FR2721952A1 - ASPHALT COULE ARME - Google Patents
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Abstract
L'invention a trait au domaine des asphaltes coulés.L'asphalte coulé armé selon l'invention, du type comprenant un liant constitué de bitume, de filler, de sable et de gravier, obtenu par mélangeage à chaud entre 200 et 250deg.C environ, est essentiellement caractérisé par le fait que sa formulation renferme de O,1 à 2 % en poids par rapport au liant de fibres de verre courtes dont l'ensimage présente un ramollissement aux températures de mélangeage du liant, de manière à libérer les fils constitutifs desdites fibres.Application à la réalisation de revêtements d'étanchéité et de voirie.The invention relates to the field of mastic asphalt. The reinforced mastic asphalt according to the invention, of the type comprising a binder consisting of bitumen, filler, sand and gravel, obtained by hot mixing between 200 and 250deg. approximately, is essentially characterized by the fact that its formulation contains 0.1 to 2% by weight relative to the binder of short glass fibers, the size of which exhibits softening at the mixing temperatures of the binder, so as to release the strands constituting said fibers.Application to the production of waterproofing and road coverings.
Description
La présente invention concerne des formulationsThe present invention relates to formulations
d'asphalte coulé et armé au moyen d'une charge permet- poured and reinforced asphalt by means of a charge
tant d'améliorer certaines propriétés mécaniques, notamment à basse température. L'invention couvre en outre des applications desdites formulations sous forme both improve certain mechanical properties, especially at low temperatures. The invention further covers applications of said formulations in the form
de revêtements.coatings.
On sait que les asphaltes coulés sont constitués de mélanges à chaud de bitume, de filler, de We know that mastic asphalts are made up of hot mixtures of bitumen, filler,
sable et de gravier, dans des proportions qui carac- sand and gravel, in proportions that character-
térisent l'application à laquelle on les destine, par exemple étanchéité de bâtiment, étanchéité de parking ou de pont, ou simplement couche de roulement de voirie. Les asphaltes coulés sont mis en oeuvre par cherish the application for which they are intended, for example building waterproofing, parking or deck waterproofing, or simply road surface layer. Poured asphalts are used by
coulage à chaud et usuellement sans aucune armature. hot pouring and usually without any reinforcement.
On a cependant recherché un supplément de per- However, we looked for additional per-
formance mécanique par utilisation d'armatures, telles qu'un tissu de verre, un voile de verre ou une grille de verre, voire un grillage métallique, une telle technique connue ayant été mise en oeuvre par divers utilisateurs. Cependant, l'effet d'armature ainsi obtenu s'exerce sensiblement dans un seul plan, interdisant d'obtenir des propriétés homogènes qui seraient notamment demandées dans le cas de revêtements soumis à des contraintes mécaniques aux basses températures. Par ailleurs, des charges de fibres de verre ont été incorporées à des enrobés, mais uniquement dans un but de renforcement du maintien entre eux des gravillons formant la masse essentielle dudit enrobé, qui est un matériau de formulation très différente de celle des asphaltes coulés et qui est mis en oeuvre par compactage au lieu d'être mis en oeuvre par coulage comme les asphaltes coulés. La présente invention vise donc à remédier aux mechanical training by the use of reinforcements, such as a glass cloth, a glass veil or a glass grid, or even a metallic mesh, such a known technique having been used by various users. However, the reinforcement effect thus obtained is exerted substantially in a single plane, preventing the obtaining of homogeneous properties which would in particular be required in the case of coatings subjected to mechanical stresses at low temperatures. Furthermore, fillers of glass fibers have been incorporated into asphalt, but only for the purpose of strengthening the retention between them of gravel forming the essential mass of said asphalt, which is a material of formulation very different from that of poured asphalt and which is implemented by compaction instead of being implemented by pouring like poured asphalts. The present invention therefore aims to remedy the
inconvénients ci-dessus, la fournissant des formu- disadvantages above, providing the formu-
lations d'asphaltes coulés comprenant une armature produisant ses effets dans presque toutes les directions au lieu de les produire uniquement dans une direction parallèle au revêtement, produisant ses effets dans toute la masse du revêtement au lieu de les produire uniquement dans un seul plan et conférant notamment aux asphaltes une meilleure tenue au poinçonnement à chaud sans nécessiter d'incorporation lations of mastic asphalts comprising a reinforcement producing its effects in almost all directions instead of producing them only in a direction parallel to the coating, producing its effects throughout the mass of the coating instead of producing them only in a single plane and imparting especially with asphalts better resistance to hot punching without the need for incorporation
d'un durcisseur, tout en améliorant les caractéristi- hardener, while improving the characteristics
ques de maintien d'élasticité aux basses températures, convenant en particulier à la réalisation de maintenance of elasticity at low temperatures, particularly suitable for carrying out
revêtements étanches.waterproof coatings.
Conformément à l'invention, une formulation d'asphalte coulé, comprenant un liant constitué de bitume, de filler, de sable et de gravier obtenu par mélangeage à chaud entre 200 et 250 C environ, renferme de O,1 à 2% en poids par rapport au liant de fibres de According to the invention, a poured asphalt formulation comprising a binder consisting of bitumen, filler, sand and gravel obtained by hot mixing between 200 and 250 C approximately, contains from 0.1 to 2% by weight. compared to the fiber binder
verre courtes dont l'ensimage est susceptible de pré- short glasses whose size is likely to pre-
senter un ramollissement aux températures de mélangeage du liant, de manière à libérer les fils constitutifs feel a softening at the binder mixing temperatures, so as to release the constituent wires
des fibres.fibers.
De façon avantageuse, les fibres de verre pré- Advantageously, the glass fibers pre-
sentent une longueur d'environ 25 mm pour un diamètre d'environ 24g et sont constituées d'au moins 10 fils élémentaires. feel a length of about 25 mm for a diameter of about 24 g and consist of at least 10 elementary wires.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- Other features and advantages of the
vention ressortiront mieux de la description qui va vention will emerge better from the description which goes
suivre, faite en regard des dessins annexés sur les- follow, made next to the attached drawings on the-
quels:which:
la figure 1 représente un graphique traction- Figure 1 shows a traction-
rupture comparatif de quatre formulations d'asphalte coulé; comparative break of four mastic asphalt formulations;
la figure 2 représente un graphique traction- Figure 2 shows a traction-
rupture comparatif de deux formulations dont l'indenta- comparative break of two formulations whose indenta-
tion est différente; la figure 3 représente un graphique comparatif de l'indentation en fonction de la teneur en bitume /50 dans le liant total de formulations selon l'invention; et la figure 4 représente un graphique comparatif de l'indice de maniabilité en fonction de la teneur en bitume selon la figure 3. La Demanderesse a déterminé au cours de ses travaux que l'effet d'armature s'exerçant dans presque toutes les directions et s'exerçant dans toute la masse du revêtement est obtenu au moyen des fils élémentaires d'une charge de fibres de verre courtes, c'est-à-dire d'une longueur comprise entre 12 et 50 mm, de préférence de 25 mm, et composées chacune d'au moins 10 fils élémentaires qui assurent l'effet d'homogénéité recherché. Toutefois, la libération de ces fils élémentaires au sein du liant à sa température de mélangeage comprise entre 200 et 250 C nécessite un tion is different; FIG. 3 represents a comparative graph of the indentation as a function of the bitumen content / 50 in the total binder of formulations according to the invention; and FIG. 4 represents a comparative graph of the workability index as a function of the bitumen content according to FIG. 3. The Applicant has determined in the course of its work that the reinforcement effect being exerted in almost all directions and acting throughout the mass of the coating is obtained by means of the elementary wires of a filler of short glass fibers, that is to say of a length between 12 and 50 mm, preferably 25 mm , and each composed of at least 10 elementary wires which ensure the desired homogeneity effect. However, the release of these elementary threads within the binder at its mixing temperature of between 200 and 250 C requires a
ensimage se ramollissant dans cette gamme de températu- size softening in this temperature range
res, ce qui n'est pas le cas par exemple des fibres de verre destinées à l'isolation thermique. Compte tenu de ces impératifs, y-compris ceux influençant le prix de revient et la facilité de mise en oeuvre, la Demanderesse a défini un type de fibre qui se trouve proche de certaines fibres textiles, dont un exemple est constitué par celles mises dans le commerce sous l'appellation VETROTEX, notamment la qualité dite res, which is not the case for example of glass fibers intended for thermal insulation. Given these imperatives, including those influencing the cost price and the ease of implementation, the Applicant has defined a type of fiber which is close to certain textile fibers, an example of which is those used in the trade under the name VETROTEX, in particular the so-called quality
P 103/25 qui correspond sensiblement aux caractéristi- P 103/25 which corresponds substantially to the characteristics
ques que la Demanderesse estime nécessaires à l'obten- that the Applicant considers necessary to obtain
tion des propriétés recherchées.tion of the desired properties.
La Demanderesse a constaté que l'adjonction de ce type de fibres de verre dans le mélange d'asphalte The Applicant has found that the addition of this type of glass fiber in the asphalt mixture
coulé donne au produit fini une amélioration surpre- poured gives the finished product a surprising improvement
nante des caractéristiques mécaniques, dans des proportions comprises entre 0,1% et 2% du poids total du mélange, la proportion de 0, 2% étant préférée, du fait qu'elle confère les avantages mécaniques sans of mechanical properties, in proportions of between 0.1% and 2% of the total weight of the mixture, the proportion of 0.2% being preferred, since it confers mechanical advantages without
réduire la maniabilité du produit à mettre en oeuvre. reduce the workability of the product to be used.
A indentation égale, les caractéristiques de traction à froid sont nettement améliorées, comme il ressort du graphique de la figure 1 o l'on a porté en abscisses l'allongement en dixièmes du pourcentage d'allongement par rapport à la longueur initiale et en With equal indentation, the cold traction characteristics are clearly improved, as is apparent from the graph in FIG. 1 where the elongation has been plotted on the abscissa in tenths of the percentage of elongation relative to the initial length and in
ordonnées la force de traction en centaines de Newtons. ordered the tensile force in hundreds of Newtons.
De manière connue en soi, l'essai est effectué à vitesse de traction constante de lmm/mn. Selon le graphique de la fig. 1, les courbes de traction-rupture In a manner known per se, the test is carried out at a constant tensile speed of 1 mm / min. According to the graph in fig. 1, the tensile-breaking curves
ont été obtenues à -10 C pour une formulation étanchéi- were obtained at -10 ° C for a waterproof formulation-
té avec ou sans fibres et dans deux cas d'indentation, à savoir: courbes 1 et 2 sans fibres, indentations respectives IdA 10 et 25, courbes 3 et 4 avec 0,2% de tee with or without fibers and in two cases of indentation, namely: curves 1 and 2 without fibers, respective indentations IdA 10 and 25, curves 3 and 4 with 0.2% of
fibres, mêmes indentations respectives. Les formula- fibers, same respective indentations. The formulas
tions avec fibres ont des paliers d'allongement inté- with fibers have internal elongation stages
ressants (3, 4) alors que les formulations sans fibre strong (3, 4) while fiber-free formulations
donnent des ruptures fragiles (1, 2). give fragile ruptures (1, 2).
Il y a également lieu de noter que, à dosage égal de bitume, l'adjonction de fibres, même en faible quantité, réduit l'indentation, c'est-à-dire améliore la résistance au poinçonnement du produit fini. Ainsi, le graphique de la figure 2, dont les axes de coordonnées ont les mêmes unités que sur la figure 1, montre que pour une quantité de fibres très faible de 0,1% les diagrammes traction-rupture sont à peu près équivalents alors que l'indentation est profondément modifiée par la présence des fibres: 51 sans fibres (courbe 5) et seulement 38 avec fibres (courbe 6), ces It should also be noted that, with an equal dosage of bitumen, the addition of fibers, even in small quantities, reduces the indentation, that is to say improves the puncture resistance of the finished product. Thus, the graph in FIG. 2, whose coordinate axes have the same units as in FIG. 1, shows that for a very small quantity of fibers of 0.1% the tensile-breaking diagrams are roughly equivalent whereas the indentation is profoundly modified by the presence of fibers: 51 without fibers (curve 5) and only 38 with fibers (curve 6), these
essais ayant été conduits à -10 C. tests having been conducted at -10 C.
L'adjonction de fibres de verre courtes permet donc, en déterminant la proportion convenable eu égard The addition of short glass fibers therefore makes it possible, by determining the appropriate proportion having regard
à l'usage auquel on destine le produit fini, de régler les caractéristiques en traction à froid et les carac- for the use for which the finished product is intended, to adjust the characteristics in cold traction and the characteristics
téristiques en indentation aux températures positives.35 Pour les revêtements de parking en particulier, il est souhaitable d'avoir à froid une bonne résistance à la traction et un allongement avant rupture appréciable, pour éviter les claquages au froid. Il est souhaitable aussi, aux températures positives, d'avoir une bonne résistance au poinçonnement pour éviter le marquage Indentation temperatures at positive temperatures. 35 For parking surfaces in particular, it is desirable to have good cold tensile strength and appreciable elongation before breaking, to avoid cold breakdown. It is also desirable, at positive temperatures, to have a good resistance to punching to avoid marking.
profond des pneus des véhicules en stationnement. deep tires of parked vehicles.
Usuellement, on améliore la résistance au poin- Usually, the resistance to the point is improved.
çonnement pour les températures positives par adjonc- specifically for positive temperatures by adj-
tion d'un bitume dit "bitume durcisseur" en plus du bitume 40/50. La fraction du bitume durcisseur, de grade 105/6, varie suivant les cas d'application, de % à 35% du poids total du liant. Or le coût de ce bitume durcisseur est de presque cinq fois le bitume usuel 40/50. Le coût total du liant est donc multiplié par 1,4 ou 2,4 suivant les cas d'application, ce qu'il faut consentir pour des revêtements de parking qui ne poinçonnent pas. De plus, ce bitume durcisseur a l'inconvénient de raidir et fragiliser le produit fini à froid, la dureté souhaitée aux températures positives tion of a bitumen called "hardening bitumen" in addition to the bitumen 40/50. The fraction of hardening bitumen, grade 105/6, varies depending on the application, from% to 35% of the total weight of the binder. The cost of this hardening bitumen is almost five times the usual 40/50 bitumen. The total cost of the binder is therefore multiplied by 1.4 or 2.4 depending on the application, which must be agreed for parking surfaces that do not puncture. In addition, this hardener bitumen has the disadvantage of stiffening and weakening the cold finished product, the hardness desired at positive temperatures
ayant pour contre-partie une fragilité à froid. having for cons a brittleness when cold.
De façon assez usuelle, lorsqu'on ne veut pas utiliser le bitume 105/6 on utilise un bitume 20/30 stocké dans une citerne chauffante, qu'on introduit dans le pétrin par pompage en plus de l'introduction du bitume 40/50. On s'oblige alors à disposer sur l'installation de la possibilité de stocker en citerne chauffante deux bitumes différents et à supporter les Quite usually, when we do not want to use bitumen 105/6 we use bitumen 20/30 stored in a heating tank, which is introduced into the kneader by pumping in addition to the introduction of bitumen 40/50 . We are therefore obliged to have on the installation the possibility of storing in heating tank two different bitumens and to support the
coûts afférents à ce bi-stockage. L'inconvénient rhéo- costs related to this bi-storage. The rheo- disadvantage
logique est le même que précédemment, à savoir que l'obtention de la dureté souhaitée aux températures logic is the same as before, namely that obtaining the desired hardness at temperatures
positives a pour contrepartie une fragilité à froid. positive has for counterpart a cold fragility.
L'adjonction de fibres de verre courtes, dans The addition of short glass fibers, in
des proportions appropriées, permet au contraire d'ob- appropriate proportions, on the contrary allows
tenir à chaud une bonne résistance au poinçonnement, tout en préservant une élasticité suffisante à froid et ceci sans utiliser le bitume durcisseur: il y a là une économie de matière appréciable, car pour une proportion de fibres de verre P 103/25 d'environ 0,1% l'incidence sur le produit fini est sensiblement sept fois inférieure à celle qui serait due à la présence keep hot a good punching resistance, while preserving a sufficient elasticity when cold and this without using the hardening bitumen: there is an appreciable saving of material, because for a proportion of glass fibers P 103/25 of approximately 0.1% the impact on the finished product is significantly seven times lower than that which would be due to the presence
d'environ 2% de bitume durcisseur.about 2% of hardener bitumen.
Par ailleurs, en ce qui concerne l'économie de fabrication, il y a lieu de noter que le bitume durcisseur 105/6 est solide à température ambiante. Il est livré par fûts métalliques qui doivent être stockés, manutentionnés, puis découpés pour extraire le produit qui est ensuite débité à la masse, puis pesé Furthermore, with regard to the manufacturing economy, it should be noted that the hardener bitumen 105/6 is solid at room temperature. It is delivered by metal drums which must be stored, handled, then cut to extract the product which is then cut to the mass, then weighed
avant d'être introduit dans les pétrins. before being introduced into the mixers.
Avec les fibres de verre selon l'invention toutes ces opérations sont éliminées, de même que sont éliminés tous les coûts et inconvénients afférents à un éventuel bi-stockage des bitumes chauds. En effet, l'introduction dans le mélange est effectué en vidant directement le nombre de sacs de fibres nécessaires With the glass fibers according to the invention, all these operations are eliminated, as are all the costs and drawbacks relating to a possible dual storage of hot bitumens. Indeed, the introduction into the mixture is carried out by directly emptying the number of bags of fibers necessary
dans le pétrin.in trouble.
On constate d'ailleurs que l'introduction des fibres directement dans la goulotte de vidange du pétrin au moment du chargement du camion locomalaxeur de transport est un moyen simple et commode. La dispersion des fibres dans l'asphalte coulé se fait très bien grâce aux turbulences de l'opération de chargement et elle s'améliore encore par le malaxage It is also noted that the introduction of the fibers directly into the kneading chute of the kneading machine at the time of loading the locomax transport truck is a simple and convenient means. The dispersion of the fibers in the poured asphalt is very good thanks to the turbulence of the loading operation and it is further improved by mixing
qui continue pendant le transport.which continues during transport.
Pour arriver à établir les meilleures formula- To arrive at establishing the best formulas-
tions selon l'invention, la Demanderesse a déterminé according to the invention, the Applicant has determined
les dosages ayant les effets recherchés tout en présen- the dosages having the desired effects while presenting
tant une bonne maniabilité à la mise en oeuvre. both good handling at implementation.
Les graphiques des figures 3 et 4 résument les résultats obtenus. Sur ces graphiques, on a porté en abscisses selon une échelle linéaire le pourcentage de bitume 40/50 dans le liant total pouvant comprendre un bitume durcisseur 105/6, ledit liant total représentant 14% ou 16% en poids du produit final, comme ce sera mieux expliqué ci-après. Sur le graphique de la figure 3, on a porté en ordonnées suivant une échelle logarithmique l'indentation Wilson W et l'on a figuré The graphs in Figures 3 and 4 summarize the results obtained. On these graphs, we have plotted on the abscissa on a linear scale the percentage of bitumen 40/50 in the total binder which may comprise a hardening bitumen 105/6, said total binder representing 14% or 16% by weight of the final product, as will be better explained below. On the graph of FIG. 3, the Wilson W indentation has been plotted on the ordinate on a logarithmic scale and we have figured
les deux valeurs min et max de la fourchette usuelle. the two min and max values of the usual range.
On a obtenu les courbes suivantes: - courbe 7, correspondant à 16% de liant total et à 0% de fibres; - courbe 8, correspondant à 16% de liant total et à 0,2% de fibres; et, par comparaison: - courbe 9, correspondant à 15% de liant total et à 0% de fibres; - courbe 10, correspondant à 14% de liant total et à 0% The following curves were obtained: - curve 7, corresponding to 16% of total binder and to 0% of fibers; - curve 8, corresponding to 16% of total binder and to 0.2% of fibers; and, by comparison: - curve 9, corresponding to 15% of total binder and to 0% of fibers; - curve 10, corresponding to 14% of total binder and to 0%
de fibres.fiber.
Les courbes 7 et 8 sont les plus intéressantes à comparer: on constate que la courbe 8 indique une indentation réduite et toujours située dans la four- chette usuelle 20/80, même quand il n'y a plus de bitume durcisseur (teneur en bitume 40/50 égale à 100% du liant total). On constate également que la courbe 8 indique une très bonne maniabilité même quand il n'y a25 plus de durcisseur (teneur en 40/50 égale à 100%). Dans ce dernier cas la maniabilité est au voisinage du maximum de la fourchette usuelle. Ces résultats démontrent que les formulations (8) à 16% de liant total et à 0,2% de fibres sont Curves 7 and 8 are the most interesting to compare: we see that curve 8 indicates a reduced indentation and always located in the usual range 20/80, even when there is no longer any hardening bitumen (bitumen content 40/50 equal to 100% of the total binder). It can also be seen that curve 8 indicates very good handling even when there is no longer any hardener (40/50 content equal to 100%). In the latter case the maneuverability is in the vicinity of the maximum of the usual range. These results demonstrate that the formulations (8) with 16% total binder and 0.2% fiber are
performantes et que le bitume durcisseur n'est pas nécessaire pour obtenir le résultat recherché. and that hardening bitumen is not necessary to obtain the desired result.
Sur le graphique de la figure 4, comprenant en abscissesles mêmes unités que sur la figure 3, on a porté en ordonnées selon une échelle logarithmique la35 maniabilité Xm obtenue selon la méthode Bernard- Brunel normalisée. On a également figuré les valeurs de la fourchette usuelle min-max. Sur ce graphique, les courbes 11, 12, 13, 14 correspondent respectivement aux formulations des courbes 7, 8, 9, 10. Il ressort clairement des deux diagrammes des fig. 3 et 4 que la formulation donnant les courbes 8 et 12, notamment à On the graph of FIG. 4, comprising the same units on the abscissa as in FIG. 3, the workability Xm obtained according to the standardized Bernard-Brunel method is plotted on the ordinate on a logarithmic scale. The values of the usual min-max range have also been shown. On this graph, the curves 11, 12, 13, 14 correspond respectively to the formulations of the curves 7, 8, 9, 10. It is clear from the two diagrams of FIGS. 3 and 4 as the formulation giving curves 8 and 12, in particular to
% de bitume 40/50 dans le liant, est particulière- % of bitumen 40/50 in the binder, is particular-
ment avantageuse.advantageous.
Les formulations selon l'invention peuvent être appliquées avec succès pour des revêtements d'étanchéité monocouche de type asphalte sablé, dans les sites o l'écart annuel entre les maxima et minima de température est très important. Par ailleurs, lesdites formulations sont particulièrement utiles pour réaliser la première couche en asphalte pur des revêtements bi-couches connus en soi et destinés aux The formulations according to the invention can be successfully applied for single-layer waterproofing coatings of the sand asphalt type, in sites where the annual difference between the maximum and minimum temperature is very large. Furthermore, said formulations are particularly useful for producing the first layer of pure asphalt of bi-layer coatings known per se and intended for
parkings ou aux ouvrages d'art, étant entendu que pour ces revêtements la deuxième couche en asphalte gravillonné ne peut pas être armée car, pendant le20 brassage à chaud, les chocs des gravillons détruiraient les fibres de verre. car parks or structures, it being understood that for these coatings the second layer of gravelled asphalt cannot be reinforced because, during hot brewing, the shocks of the gravel would destroy the glass fibers.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif mais nullement It is understood that the present invention has been described only for explanatory purposes but in no way
limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification25 utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. limitative and that any useful modification25 can be made to it, in particular in the field of technical equivalences, without going beyond its ambit.
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