12. Le polymère superabsorbant absorbe l'humidité des granulats. Le mélange granulats-polymère superabsorbant est transporté jusqu'à un dispositif de séchage et de chauffage 16 dans lequel les granulats sont séchés et chauffés. L'énergie et/ou la durée de séchage et de chauffage des granulats peut être réduite par rapport à un séchage classique étant donné que l'humidité des granulats est diminuée. A titre d'exemple, les granulats sont amenés à une température de l'ordre de 80°C à 140°C. Le polymère superabsorbant conserve néanmoins, pendant l'opération de séchage, au moins en partie l'eau qu'il a absorbée. Si nécessaire, les granulats peuvent être triés selon leur granulométrie et stockés (référence 18). Les granulats sont alors fournis à un second mélangeur 20. A titre de variante, selon la composition hydrocarbonée à préparer, les granulats peuvent être fournis directement au mélangeur 20 après le dispositif de séchage 16 (flèche 22).
Dans le mélangeur 20, un liant hydrocarboné, par exemple du bitume, contenu dans un réservoir 24 à une température de l'ordre de 100°C à 200°C, est pulvérisé ou atomisé (flèche 26) dans le mélangeur 20. Un matériau de remplissage (en anglais filler) contenu dans un réservoir 28 peut être également pulvérisé dans le mélangeur 20 (flèche 30). Le polymère superabsorbant libère au moins une partie de l'eau absorbée dans le mélangeur 20. Après une durée globale de plusieurs dizaines de secondes, par exemple 40 à 60 secondes, pendant laquelle les granulats, le polymère superabsorbant, éventuellement le filler, et le bitume sont mélangés, la composition hydrocarbonée est extraite du mélangeur 20 (flèche 32). Le mélangeur 20 peut alors être rempli de nouveau de la manière décrite précédemment.
La figure 2 illustre un deuxième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, le premier mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué au niveau du mélangeur 20. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà absorbé de l'eau, est extrait d'un réservoir 33 par un dispositif de pesage 34 et est pulvérisé dans le mélangeur 20. Le dispositif de pesage 34 peut être intégré au dispositif de convoyage du polymère superabsorbant du réservoir 33 au mélangeur 20.
La figure 3 illustre un troisième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au premier exemple de procédé, une partie des granulats produits par le site de production de granulats 10 sont fournis directement au dispositif de séchage et de chauffage 16 (flèche 35) et les granulats mélangés au polymère superabsorbant dans le mélangeur 12 sont fournis directement au second mélangeur 20 (flèche 36) sans passage par le dispositif de séchage et de chauffage 16. Selon une variante du troisième exemple de réalisation, le dispositif de séchage et de chauffage 16 n'est pas présent et tous les granulats sont mélangés au polymère superabsorbant dans le premier mélangeur 12 puis fournis au second mélangeur 20 à température ambiante.
La figure 4 illustre sous la forme d'un schéma par blocs un quatrième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, notamment de l'asphalte coulé. Le quatrième exemple de procédé est adapté à la production en continu de la composition hydrocarbonée. Dans ce cas, le dispositif de séchage 16 et le mélangeur 20 de la figure 1 sont remplacés par un dispositif de mélange et de séchage 40. Les granulats sont introduits à une extrémité (flèche 42) du dispositif de mélange et de séchage 40 pour être, dans un premier temps séchés dans le dispositif 40, et puis, dans un second temps, pour être recouvert de bitume. Le bitume est ajouté après le processus de séchage des granulats, par exemple par un processus de pulvérisation ou d'atomisation (flèche 43) depuis un réservoir 44. Un matériau de remplissage contenu dans un réservoir 46 peut être pulvérisé dans le dispositif 40. Après avoir enduit les granulats avec le bitume, la composition hydrocarbonée est retirée du dispositif 40 (flèche 48).
La figure 5 illustre un cinquième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée dans lequel, par rapport au quatrième exemple de procédé, le mélangeur 12 n'est pas présent et l'apport du polymère superabsorbant est effectué au niveau du dispositif 40. Le polymère superabsorbant, de préférence ayant déjà absorbé de l'eau, est extrait du réservoir 33 et est pulvérisé dans le dispositif 40. Le polymère superabsorbant peut être introduit dans le dispositif 40 avec le matériau remplissage, par exemple via un convoyeur à vis. Cette introduction commune est indiquée par la flèche en pointillés 50.
EXEMPLES
Dans l'exemple suivant, les matériaux utilisés sont disponibles auprès des fournisseurs suivants :
Superabsorbant FLOSET™ 60DB SNF Floerger
Superabsorbant FLOSET™ 129XC SNF Floerger
Sable 0/2 Carrière Le Tertre, Lafarge
ou carrière Bréfauchet, Lafarge
Sable 0/4 Carrière Bréfauchet, Lafarge
Bitume Shell
Gravillons 6/10 Carrière Bréfauchet, Lafarge
ou carrière Cusset, Lafarge
La figure 6 représente la courbe granulométrique C1 du superabsorbant
FLOSET™ 60DB et la courbe granulométrique C2 du superabsorbant FLOSET™ 129XC. Le superabsorbant FLOSET™ 60DB est un polyacrylate et le superabsorbant FLOSET™ 129XC est un copolymère acrylamide/acrylate.
Exemple 1
Un sable (sable 0/2 de la carrière Le Tertre) comprenant 10 % d'humidité a été obtenu en mélangeant 3000 g de sable et 300 g d'eau dans un malaxeur Perrier jusqu'à ce que le mélange soit homogène. Le mélange a été divisé en trois portions de 1 100 g. La première portion de sable a été disposée dans un premier récipient fermé à température ambiante. La deuxième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSET™ 60DB. La deuxième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSET™ 60DB a alors été disposée dans un deuxième récipient fermé à température ambiante. La troisième portion de sable a été mélangée à 2 grammes de poudre du superabsorbant FLOSET™ 129XC. La troisième portion de sable contenant le superabsorbant FLOSET™ 129XC a alors été disposée dans un troisième récipient fermé à température ambiante.
Un examen visuel et tactile de chaque portion a alors été réalisé. Le sable de la première portion est paru humide et a adhéré à la paroi du premier récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la première portion dans sa main, du sable est resté collé aux doigts de l'opérateur. Le sable de la deuxième portion a paru sec et n'a pas adhéré à la paroi du deuxième récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la deuxième portion dans sa main, il n'y a pas eu de sable qui est resté collé aux doigts de l'opérateur. Le sable de la troisième portion a paru sec et n'a pas adhéré à la paroi du troisième récipient. Lorsqu'un opérateur a pris du sable de la troisième portion dans sa main, il n'y a pas eu de sable qui est resté collé aux doigts de l'opérateur.
Les superabsorbants FLOSET™ 60DB et FLOSET™ 129XC ont donc absorbé au moins une partie de l'eau mélangée au sable des deuxième et troisième portions puisque le sable des deuxième et troisième portions s'est comporté comme un sable sec.
Exemple 2
Un premier gel a été préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSET™ 60DB avec 100 grammes d'eau. Le produit obtenu comprend donc environ 1 % en poids de superabsorbant. Une première capsule en aluminium a été remplie avec le premier gel jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier gel ait atteint 10 grammes. Un second gel a été préparé en mélangeant 1 gramme de poudre du superabsorbant FLOSET™ 129XC avec 100 grammes d'eau. Une seconde capsule en aluminium a été remplie avec le second gel jusqu'à ce que le poids de la seconde capsule contenant le second gel ait atteint 10 grammes. La première capsule contenant le premier gel et la seconde capsule contenant le second gel ont été placées dans une étuve à 145°C. On a alors suivie l'évolution du poids des première et seconde capsules. Le tableau 1 suivant regroupe les valeurs mesurées.
Tableau 1
La figure 7 représente la courbe d'évolution M1 de la masse de la première capsule contenant le superabsorbant FLOSET™ 60DB et la courbe d'évolution M2 de la masse de la seconde capsule contenant le superabsorbant FLOSET™ 129XC. Sachant que la masse des première et seconde capsules vides est d'environ 1 ,082 gramme, les courbes M1 et M2 montrent que l'eau contenue dans les premier et second gels est totalement évaporée. Les courbes M1 et M 2 montrent, en outre, que le superabsorbant FLOSET™ 60DB libère l'eau qu'il contient plus rapidement que le superabsorbant FLOSET™ 129XC. Le choix du superabsorbant peut donc être réalisé en tenant compte de la vitesse de libération de l'eau.
La première capsule contenant le premier superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la première capsule jusqu'à ce que la masse de la première capsule contenant le premier superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes. On a observé visuellement que le premier superabsorbant a formé à nouveau un gel en absorbant la totalité de l'eau ajoutée.
La seconde capsule contenant le second superabsorbant a alors été retirée de l'étuve. De l'eau a été ajoutée dans la seconde capsule jusqu'à ce que la masse de la seconde capsule contenant le second superabsorbant et l'eau ait atteint 10 grammes. On a observé visuellement que le second superabsorbant n'a pas réabsorbé la totalité de l'eau ajoutée, le mélange du second superabsorbant et de l'eau ayant un aspect visuel plus liquide que le second gel obtenu initialement.
Exemple 3
Des échantillons d'un sable (sable 0/4 de la carrière Bréfauchet) comprenant 2 % en masse d'eau par rapport à la masse de sable ont été réalisés. Chaque échantillon comprend 20 grammes de sable humide recouvert de 15 grammes d'huile de paraffine. Le premier échantillon a été réalisé sans ajout de superabsorbant FLOSET™ 60DB au sable. Les autres échantillons ont été réalisés en ajoutant une quantité variable de superabsorbant FLOSET™ 60DB au sable (de 5 % à 25 % en masse de polymère superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale).
Chaque échantillon a été introduit dans une étuve et maintenu pendant 40 minutes à 100°C. La masse de chaque échantillon a été mesurée toutes les deux minutes. Pour chaque échantillon, on a déterminé l'évolution de la vitesse de diminution de la masse d'eau du sable ou vitesse d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute, en fonction du temps. Pour chaque échantillon, il en a été déduit la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable, mesurée en milligramme par minute.
La figure 8 représente l'évolution de la vitesse maximale d'évaporation d'eau du sable en fonction de la quantité de superabsorbant de l'échantillon. Les points Pt représentent les valeurs qui ont été mesurées et la courbe C représente une courbe d'approximation polynomiale des points Pt.
La courbe C comprend une phase décroissante I suivie d'un palier II pendant lequel la vitesse maximale d'évaporation est sensiblement constante, suivie d'une phase III légèrement décroissante. Il est souhaitable que la vitesse maximale d'évaporation soit la plus faible possible ce qui se traduit par un relargage d'eau dans l'enrobé bitumineux qui n'est pas très rapide lors de la mise en contact du bitume et du sable humide mais qui, au contraire, se prolonge dans le temps. Il est par ailleurs souhaitable que la quantité de polymère superabsorbant ajoutée au sable soit la plus faible possible. Le pourcentage en masse de superabsorbant par rapport à la masse d'eau initiale, qui permet l'obtention d'un compromis convenable entre ces deux contraintes est appelé pourcentage optimum. Le pourcentage optimum de polymère superabsorbant correspond au pourcentage de superabsorbant au début du palier II de la courbe C.
Le pourcentage optimum varie en fonction de la nature du sable, de la composition du liquide absorbé et de la nature du polymère superabsorbant. Dans le présent exemple, le pourcentage optimum correspond à environ 15 % de superabsorbant en masse par rapport à la masse d'eau initiale contenue dans le sable.
Exemple 4
Du bitume PG58-28 a été chauffé à 145°C dans une étuve. La pale d'un agitateur a également été chauffée dans la même étuve. Un bêcher de 500 ml a été placé dans une autre étuve à 105°C. Des particules fines sont disposées dans une poêle placée sur une plaque chauffante. Les particules fines sont chauffées à une température de 90°C à 100°C contrôlée par un thermomètre sonde. Le bêcher a été sorti de l'étuve, rempli de 100 ml de bitume chaud et enfoncé partiellement dans les particules fines pour assurer un chauffage homogène du bitume. La pale a été sortie de l'étuve, fixée à un agitateur et plongée dans le bitume. La pale a été mise en rotation à 300 tours par minutes. Une quantité de 2 grammes d'eau a été versée dans le bitume en une fois. L'évaporation de l'eau au contact du bitume entraîne la formation d'une mousse de bitume. L'agitation du bitume a été arrêtée 20 secondes après l'introduction de l'eau. Le volume de la mousse de bitume croît jusqu'à un volume maximal, se maintient au volume maximal puis décroît. L'instant auquel la mousse de bitume atteint le volume maximal a été mesuré à partir de l'instant d'ajout de l'eau. L'instant auquel le volume de la mousse de bitume commence à décroître depuis le volume maximal a été mesuré à partir de l'instant d'ajout de l'eau. La durée pendant laquelle le volume de la mousse de bitume reste maximal a été mesurée. Le rapport entre le volume initial de la mousse de bitume et le volume maximal de la mousse de bitume a été mesuré.
Le même essai a été répété à la différence que l'eau a été remplacée par du superabsorbant (FLOSET™ 60DB ou FLOSET™ 129XC) ayant absorbé 2 grammes d'eau.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 suivant. Tableau 2
Il est souhaitable que la durée de maintien du volume maximal soit la plus importante possible et que le rapport d'expansion soit le plus important possible. Le rapport d'expansion de la mousse de bitume lorsque du superabsorbant ayant absorbé de l'eau est ajouté au bitume est sensiblement analogue à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume. Toutefois, la durée de maintien du volume maximal de la mousse de bitume lorsque du superabsorbant ayant absorbé de l'eau est ajouté au bitume est supérieur d'au moins un facteur 4 à ce qui est obtenu lorsque l'eau est ajoutée directement au bitume.
Exemple 5
Un enrobé bitumineux E1 du type BBM 0/10 a été réalisé selon la norme NF EN 12697-31 . La formulation utilisée a été la suivante, les quantités étant exprimées en pourcentage en poids par rapport au poids total de l'enrobé bitumineux :
L'enrobé bitumineux E1 a été obtenu en mélangeant le bitume et les granulats chauffés à 165°C.
Des enrobés bitumineux E2, E3 et E4 ont été réalisés avec la même formulation que l'enrobé bitumineux E1 à la différence que du polymère superabsorbant FLOSET™ 60DB ayant absorbé de l'eau a été ajouté à l'enrobé bitumineux. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/50.
Les quantités d'eau apportées par le polymère superabsorbant aux enrobés bitumineux E1 , E2, E3 et E4 sont indiquées dans le tableau 3 suivant, la quantité d'eau étant exprimée par rapport à la masse de bitume : Tableau 3
Les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 ont, en outre, été réalisés en mélangeant le bitume chauffé à 165°C et les granulats chauffés à 135°C.
Un essai de compactage selon la norme NF EN 12697-31 a été réalisé sur les enrobés bitumineux E1 , E2, E3 et E4 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire. L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Il est préférable que le pourcentage de vides soit le plus faible possible. Pour l'enrobé bitumineux E1 , l'essai de compactage a été réalisé immédiatement après la réalisation de l'enrobé bitumineux. Pour les enrobés bitumineux E2, E3 et E4, l'essai de compactage a été réalisé après le maintien dans une étuve à 125°C pendant 30 minutes des enrobés bitumineux.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux E1 , E2, E3 et E4 sont indiqués dans le tableau 4 suivant :
Tableau 4
Il apparaît que les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 qui ont été réalisés à une température de mélange de 135°C ont un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux E1 pour lequel la température de mélange est de 165°C. Les enrobés bitumineux E2, E3 et E4 selon l'invention, bien que réalisés à une température de mélange inférieure à la température de mélange d'un enrobé bitumineux classique, ont une aptitude au compactage améliorée. Exemple 6
Un enrobé bitumineux E5 du type BBMA 0/10 a été réalisé selon la norme NF EN 12697-31. La formulation utilisée a été la suivante, les quantités étant exprimées en pourcentage en poids par rapport au poids total de l'enrobé bitumineux :
L'enrobé bitumineux E5 a été obtenu en mélangeant le bitume chauffé à 150°C et les granulats chauffés à 145°C.
Un enrobé bitumineux E6 a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145°C ;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante humidifié avec
4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et
-le bitume chauffé à 150°C.
Un enrobé bitumineux E7 selon la présente invention a été réalisé avec la même formulation que l'enrobé bitumineux E6 à la différence que du polymère superabsorbant FLOSET™ 60DB est ajouté au sable 0/2. Le rapport entre le poids du polymère superabsorbant sec et le poids de l'eau absorbée par le polymère superabsorbant est de 1/60.
L'enrobé bitumineux E7 a été obtenu en mélangeant :
-70 % des granulats (l'ensemble des gravillons 6/10 et une partie du sable 0/2) chauffés à 145°C ;
-30 % des granulats (le reste du sable 0/2) à température ambiante, comprenant le superabsorbant FLOSET™ 60DB par rapport à la masse des 30 % de granulats et humidifié avec 4 % d'eau par rapport à la masse des 30 % de granulats ; et
-le bitume chauffé à 150°C.
Des essais de compactage selon la norme NF EN 12697-31 ont été réalisés sur les enrobés bitumineux E5, E6 et E7 au moyen d'une presse à cisaillement giratoire. L'essai de compactage fournit le pourcentage de vides contenus dans l'enrobé bitumineux par rapport au volume total de l'enrobé bitumineux en fonction du nombre de tours de la presse à cisaillement. Les essais de compactage ont été réalisé respectivement 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes après la réalisation de chaque enrobé bitumineux E5, E6 et E7, l'enrobé bitumineux E5 ayant été maintenu dans une étuve à 140°C entre les essais de compactage et les enrobés bitumineux E6 et E7 ayant été maintenus dans une étuve à 140°C entre les essais de compactage.
Les résultats des essais de compactage des enrobés bitumineux E5, E6 et E7 sont indiqués dans le tableau 5 suivant :
Tableau 5
La figure 9 représente des courbes d'évolution CE5, CE6 et CE7 du pourcentage de vides d'enrobés bitumineux en fonction de l'instant de réalisation d'un essai de compactage à 40 girations. La courbe CE5 correspond à l'enrobé bitumineux E5, la courbe CE6 correspond à l'enrobé bitumineux E6 et la courbe CE7 correspond à l'enrobé bitumineux E7.
A 15 minutes, l'enrobé bitumineux E6, pour lequel une partie du sable est humidifiée et mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux E5 pour lequel la température de mélange est de 150°C. Toutefois, à 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé bitumineux E6 a un pourcentage de vide analogue au pourcentage de vide de l'enrobé bitumineux E5. L'enrobé bitumineux E6 n'a dont une aptitude au compactage améliorée que lorsque le compactage est réalisé moins d'une demi-heure après la réalisation de l'enrobé bitumineux.
A 30 minutes, 45 minutes et 60 minutes, l'enrobé bitumineux E7 selon l'invention comprenant du superabsorbant et pour lequel une partie du sable est humidifiée et mélangée à température ambiante, a un pourcentage de vide inférieur au pourcentage de vide des enrobés bitumineux E5 et E6. L'enrobé bitumineux E7 a donc une aptitude au compactage améliorée sur une durée qui correspond généralement à celle pendant laquelle le compactage de l'enrobé bitumineux est réalisé.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de fabrication d'une composition hydrocarbonée, comprenant les étapes consistant à mélanger un liant hydrocarboné chauffé, des granulats et au moins un polymère superabsorbant ayant absorbé de l'eau et adapté à libérer au moins une partie de l'eau absorbée lorsqu'il est mis au contact du liant hydrocarboné chauffé.
Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape préalable de mise en contact d'au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant avec de l'eau.
Procédé selon la revendication 1 , comprenant les étapes suivantes :
(a) réaliser un mélange desdits granulats et de la totalité dudit au moins un polymère superabsorbant ; et
(b) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (a) avec ledit au moins un liant hydrocarboné.
Procédé selon la revendication 1 , comprenant les étapes suivantes :
(c) réaliser un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ; et
(d) mettre en contact le mélange obtenu à l'étape (c) avec ledit au moins un liant hydrocarboné et le reste dudit au moins un polymère superabsorbant.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une étape de séchage des granulats précédant l'étape de mélange des granulats avec le liant hydrocarboné, le polymère superabsorbant étant mélangé aux granulats avant l'étape de séchage.
Procédé selon la revendication 1 , comprenant les étapes suivantes :
(e) introduire lesdits granulats dans un mélangeur ;
(f) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et
(g) introduire au moins une partie dudit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
Procédé selon la revendication 1 , comprenant les étapes suivantes : (h) réaliser, dans un premier mélangeur, un mélange desdits granulats et d'une partie dudit au moins un polymère superabsorbant ;
(i) introduire lesdits granulats dans un second mélangeur ;
(j) asperger sur lesdits granulats ledit au moins un liant hydrocarboné ; et
(k) introduire le reste dudit au moins un polymère superabsorbant, ayant absorbé de l'eau, dans le second mélangeur immédiatement avant et/ou pendant et/ou immédiatement après l'aspersion du liant hydrocarboné.
8- Composition hydrocarbonée fabriqué selon le procédé de la revendication 1 , comprenant au moins un liant hydrocarboné chauffé lors de la fabrication de la composition hydrocarbonée, des granulats et au moins un polymère superabsorbant.
9- Composition hydrocarbonée selon la revendication 8, dans laquelle ledit au moins un liant hydrocarboné comprend du bitume.
10- Composition hydrocarbonée selon la revendication 8, dans laquelle ledit au moins un polymère superabsorbant comprend un polymère acrylate et/ou méthacrylate.
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