FR2652368A1

FR2652368A1 - Bituminous surfacing and process for its manufacture

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Publication number: FR2652368A1
Application number: FR8912597A
Authority: FR
Original assignee: DERIVES APPLIC ASPHALTE
Current assignee: DERIVES APPLIC ASPHALTE
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-03-29
Also published as: FR2652368B1

Abstract

Process for the preparation of a bituminous surfacing by hot mixing of aggregates with a bituminous binder in which, before bringing the aggregates into contact with the binder, they are mixed with a pulverised additive comprising an inorganic fraction formed from microscopic silicate-containing grains and an organic fraction based on hydrocarbons of very high molecular weight containing, by weight, 50 to 80% of asphaltenes and 2 to 5% of nitrogenous compounds. The additive is advantageously ground gilsonite.

Description

L'invention concerne les enrobés bitumineux dits à chaud tels qu'on les utilise notamment pour le revêtement des routes et de surfaces analogues, par exemple les pistes aéronautiques et les sols industriels, obtenus par malaxage à chaud de granulats avec un liant bitumineux.The invention relates to so-called hot bituminous mixes such that they are used in particular for coating roads and similar surfaces, for example aeronautical tracks and industrial floors, obtained by hot mixing aggregates with an asphalt binder.

La circulation des poids lourds sur les routes d'Europe s'est sensiblement accrue ces dernières années.Truck traffic on Europe's roads has increased significantly in recent years.

D'autre part on cherche à réaliser des revêtements routiers d'épaisseur plus faible que par le passé pour faciliter les raccordements avec des chaussées existantes.On the other hand we seek to make road coatings lower thickness than in the past to facilitate connections with existing pavements.

I1 est donc nécessaire de disposer, pour la couche de base et/ou la couche de roulement, d'enrobés bitumineux ayant des propriétés mécaniques très élevées. It is therefore necessary to have, for the base layer and / or the wearing course, bituminous mixes having very high mechanical properties.

De telles propriétés mécaniques sont obtenues de façon connue, soit en utilisant comme liant des bitumes très durs (pénétrations inférieures à 25/10 mm), soit par la modification chimique du liant bitumineux au moyen de polymères synthétiques de type élastomère ou plastomère, soit encore par l'incorporation en cours de fabrication de l'enrobé d'éléments de renforcement minéraux ou organiques, naturels ou synthétiques, en particulier sous forme de fibres, ou de matières de récupération telles que du caoutchouc provenant de pneus usagés.Such mechanical properties are obtained in a known manner, either by using as binder very hard bitumens (penetrations less than 25/10 mm), or by the chemical modification of the bituminous binder using synthetic polymers of the elastomer or plastomer type, or even by the incorporation during manufacture of the coating of mineral or organic reinforcing elements, natural or synthetic, in particular in the form of fibers, or of recovery materials such as rubber from used tires.

Ces techniques ont l'inconvénient de détériorer la maniabilité des enrobés, telle qu'on peut la déterminer au moyen de la presse à cisaillement giratoire, ce qui rend leur mise en oeuvre plus difficile notamment pendant la phase de compactage. These techniques have the disadvantage of deteriorating the workability of the mixes, as can be determined by means of the gyratory shear press, which makes their implementation more difficult especially during the compaction phase.

Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient et de fournir des enrobés bitumineux à chaud conciliant des propriétés mécaniques élevées et une bonne maniabilité.The object of the invention is to overcome this disadvantage and to provide hot bituminous mixes reconciling high mechanical properties and good handling.

Ce résultat est obtenu, selon l'invention, grâce à un procédé de préparation d'un enrobé bitumineux par malaxage à chaud de granulats avec un liant bitumineux, caractérisé en ce qu'avant de mettre les granulats en contact avec le liant, on les mélange à un additif pulvérisé comprenant une fraction minérale formée de grains microscopiques silicatés et une fraction organique à base d'hydrocarbures de poids moléculaire très élevé contenant en poids 50 à 80% d'asphaltènes et 2 à 5% de composés azotés.This result is obtained, according to the invention, by a process for preparing a bituminous mix by hot mixing aggregates with a bituminous binder, characterized in that before putting the aggregates in contact with the binder, they are mixture with a spray additive comprising a mineral fraction formed of microscopic silicate grains and a very high molecular weight hydrocarbon-based organic fraction containing by weight 50 to 80% of asphaltenes and 2 to 5% of nitrogen compounds.

De façon surprenante, l'additif utilisé dans l'invention apporte une amélioration à la fois de la maniabilité de l'enrobé et des propriétés mécaniques des revêtements qu'il permet d'obtenir. L'invention peut être mise en oeuvre sans utiliser les additifs connus mentionnés ci-dessus, pour obtenir à la fois d'excellentes propriétés mécaniques et une excellente maniabilité, ou en utilisant ces additifs, pour obtenir des propriétés mécaniques exceptionnelles tout en conservant une maniabilité satisfaisante.Surprisingly, the additive used in the invention provides an improvement in both the workability of the mix and the mechanical properties of the coatings it provides. The invention can be implemented without using the known additives mentioned above, to obtain both excellent mechanical properties and excellent handling, or by using these additives, to obtain exceptional mechanical properties while maintaining a manageability satisfactory.

Dans le cas d'une installation d'enrobage discontinue, l'additif de l'invention peut être mélangé préalablement à chaque lot de granulats. Dans les installations continues, il peut être introduit immédiatement avant le liant dans le circuit des granulats.In the case of a batch coating plant, the additive of the invention can be mixed before each batch of aggregates. In continuous installations, it can be introduced immediately before the binder in the aggregates circuit.

A titre d'exemple, cet additif peut être la gilsonite, qui existe dans la nature sous forme de grains grossiers qui doivent être broyés pour obtenir une poudre. La gilsonite est commercialisée par AMERICAIN GILSONITE COMPANY. By way of example, this additive may be gilsonite, which exists in nature in the form of coarse grains which must be ground to obtain a powder. Gilsonite is marketed by AMERICAIN GILSONITE COMPANY.

L'invention s'applique notamment à un procédé dans lequel le rapport du poids de liant au poids de granulats est compris entre 4% et 7% environ, le malaxage du granulat avec le liant pouvant s'effectuer à une température comprise entre 170 et 1800 C environ.The invention is particularly applicable to a process in which the ratio of the weight of binder to the weight of aggregates is between 4% and 7%, the kneading of the granulate with the binder can be carried out at a temperature between 170 and 1800 C approx.

L'additif lui-même est mis en oeuvre de préférence à raison d'environ 0,5 à 1,5% en poids par rapport à la masse totale de l'enrobé, cette limite supérieure pouvant être dépassée dans des cas particuliers.The additive itself is preferably used in a proportion of about 0.5 to 1.5% by weight relative to the total weight of the mix, this upper limit may be exceeded in special cases.

L'invention permet d'obtenir, toutes choses égales par ailleurs, une augmentation notable de la compacité de l'enrobé, qui est fonction de la nature des granulats et de leur mode de mise en oeuvre. A titre d'exemple, lorsque les granulats et le mode de mise en oeuvre sont tels que défini dans la recommandation de novembre 1985 sur la réalisation des couches de surface en béton bitumineux semi-grenu, publiée conjointement par le SETRA (Service d'Etudes Techniques des Routes et Auroroutes) et le L.C.P.C. (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées), on obtient une réduction du volume de vides, tel que déterminé selon cette même recommandation, dans un rapport compris entre 0,5 et 0,7 par rapport à la valeur obtenue sans ledit additif.En d'autres termes, si la compacité à un nombre donné de girations, déterminée à la presse à cisaillement giratoire pour un enrobé ne comportant pas l'additif selon l'invention, est par exemple de 95%, correspondant à un volume de vides de 5%, l'utilisation de l'additif selon l'invention ramènera ce taux de vides entre 0,5 x 5% = 2,5% et 0,7 x 5% = 3,5%, soit une compacité comprise entre 96,5% et 97,5%. Cette condition permet d'évaluer d'une façon générale l'aptitude de l'additif à améliorer la compacité des enrobés.The invention makes it possible to obtain, all things being equal, a significant increase in the compactness of the mix, which is a function of the nature of the aggregates and of their mode of implementation. For example, when the aggregates and the method of implementation are as defined in the recommendation of November 1985 on the realization of surface layers of semi-grained bituminous concrete, published jointly by SETRA (Study Department Techniques of Roads and Auroroutes) and LCPC (Central Laboratory of Roads and Bridges), we obtain a reduction of the volume of voids, as determined according to the same recommendation, in a ratio between 0.5 and 0.7 compared to the value obtained without said additive. In other words, if the compactness at a given number of gyrations, determined in the gyratory shear press for a mix not containing the additive according to the invention, is for example 95%, corresponding to a volume of voids of 5%. %, the use of the additive according to the invention will reduce this void ratio between 0.5 x 5% = 2.5% and 0.7 x 5% = 3.5%, ie a compactness of between 96, 5% and 97.5%. This condition makes it possible to evaluate in a general manner the ability of the additive to improve the compactness of the mixes.

L'enrobé selon l'invention présente un module complexe à 150 C et 10 Hz supérieur à 20000 MPa environ, au lieu de 8000 à 9000 MPa environ pour un enrobé classique de couche de base sans l'additif de l'invention.The mix according to the invention has a complex module at 150 C and 10 Hz greater than about 20000 MPa, instead of 8000 to 9000 MPa for a conventional base coat without the additive of the invention.

De même, la déformation admissible à 106 cycles, à l'essai de fatigue en flexion alternée à 10 C et 25 Hz après compactage fort, est supérieure à 160.10-6 environ, au lieu de 90 à 100.10-6 environ.Similarly, the admissible deformation at 106 cycles, at the alternating flexural fatigue test at 10 C and 25 Hz after strong compaction, is greater than approximately 160.10-6, instead of 90 to 100.10-6 approximately.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et du dessin annexé, dont la figure unique est un graphique montrant l'évolution de la compacité à la presse à cisaillement giratoire, pour un enrobé selon l'invention et pour un enrobé de référence.Other features and advantages of the invention will emerge from the following detailed description and the attached drawing, the single figure of which is a graph showing the evolution of compactness in the gyratory shear press, for an asphalt mix according to the invention. invention and for a reference mix.

On a réalisé de nombreuses compositions d'enrobés par le procédé selon 1'invention, en utilisant comme additif de la gilsonite, qui présente les propriétés suivantes
Température de ramollissement ....... 160 - 1800 C
Poids spécifique ................. 1 à 1,1 g/cm3
Pénétration à 25 C 100 g 5 s ....... 0
Point éclair ........................ 315 C
Couleur ............................. Noire.Many asphalt compositions have been produced by the process according to the invention, using as an additive gilsonite, which has the following properties:
Softening temperature ....... 160 - 1800 C
Specific weight ................. 1 to 1.1 g / cm3
Penetration at 25 C 100 g 5 s ....... 0
Flash point ........................ 315 C
Black color.

L'observation de ces enrobés a montré que l'additif forme avec le liant bitumineux mis en oeuvre une combinaison physico-chimique dans laquelle il n'est plus possible de distinguer ces constituants.The observation of these mixes has shown that the additive forms with the bituminous binder used a physicochemical combination in which it is no longer possible to distinguish these constituents.

Ces enrobés ont été essayés à la presse à cisaillement giratoire, en comparaison avec des formulations correspondantes, sans gilsonite. On a constaté dans tous les cas une meilleure compacité pour les enrobés selon l'invention, qui se traduit par une amélioration de la maniabilité, donc un gain de temps à la mise en oeuvre sur chantier, et une meil leure qualité des joints de bandes. Cette amélioration de la compacité est illustrée par la figure, qui représente la compacité en fonction du nombre de girations, mesurée à la presse à cisaillement giratoire. La courbe A est relative à une grave bitume présentant la répartition granulométrique indiquée au tableau 1, qui correspond à une courbe granulométrique située au milieu du fuseau des graves bitumes défini dans la directive SETRA - LCPC.

These mixes were tested with the gyratory shear press, in comparison with corresponding formulations, without gilsonite. In all cases, it has been found that the mixes according to the invention have a better compactness, which results in an improvement of the workability, thus a saving of time in the implementation on site, and a better quality of the joints of strips. . This improvement in compactness is illustrated by the figure, which represents the compactness as a function of the number of gyrations, as measured by the gyratory shear press. Curve A relates to a severe bitumen having the particle size distribution indicated in Table 1, which corresponds to a grain size curve located in the middle of the spindle of severe bitumen defined in the SETRA - LCPC directive.

| <SEP> Tamis <SEP> (mm) <SEP> MMM5mjo <SEP>
<tb> Passant <SEP> % <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 67 <SEP> 54 <SEP> 1 <SEP> 44 <SEP>
<tb>
Tableau 1
Le liant utilisé est un bitume 10/25, pénétration 17, bille et anneau 62,2" C, mis en oeuvre à raison de 6 parties pour 100 parties de granulats en poids. La quantité de gilsonite représente 15 parties pour 100 parties de bitume en poids, soit 0,84% en poids par rapport au total de l'enrobé.| <SEP> Sieve <SEP> (mm) <SEP> MMM5mjo <SEP>
<tb> Passing <SEP>% <SEP> 100 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 67 <SEP> 54 <SEP> 1 <SEP> 44 <SEP>
<Tb>
Table 1
The binder used is a 10/25 bitumen, penetration 17, ball and ring 62.2 ° C, used at a rate of 6 parts per 100 parts of aggregates by weight The amount of gilsonite represents 15 parts per 100 parts of bitumen by weight, ie 0.84% by weight relative to the total of the mix.

La courbe B est relative à une composition semblable, l'additif étant supprimé.Curve B relates to a similar composition, the additive being removed.

On voit que les deux produits ont au départ une compacité d'environ 82%, mais qu'à 200 girations la compacité de l'enrobé selon l'invention atteint pratiquement 100% alors que celle de l'enrobé sans additif n'est que de 94% environ.It can be seen that the two products initially have a compactness of approximately 82%, but that at 200 girs the compactness of the mix according to the invention reaches almost 100% whereas that of the mix without additive is only about 94%.

Pour le même enrobé selon l'invention, on a mesuré un module complexe de 20240 MPa à 150 C et 10 Hz, avec une compacité moyenne de 98,8%.For the same mix according to the invention, a complex module of 20240 MPa was measured at 150 C and 10 Hz, with an average compactness of 98.8%.

L'essai de fatigue en flexion alternée à 100 C et 25 Hz après compactage fort a donné les résultats indiqués au tableau 2

The alternating flexural fatigue test at 100 C and 25 Hz after strong compaction gave the results shown in Table 2

<tb> déformation <SEP> nombre <SEP> de <SEP> cycles <SEP> écart-type
<tb> 300.l0-6 <SEP> 32 <SEP> 500 <SEP> 0,57
<tb> 200.10-6 <SEP> 273 <SEP> 200 <SEP> 0,57
<tb> 150.10-6 <SEP> 1 <SEP> 689 <SEP> 300 <SEP> 0,38
<tb>
Tableau 2
La déformation admissible à 106 cycles est de 162.10-6, au lieu de 90 à 100.10-6 pour une grave bitume 0/20 classique conforme à la directive.<tb> deformation <SEP> number <SEP> of <SEP> cycles <SEP> standard deviation
<tb> 300.l0-6 <SEP> 32 <SEP> 500 <SEP> 0.57
<tb> 200.10-6 <SEP> 273 <SEP> 200 <SEP> 0.57
<tb> 150.10-6 <SEP> 1 <SEP> 689 <SEP> 300 <SEP> 0.38
<Tb>
Table 2
The allowable deformation at 106 cycles is 162.10-6, instead of 90 to 100.10-6 for a severe 0/20 conventional bitumen compliant with the directive.

A l'essai d'orniérage, on a obtenu pour les enrobés selon l'invention une profondeur d'ornière ne dépassant pas 5% de l'épaisseur mise en oeuvre, au lieu de 10% environ pour les enrobés classiques.In the rutting test, the mixes according to the invention obtained a rut depth not exceeding 5% of the thickness used, instead of 10% for conventional mixes.

Le tableau 3 est relatif aux résultats de l'essai DURIEZ pour 6 enrobés correspondant à 3 mélanges de base granu

Table 3 relates to the results of the DURIEZ test for 6 mixes corresponding to 3 granular base mixtures

<tb> Mélange <SEP> de <SEP> base <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> gilsonite <SEP> non <SEP> oui <SEP> non <SEP> oui <SEP> non <SEP> oui <SEP>
<tb> Rc <SEP> (MPa) <SEP> 11 <SEP> 16 <SEP> 15 <SEP> 21 <SEP> 9 <SEP> 16 <SEP>
<tb> Ri <SEP> (MPa) <SEP> 10 <SEP> 19 <SEP> 13 <SEP> 20 <SEP> 8 <SEP> 15
<tb>
Tableau 3
Le mélange de base 1 est une grave bitume 0/20 comprenant en poids 6 parties de liant élastomère pour 100 parties de granulats. le liant élastomère est un bitume de classe 35/50 additionné de 2,5% en poids d'élastomère styrène-buta diène-styrène. Le mélange 2 est un béton bitumineux 0/20 comprenant du bitume dur 10/25, ce liant étant utilisé dans la même proportion que celui du mélange 1. Le mélange 3 est un béton bitumineux 0/14 comprenant en poids 5,8 parties de bitume 60/70 pour 100 parties de granulats.<tb><SEP> Blend of <SEP> base <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> gilsonite <SEP> no <SEP> yes <SEP> no <SEP> yes <SEP> no <SEP> yes <SEP>
<tb> Rc <SEP> (MPa) <SEP> 11 <SEP> 16 <SEP> 15 <SEP> 21 <SEP> 9 <SEP> 16 <SEP>
<tb> Ri <SEP> (MPa) <SEP> 10 <SEP> 19 <SEP> 13 <SEP> 20 <SEP> 8 <SEP> 15
<Tb>
Table 3
The base mixture 1 is a 0/20 heavy bitumen comprising by weight 6 parts of elastomeric binder per 100 parts of aggregates. the elastomeric binder is a 35/50 grade bitumen supplemented with 2.5% by weight of styrene-butadiene-styrene elastomer. The mixture 2 is a 0/20 bituminous concrete comprising 10/25 hard bitumen, this binder being used in the same proportion as that of the mixture 1. The mixture 3 is a 0/14 bituminous concrete comprising by weight 5.8 parts of bitumen 60/70 per 100 parts of aggregates.

Ces trois mélanges de base ont été essayé sans gilsonite et avec 15 parties en poids de gilsonite pour 100 parties de liant.These three basic blends were tried without gilsonite and with 15 parts by weight of gilsonite per 100 parts of binder.

Rc et Ri représentent respectivement la résistance mécanique mesurée par l'essai DURIEZ à sec à 180 C et après immersion dans l'eau.Rc and Ri respectively represent the mechanical strength measured by the DURIEZ dry test at 180 C and after immersion in water.

On constate que l'additif de l'invention apporte une amélioration très sensible dans tous les cas. It is found that the additive of the invention provides a very significant improvement in all cases.

Claims

claims

A process for the preparation of a bituminous mix by hot kneading aggregates with a bituminous binder, characterized in that, before the granules are brought into contact with the binder, they are mixed with a pulverized additive comprising a mineral fraction formed of silicate miscrocopic grains and an organic fraction based on very high molecular weight hydrocarbons containing by weight 50 to 80% of asphaltenes and 2 to 5% of nitrogen compounds.

2. Method according to claim 1, characterized in that the additive has the following properties

Softening temperature ....... 160 - 180 C

Specific weight .................... 1 to 1.1 g / cm

Penetration at 25 C 100 g 5 s ....... 0

Flash point ........................ 315 C

Black color.

3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the additive is gilsonite.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the weight of the binder to the weight of aggregates is between 4% and 7%.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the kneading of the granulate with the binder is carried out at a temperature between about 170 and 1800 C.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additive is carried out at a rate of about 0.5 to 1.5% by weight relative to the total mass of the mix.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when implemented under the conditions defined by the SETRA-L.C.P.C recommendation.

November 1985 on the realization of semi-grained bituminous concrete surface layers, it leads to a reduction of the volume of voids, as determined according to the same recommendation, in a ratio between 0.5 and 0.7 with respect to the value obtained without said additive.

8. Bituminous mix obtained by the process according to one of the preceding claims.

9. Coating according to one of claims 7 and 8, characterized in that it has a complex module at 150 C and 10 Hz greater than about 20000 MPa.

10. Coating according to one of claims 7 to 9, characterized in that its deformation admissible to 106 cycles, the alternating flexural fatigue test at 100 C and 25 Hz after strong compaction, is greater than 160.10-6 about .