FR2512827A1 - Bitumen rubber powder binder compsn. - using rubber from scrap tyres, used for road construction, and impermeable sealant and coating - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à une composition de liant pour revêtement à base de bitume-caoutchouc, ainsi qu'3 un procédé de fabrication d'une telle composition. The present invention relates to a bitumen-rubber coating binder composition, as well as a method of making such a composition.
Selon l'invention, on cherche à mettre au point un liant pour revêtement plus particulièrement destiné aux routes et autoroutes, qui soit d'un prix de revient intéressant tout er possédant d'intéressantes propriétés d'élasticité et d'imperméa bilité. According to the invention, it is sought to develop a coating binder more particularly intended for roads and highways, which is cost-effective and has interesting properties of elasticity and impermeability.
A cet effet, la composition de liant pour revêtement qui fait l'objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un mélange de bitume pur et de caoutchouc de récupération obtenu par broyage de pneumatiques usagés ou rapagt de pneumatiques devant être rechapés, le poids de poudre de caoutchouc dans le mélange étant compris entre 15 et 35 % du poids du bitume. For this purpose, the coating binder composition which is the subject of the invention is characterized in that it consists of a mixture of pure bitumen and recovery rubber obtained by grinding used tires or tire rapagt to be retreaded, the weight of rubber powder in the mixture being between 15 and 35% of the weight of the bitumen.
Une telle composition permet d'aboutir à des résultatS particulièrement intéressants, et notamment d'améliorer les caractéristiques élastiques et de diminuer la susceptibilité à la température des revêtements. Such a composition makes it possible to obtain particularly interesting results, and in particular to improve the elastic characteristics and to reduce the susceptibility to the temperature of the coatings.
En plus des revêtements, les compositions, objets de la présente demande, peuvent être utilisées dans -les couches d'étanchéité pour ouvrages d'art, retenues et barrages, ainsi que dans les produits pour joints, etc. In addition to coatings, the compositions, objects of the present application, can be used in-sealing layers for structures, reservoirs and dams, as well as in joint products, etc.
On avait déjà pensé à ajouter du caoutchouc au bitume afin d'améliorer les propriétés des revêtements, mais toutes les tentatives qui avaient été jusqu'd présent faites dans ce sens s'étaient soldées par des échecs dus à de mauvais choix dans les proportions des différents constituants, ainsi qu'à la mise en oeuvre de procédés inadaptés pour la fabrication de ces compositions. It had already been thought to add rubber to the bitumen to improve the properties of the coatings, but all the attempts that had hitherto been made in this direction had resulted in failures due to poor choices in the proportions of the coatings. different constituents, as well as the implementation of unsuitable methods for the manufacture of these compositions.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise des bitumes dont la pénétration est comprise entre 60 E 150 (cette pénétration étant mesurée suivant le mode opératoirE du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées). According to another characteristic of the invention, bitumens are used whose penetration is between 60 E 150 (this penetration being measured according to the operating mode of the Central Laboratory of Roads and Bridges).
Par ailleurs, et selon une autre caractéristique de l'invention, les pneumatiques utilisés sont un mélange de pneu matiques de voitures et de pneumatiques de camions, pour lesqur la proportion de caoutchouc naturel est toujours plus importan
L'effet recherché est en fait de conserver pour une même outil sation un pourcentage pneumatique de voitures/pneumatique de camions et donc caoutchouc naturel/caoutchouc synthétique qui reste constant, afin d'obtenir des compositions dont les propriétés sont uniformes.In addition, and according to another characteristic of the invention, the tires used are a mixture of tires of cars and of truck tires, for which the proportion of natural rubber is always more important.
The desired effect is actually to keep for the same tool sation a pneumatic percentage of cars / tire trucks and thus natural rubber / synthetic rubber which remains constant, to obtain compositions whose properties are uniform.
En outre, la poudre de caoutchouc utilisée ne doit pas renfermer de débris de toiles ou d'armatures, ni aucun autre corps étranger. Cette poudre peut, de manière connue en elle-meme, être obtenue par déchiquetage des pneumatiques à température ambiante, ou par traitement à de très basses températures par lesquelles le caoutchouc devient friable et cassant (cryobroyage)
Toutefois, et selon une autre caractéristique de l'invention, on peut ajouter à la composition une quantité comprise entre 2 et 3 % de carbonate de calcium qui permet d'éviter que les particules de caoutchouc ne s'agglomèrent.In addition, the rubber powder used must not contain debris of canvas or reinforcements, nor any other foreign body. This powder may, in a manner known per se, be obtained by shredding the tires at room temperature, or by treatment at very low temperatures by which the rubber becomes brittle and brittle (cryogrinding)
However, according to another characteristic of the invention, it is possible to add to the composition an amount of between 2 and 3% of calcium carbonate which makes it possible to prevent the rubber particles from agglomerating.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la granulométrie de la poudre de caoutchouc utilisée est comprise dans les limites schématisées par le tableau suivant
Maille tamis Pourcentage
(mm) passant (en poids)
2,5 100
2 95-100
1,6 60-100
1,25 40-100
1 25-95
0,8 10-85
0,63 0-80
0,5 0-70
0,4 0-60
0,2 0-30
0,08 0-10
Dans ce tableau, les pourcentages indiqués dans la seconde colonne, représentent à chaque fois les limites des pourcentages pondéraux de grains de caoutchouc passant à travers les mailles du tamis correspondant.According to another characteristic of the invention, the particle size of the rubber powder used is within the limits shown schematically by the following table
Sieve mesh Percentage
(mm) passing (by weight)
2.5 100
2 95-100
1.6 60-100
1.25 40-100
1 25-95
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In this table, the percentages indicated in the second column, represent in each case the limits of the weight percentages of rubber grains passing through the meshes of the corresponding sieve.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et comme il sera décrit plus en détail dans la suite de cet exposé, par suite d'une augmentation de la viscosité des bitumes, due à la présence de la poudre de caoutcfiouc, on ajoute au mélange un agent fluidifiant dont la présence est surtout nécessaire lorsque l'on veut utiliser la composition en répandage. According to another characteristic of the invention, and as will be described in more detail in the remainder of this disclosure, as a result of an increase in the viscosity of the bitumens, due to the presence of the rubber powder, it is added to the mixture a fluidifying agent whose presence is especially necessary when one wants to use the spreading composition.
La présente invention se rapporte également à un procédé mis en oeuvre pour préparer une composition telle que celle qui a été décrite ci-dessus. The present invention also relates to a method used to prepare a composition such as that described above.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on met le bit et la poudre de caoutchouc dans un malaxeur pour homogénéiser le mélange, puis on pompe ce mélange pour le transférer dans ur fondoir -ou une répandeuse où il est maintenu sous agitation pendant un temps compris entre 30 et 120 mn et à une température comprise entre 170 et 230 C. This process is characterized in that the bit and the rubber powder are placed in a kneader to homogenize the mixture, and then the mixture is pumped to a melter or spreader where it is stirred for a period of time. between 30 and 120 minutes and at a temperature between 170 and 230 C.
Selon une autre caractéristique de l'invention, apure pesage, on amène la poudre de caoutchouc dans le malaxeur par une vis ou un tapis d'alimentation, tandis que dans le même temps on chauffe le bitume et on l'introduit par pompage dans le malaxeur. According to another characteristic of the invention, weighing is carried out, the rubber powder is brought into the mixer by a screw or a feed belt, while at the same time the bitumen is heated and pumped into the machine. mixer.
Lors de la mise en oeuvre de ce procedé, il se produi une réaction physico-chimique de solvatation entre le bitume et la poudre de caoutchouc. Lors de cette réaction, qui est foncti de la température à laquelle est maintenu le mélange et de sa durée, les composants les plus légers du bitume (huiles aliphatiques ou résines) réagissent sur la périphérie des grains de caoutchouc, en provoquant leur ramollissement et leur gonflemer
Pendant cette réaction, le volume des grains de caoutchouc peut pratiquement doubler.During the implementation of this process, a physicochemical solvation reaction takes place between the bitumen and the rubber powder. In this reaction, which is a function of the temperature at which the mixture is maintained and its duration, the lighter components of the bitumen (aliphatic oils or resins) react on the periphery of the rubber grains, causing their softening and gonflemer
During this reaction, the volume of the rubber grains can practically double.
Cette réaction de solvatation s'accompagne d'une nett augmentation de la viscosité du mélange qui oblige à ajouter ur agent fluidifiant lorsque l'on veut utiliser la composition en répandage. This solvation reaction is accompanied by an increase in the viscosity of the mixture which makes it necessary to add a fluidifying agent when it is desired to use the composition in spraying.
Cette addition peut, selon l'invention, être effectue selon deux variantes. This addition may, according to the invention, be carried out according to two variants.
La première de ces variantes consiste à ajouter au bitume, avant son introduction dans le malaxeur, une quantité comprise entre 3 et 15 % d'une huile renfermant au moins 50 % en poids de composés aromatiques. The first of these variants is to add to the bitumen, before its introduction into the mixer, an amount of between 3 and 15% of an oil containing at least 50% by weight of aromatic compounds.
Cette huile doit répondre aux exigences suivantes
- viscosité cinématique à 400C : minimum 500 centistc
- point éclair (Cleveland) : minimum 2000C. This oil must meet the following requirements
- kinematic viscosity at 400C: minimum 500 centistc
- flash point (Cleveland): minimum 2000C.
La seconde de ces variantes consiste à ajouter au bitume-caoutchouc une quantité comprise entre 4 et 12 % en poids d'un agent de fluidisation constitué par une coupe pétrolière naphténo-paraff inique ayant un intervalle de distillation ASTM compris entre 135 et 2850C, de manière à obtenir une viscosité comprise entre 800 et 2000 centipoises à la température d'utilisation. The second of these variants consists in adding to the bitumen-rubber an amount of between 4 and 12% by weight of a fluidizing agent consisting of a naphtheno-paraffinic petroleum fraction having an ASTM distillation range of between 135 and 2850.degree. in order to obtain a viscosity of between 800 and 2000 centipoise at the temperature of use.
Lors de la mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de l'invention, il est indispensable que le fondoir ou la répandeuse soient eux-mêmes munis d'un dispositif d'agitation mécanique pour éviter tout gradient de densité en cas de stockage prolongé. During the implementation of the method which is the subject of the invention, it is essential that the melter or spreader themselves be provided with a mechanical stirring device to avoid any density gradient in case of storage extended.
Les compositions qui font l'objet de l'invention ont un intérêt économique évident étant donné que le recyclage des pneumatiques usagés permet, d'une part de réaliser une économie importante de bitume, qui est un produit relativement coûteux, et, d'autre part de réaliser des économies d'énergie et de deviseS, ce qui est particulièrement appréciable pendant la période actuelle de crise. The compositions which are the subject of the invention have an obvious economic interest since the recycling of used tires makes it possible on the one hand to achieve a significant saving of bitumen, which is a relatively expensive product, and on the other hand energy and currency savings, which is particularly significant during the current period of crisis.
Par ailleurs, l'invention est également intéressante du point de vue de la protection de l'environnement, car elle contribue à 1 r élimination des déchets encombrants que sont les pneumatiques mis au rebut. Furthermore, the invention is also interesting from the point of view of the protection of the environment, since it contributes to the elimination of the cumbersome waste that is the tires discarded.
En outre, et comme il va être étudié plus en détail ci-dessous, les compositions qui font l'objet de l'invention présentent des caractéristiques techniques particulièrement favorables
En effet, la réaction entre les composés légers du bitume et la poudre de caoutchouc augmente nettement la souplesse et la résilience du caoutchouc. De plus, l'addition de poudre de caoutchouc confère au bitume des propriétés élastiques.In addition, and as will be discussed in more detail below, the compositions which are the subject of the invention have particularly favorable technical characteristics.
Indeed, the reaction between the light compounds of the bitumen and the rubber powder clearly increases the flexibility and the resilience of the rubber. In addition, the addition of rubber powder gives the bitumen elastic properties.
Des essais de relaxation dont les résultats sont rassemblés en annexe 1 ont été effectués sur un mélange à 20 % de caoutchouc et ont confirmé le caractère élastique du liant. Relaxation tests whose results are summarized in Appendix 1 were carried out on a 20% rubber mixture and confirmed the elastic nature of the binder.
De plus, la variation de la viscosité en fonction de la température est bien moindre pour une composition à base
de bitume et de caoutchouc conforme à celle qui fait l'objet de l'invention que pour un bitume de type classique, comme montré de manière évidente par la figure jointe en annexe 2.In addition, the variation of the viscosity as a function of the temperature is much lower for a composition based on
bitumen and rubber conforming to that which is the subject of the invention for a bitumen of conventional type, as shown clearly by the figure attached in Appendix 2.
Par ailleurs, des essais de relaxation ont montré qu'à - 150C, une composition selon la présente invention comporte encore un comportement élastique marqué, comme confirme par les résultats rassemblés dans l'annexe 3, alors que les bitumes normaux sont devenus fragiles à des températures de cet ordre. Furthermore, relaxation tests have shown that at - 150C, a composition according to the present invention still has a pronounced elastic behavior, as confirmed by the results gathered in Appendix 3, whereas normal bitumens have become brittle at the same time. temperatures of this order.
En outre, le noir de carbone contenu dans les pneumatiques protège le bitume de l'oxydation. Donc les compositions à base de bitume et de poudre de caoutchouc provenant de pneus usagés selon la présente invention ont un vieillissement moins rapide que les bitumes classiques, d'où une durée de vie plus importante des revêtements ou membranes à base de compositions objet de l'invention. In addition, the carbon black contained in the tires protects the bitumen from oxidation. Thus the compositions based on bitumen and rubber powder from used tires according to the present invention have a slower aging than conventional bitumens, resulting in a longer life of the coatings or membranes based on compositions which are the subject of the invention. 'invention.
Divers exemples d'application des compositions qui for l'objet de l'invention vont être successivement examinés ci-dessous
1 ) Enduits superficiels anti-fissures
Si on les applique sur des chaussées fissurées ou susceptibles de se fissurer, les compositions à base de bitume et de poudre de caoutchouc, selon l'invention, empêchent la réapparition de ces fissures grâce aux propriétés élastiques du liant ("pontage des fissures"). Une autre propriété intéressant des composés qui font l'objet de l'invention et que, grâce à leur viscosité très élevée, il est possible de les répandre selon des dosages très importants pouvant aller jusqu'S 4 litres/m2, sans craindre des écoulements.Various examples of application of the compositions which for the subject of the invention will be successively examined below
1) Superficial anti-crack coatings
If they are applied to cracked or cracking pavements, the compositions based on bitumen and rubber powder, according to the invention, prevent the reappearance of these cracks due to the elastic properties of the binder ("crack bridging"). . Another interesting property of the compounds which are the subject of the invention and that, thanks to their very high viscosity, it is possible to spread in very large doses of up to 4 liters / m2, without fear of flow.
On peut donc mettre en oeuvre des enduits monocouches très épais (par exemple : 2,5 à 3 litres/m2 de liant - 18 à 22 kg/m2 de granulats 6/10) qui sont parfaitement étanches et permettent de tirer pleinement partie des qualités élastiques du liant. It is therefore possible to use very thick monolayer coatings (for example: 2.5 to 3 liters / m 2 of binder - 18 to 22 kg / m 2 of 6/10 aggregates) which are perfectly sealed and make it possible to take full advantage of the qualities elastic binder.
En outre, de par leur résilience, les liants contenan du caoutchouc ont beaucoup moins tendance au ressuage que les liants classiques. In addition, because of their resilience, binders containing rubber are much less likely to bleed than conventional binders.
En fait, ce type d'enduit anti-fissures est équivalen à un renforcement beaucoup plus épais en enrobés, et ce, à un codt bien moindre et en économisant une quantité importante de bitume qui, comme déjà indiqué, est un produit relativement che
Bien entendu, la mise en oeuvre de ce type d'enduit nécessite toutes les précautions inhérentes à l'emploi d'un lia très visqueux et nécessite une répandeuse spécialement équipée (pression, orifices, chauffage, agitation ...).In fact, this type of anti-crack coating is equivalent to a much thicker reinforcement in asphalt, and this, at a much lower cost and saving a significant amount of bitumen which, as already indicated, is a relatively small product.
Of course, the implementation of this type of coating requires all the precautions inherent in the use of a very viscous lia and requires a specially equipped spraying machine (pressure, orifices, heating, agitation ...).
20) Couche intermédiaire anti-fissures
Dans le même ordre d'idées, on peut appliquer une membrane anti-fissures à base de la composition qui fait l'objet de l'invention surmontée d'une couche d'enrobés sur
- des chaussées fissurées,
- des chaussées à forte déflexion,
- des corps de chaussée neufs susceptibles de se fissurer et de provoquer la fissuration de l'enrobé.20) Intermediate layer anti-cracks
In the same vein, it is possible to apply an anti-crack membrane based on the composition which is the subject of the invention surmounted by a layer of mixes on
- cracked roadways,
- roads with strong deflection,
- new roadway bodies liable to crack and cause cracking of the asphalt mix.
Ce procédé permet une réduction notable de l'épaisseur d'enrobés susjacents et donc de réaliser là encore des économies importantes. This process allows a significant reduction in the thickness of overlaying mixes and thus to achieve again significant savings.
Grâce à sa parfaite étanchéité, ce procédé peut également permettre l'emploi de couches de surface en enrobés ouverts, avec élimination des risques d'aquaplanage. Thanks to its perfect sealing, this process can also allow the use of surface layers in open asphalt, with elimination of the risk of aquaplaning.
30) Couche d'étanchéité pour ouvrage d'art
Les compositions à base de bitume et de caoutchouc qui font l'objet de l'invention, employées en combinaison avec une feuille de polyéthylène armé, constituent une excellente protection pour les ouvrages d'art.30) Sealant for construction work
The bitumen and rubber compositions which are the subject of the invention, used in combination with a reinforced polyethylene sheet, constitute an excellent protection for engineering structures.
40) Enrobés à base de la composition selon l'invention
Les qualités du liant à base de caoutchouc confèrent à de tels enrobés une grande souplesse et donc, de tels enrobés présentent, si on les compare aux enrobés de type conventionnel
- une meilleure résistance à la fatigue,
- une durabilité accrue à épaisseur égale,
- une réduction des épaisseurs nécessaires à durée de vie égale.40) Coated based on the composition according to the invention
The qualities of the rubber-based binder give such mixes a high degree of flexibility and therefore, such mixes have, when compared to conventional type mixes
- better resistance to fatigue,
- increased durability at equal thickness,
a reduction in thicknesses necessary for an equal lifetime.
50) Couche d'étanchéité pour retenues
Si on les applique à fort dosage et éventuellement en combinaison avec des feuilles de polyéthylène ou autres, les compositions selon l'invention constituent une couche d'étanchéité durable pour des retenues d'eau, petits barrages en terre, etc.50) Seal layer for restraints
If they are applied at high dosage and possibly in combination with polyethylene sheets or the like, the compositions according to the invention constitute a durable sealing layer for water retention, small earth dams, etc.
60) Produit pour joint de chaussée en béton
Les compositions selon l'invention peuvent être utilises comme produits de remplissage des joints de chaussée en béton.60) Concrete road joint product
The compositions according to the invention can be used as fillers for concrete floor joints.
70) Produit de colmatage des fissures
Convenablement fluidifiées, les compositions, objet de l'invention, constituent une solution très valable pour le colmatage des fissures.
Suitably fluidified, the compositions, object of the invention, constitute a very valid solution for the clogging of cracks.
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ESSAIS DE RELAXATION SUR UN BITUME-CAOUTCHOUC
A 20 % DE POUDRE DE CAOUTCHOUC
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A α # avec : cr = contrainte de traction
t = temps
A et α = coefficients.<SEP> v, <SEP> Q <SEP> THE <SEP> o,
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RELAXATION TESTS ON A BITUMEN RUBBER
20% RUBBER POWDER
Relaxation equation:
1 sin α# - α
A α# with: cr = tensile stress
t = time
A and α = coefficients.
Des essais effectués à - 150C ont donné :
Charge initiale (g) A
400 207 0,477
800 510 0,430
850 218 0,376
1 600 413 0,350
3 000 910 0,342
4 200 1 333 0,342
Rappelons que pour un corps parfaitement visqueux, on a α = = 1 et pour un corps parfaitement élastique, α = 0. Tests carried out at - 150C gave:
Initial charge (g) A
400 207 0.477
800 510 0.430
850 218 0.376
1,600,413 0.350
3,000 910 0,342
4,200 1,333 0.342
Recall that for a perfectly viscous body, we have α = = 1 and for a perfectly elastic body, α = 0.
Les bitumes classiques ont effectivement un α très voisin de 1.Classical bitumens actually have α very close to 1.
On voit que l'addition de caoutchouc confère un caractère élastique marqué au mélange, même à basse température. It is seen that the addition of rubber gives a marked elasticity to the mixture, even at low temperature.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8117526A FR2512827B1 (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | BINDER COMPOSITION FOR RUBBER-BITUMEN COATING, AS WELL AS METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A COMPOSITION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8117526A FR2512827B1 (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | BINDER COMPOSITION FOR RUBBER-BITUMEN COATING, AS WELL AS METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A COMPOSITION |
Publications (2)
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| FR2512827A1 true FR2512827A1 (en) | 1983-03-18 |
| FR2512827B1 FR2512827B1 (en) | 1986-10-17 |
Family
ID=9262206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8117526A Expired FR2512827B1 (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | BINDER COMPOSITION FOR RUBBER-BITUMEN COATING, AS WELL AS METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A COMPOSITION |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2512827B1 (en) | 1986-10-17 |
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