WO2002066394A1 - Composition pour couche ou sous-couche de roulement - Google Patents

Composition pour couche ou sous-couche de roulement Download PDF

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WO2002066394A1
WO2002066394A1 PCT/FR2002/000629 FR0200629W WO02066394A1 WO 2002066394 A1 WO2002066394 A1 WO 2002066394A1 FR 0200629 W FR0200629 W FR 0200629W WO 02066394 A1 WO02066394 A1 WO 02066394A1
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WO
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composition
composition according
aggregates
hydraulic binder
bitumen
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Application number
PCT/FR2002/000629
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Jean-Marc Dresin
Patrick Guiraud
Claude Stock
Original Assignee
Lafarge S.A.
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/35—Toppings or surface dressings; Methods of mixing, impregnating, or spreading them
    • E01C7/358—Toppings or surface dressings; Methods of mixing, impregnating, or spreading them with a combination of two or more binders according to groups E01C7/351 - E01C7/356
    • 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
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • 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
    • C08L95/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/20—Mixtures of bitumen and aggregate defined by their production temperatures, e.g. production of asphalt for road or pavement applications
    • C08L2555/28—Asphalt produced between 0°C and below 65°C, e.g. cold mix asphalt produced between 0°C and 35°C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives

Definitions

  • the invention relates to a composition making it possible to produce a surface layer or underlayer, in particular for industrial pavements or floors, a process for preparing this composition and its use.
  • a modern wearing course must meet a number of requirements. It must in particular: be able to withstand the aggressions of traffic, that is to say have good grip at different speeds, good smoothness (for good driving comfort), not form ruts under the effect repeated loads, good resistance to fatigue, not very sensitive to aging (effects of water, UN, de-icing salts); - not be noisy; be waterproof to prevent degradation of the lower layers; be easy to manufacture and implement; be economical; - present the minimum risk for site personnel, residents and users; be recyclable; be aesthetic and integrate into the landscape.
  • bituminous concretes of which the most common are thin bituminous concretes (BBM), very thin bituminous concretes (BBTM) and ultra-thin bituminous concretes .
  • These concretes are made up of aggregates, a filler (limestone or lime) and bitumen.
  • French patent No. 1 493 035 relates to a cold bituminous mixture allowing the production of soundproofing screeds or an isophonic laying mortar for floor coverings made at least in part of cement, detergent, emulsion of acid or alkaline bitumen, lime-sand aggregates and / or rice husk ash or any other material suitable does not deteriorate the bituminous mixture.
  • This bituminous mixture does not make it possible to obtain a wearing course having satisfactory performance, such as mechanical strength.
  • the final mixture must always be prepared according to a two-step process.
  • European patent application No. 380 704 relates to a mixture comprising aggregates, an asphalt emulsion, cement, a mineral hydraulic material and water.
  • the surfaces of the aggregates are coated with asphalt particles formed by the coalescence of the asphalt emulsion.
  • the mineral hydraulic material as well as the water are present in the interstices between the aggregates.
  • This mixture does not make it possible to obtain a wearing course having satisfactory performance, such as mechanical strength.
  • the final material must always be prepared according to a two-step process.
  • European patent application No. 545,740 relates to a process for double cold treatment of a granular material intended for road engineering. According to this process, a premix of a granular material and a first binder, hydraulic such as cement, or hydrocarbon such as bitumen, is prepared, containing, if necessary, surfactant stabilizing agents, and this premix in kneading members at which a second hydrocarbon or hydraulic binder is added thereto so as to obtain a final mixture which is spread over a roadway under construction. However, this final mixture does not make it possible to obtain a wearing course having satisfactory performance, such as mechanical strength. In addition, it should always be prepared using a two-step process. French patent application No.
  • 2,661,173 relates to a composite binder consisting on the one hand, of an aqueous emulsion of at least one hydrocarbon binder and, on the other hand, of at least one hydraulic binder.
  • This binder must however, absolutely also contain at least one adjuvant intended to control the setting speed of the hydraulic binder in order to obtain a liquid product with a viscosity of less than 1 Pa.s.
  • French patent application No. 2 725 196 proposes a composite concrete for pavements and industrial floors comprising aggregates, a composite binder associating a hydraulic binder and a hydrocarbon binder, water, and one or more additives.
  • the relative volume proportion of the hydraulic binder and the hydrocarbon binder relative to the aggregates is greater than 12%.
  • the concretes cited as examples in this patent application contain small amounts of cement (of the order of 6% by weight relative to the total weight), high water to cement ratios (W / C greater than 0.75) and they involve the use of a cement setting retarder. They therefore do not make it possible to obtain a wearing course having satisfactory performance, such as mechanical strength.
  • the mixed cement-bitumen binder must be prepared separately before the aggregates are introduced, because the mixture of the two binders simultaneously with the aggregates, in the same batch, does not make it possible to obtain a perfectly homogeneous composite concrete whatever or the amount of cement.
  • This international application also relates to a composition for gravels and sands for road foundations, based on hydraulic binder of the dairy type or clincher of cement, Portland or equivalent, containing
  • bitumen emulsion 0.5 to 6% by weight of the bitumen emulsion.
  • this international application also relates to the use of the emulsion in particular for the formulation of a composition for hot-mix substitute cold products for road wearing courses or road and surface layers, this composition possibly containing a hydraulic binder which may be a Portland cement or equivalent, a aluminous cement or calcium sulphate, as well as mineral fillers such as aggregates, sand or silica.
  • a hydraulic binder which may be a Portland cement or equivalent, a aluminous cement or calcium sulphate, as well as mineral fillers such as aggregates, sand or silica.
  • the subject of the invention is therefore a composition comprising an unmodified bitumen emulsion, a hydraulic binder, aggregates and optionally water, and being characterized in that: its content C1 of hydraulic binder is between 12% and 30 % by weight relative to the weight of all the dry constituents of the composition; the ratio RI of the sum of the volumes of bitumen and hydraulic binder to the volume of aggregates is between 20% and 150%; and the unmodified bitumen emulsion comprises at least one nonionic surfactant.
  • This composition does not give rise to any flocculation of the unmodified bitumen emulsion when the constituents are mixed.
  • the concrete obtained after its hydraulic setting and hardening satisfies all the performances required for a road wearing course.
  • composition according to the invention can be produced: - either by a ready-to-use concrete batching plant, according to the conventional concrete manufacturing procedure, in a single step, and be delivered to construction sites like conventional concrete and within the same deadlines as the latter by means of trucks dumpers or dump trucks,
  • the invention also relates to a process for the preparation of a composition according to the invention, in which the hydraulic binder, the bitumen emulsion, the aggregates and optionally the water are mixed in a single step. This process therefore has the advantage of comprising only one step.
  • Another object of the invention is a concrete obtained by hydraulic setting and hardening of the composition according to the invention.
  • Another subject of the invention is also the use of the concrete composition according to the invention for producing a wearing course.
  • Yet another object of the invention is a process for manufacturing a wearing course comprising the application of a composition according to the invention, the hydraulic setting of the composition and its hardening.
  • composition according to the invention therefore has a content C1 of hydraulic binder of between 12% and 30% by weight relative to the weight of all the dry constituents of the composition.
  • dry constituents all of the dry elements of the formulation, excluding bitumen, i.e. hydraulic binders and aggregates.
  • the ratio RI of the sum of the volumes of bitumen and hydraulic binder to the volume of aggregates is between 20% and 150%.
  • the hydraulic binder has a density of 3150 kg / m 3 ; - bitumen has a density of 1050 kg / m 3 ; the aggregates have a density of 2650 kg / m 3 .
  • the aggregates are generally fillers, sands or aggregates.
  • fillers is meant aggregates with an average diameter of less than about 80 ⁇ m.
  • the sands are aggregates with an average diameter of between approximately 0 and 4 mm.
  • the aggregates have an average diameter greater than approximately 4 mm, and preferably less than 20 mm.
  • the aggregates used in the invention are those commonly used by those skilled in the art, such as siliceous, limestone, silico-limestone, granitic aggregates, eruptive rocks, calcareous, siliceous or granitic fillers, siliceous sands, limestone, granite, etc.
  • the aggregates may possibly be recovery aggregates obtained after operations carried out on pavements such as milling, etc.
  • compositions according to the invention do not need to contain fibers.
  • properties sought for a high-quality wearing course resilience, flexibility, impact resistance, bending resistance
  • compositions according to the invention without fibers. This facilitates the implementation of the material (the fibers are often difficult to disperse) and also adds an economic advantage.
  • the fiber content is less than 0.2% by volume relative to the total volume of the hydraulic binder, of the bitumen emulsion, of the aggregates, of water and if necessary other adjuvants.
  • the hydraulic binder generally consists of at least one hydraulic binder chosen from the group consisting of Portland cements or equivalent, with or without secondary constituents, cements based on slag, aluminous cements, hydraulic road binders, clinkers of crushed cement, as well as their mixture with pozzolanic materials such as, for example, slag, fly ash or silica fumes
  • bitumen emulsion comprises an unmodified bitumen.
  • modified bitumens that is to say mixed with rubbers or high thermoplastic polymers
  • the bitumens of the invention do not need to be modified using polymers, which has a great economic advantage, since the formulations according to the invention have excellent rut resistance even without bitumen amended.
  • at least one unmodified bitumen chosen from bitumens emulsifiable at atmospheric pressure is used.
  • the unmodified bitumen is chosen from the group consisting of quality bitumens with a penetration index (expressed in tenths of millimeters of penetration according to standard NF-T-66-004) between 40 and 220, the bitumen of deasphalted quality, bitumen of synthetic quality, distillation bitumen, blown bitumen, semi-blown bitumen, mixtures of these bitumens together and these blends plasticized with polymers
  • Non-bitumen emulsion -modified further comprises at least one nonionic surfactant so as to reduce the risk of flocculation.
  • composition according to the invention can also comprise various adjuvants used by those skilled in the art in mortars and concretes based on hydraulic binders, such as accelerators, retarders, plasticizers, superplasticizers, water repellents, etc.
  • the water / hydraulic binder (W / C) mass ratio is at most equal to 0.7.
  • the mass ratio W / C is generally greater than 0.4, preferably between 0.43 and 0.7.
  • the mass ratio W / C is generally less than 0.4, preferably less than or equal to 0.35.
  • the composition for concrete according to the invention has a content C1 of hydraulic binder of between 13 and 25% by weight relative to the weight of all the dry constituents of the composition, and the ratio RI of the sum of the volumes of bitumen and hydraulic binder to the volume of aggregates is between 25 and 70%.
  • the bitumen emulsion is similar to that described in international application No. WO 00/004096, that is to say that it comprises, expressed as percentages by weight total emulsion:
  • nonionic surfactant consisting of at least one nonionic surfactant chosen from the group consisting of copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, the epoxidized ethoxylated and / or propoxylated surfactants, and polyvinyl alcohols with a molecular weight between 10,000 and 150,000, as well as ethoxylated fatty alcohols.
  • constituents of this emulsion in particular, bitumen, surfactant, thickener and defoamer can therefore be chosen from those described in this international application No. WO 00/004096.
  • Such an emulsion can advantageously be used in formulations containing high contents of hydraulic binders, without breaking, in order to be dispersed in a homogeneous manner when mixing with the other ingredients and not to pose problems of rheology.
  • composition according to the invention has the double advantage of being able to be prepared cold and according to a process comprising only one step.
  • the process then consists simply in mixing the ingredients, namely, the hydraulic binder, the bitumen emulsion, the aggregates and the water, generally in a mixer.
  • composition then being transported like ready-mixed concrete, by means of a dump truck or mixer truck, at its place of use, where it will be implemented cold with the conventional means used in public works.
  • preparation of the composition according to the invention can also be carried out in a cold mix plant using, for example, a worm mixer and delivered to the site by means of dump trucks.
  • an advantageous characteristic of the composition according to the invention is that, unlike the methods of the prior art, in the composition according to the invention, the rupture of the bitumen emulsion is no longer caused by kneading alone of the emulsion with the aggregates, but it is caused by the slow and considerable reduction in the volume of water which results from the hydration of the cement, since the hydration of the cement consumes a significant amount of water.
  • This rupture coincides with the start of setting and hardening of the cement and does not modify the time required between manufacture and installation. These kinetics are adapted to the implementation times on construction sites.
  • composition according to the invention therefore have the major advantage of being able to be carried out cold, which minimizes the risks for the safety of workers and avoids pollution.
  • the consistency of the composition according to the invention depends on its W / C ratio.
  • the manufacture of a wearing course comprises the application of the composition according to the invention, the hydraulic setting of the composition and its hardening.
  • composition according to the invention has high values of the W / C ratio, it is self-compacting and its application is therefore made by autoplacement.
  • the wearing courses made up of the self-compacting composition according to the invention can therefore be put into service within a short time, generally 2 to 2 hours after installation.
  • the consistency of the concrete composition according to the invention is that of a material to be compacted.
  • the manufacture of a wearing course then involves compaction, which can be carried out with the equipment conventionally used.
  • the wearing courses made up of the composition to be compacted according to the invention (and which are consequently put in place by compaction), can be put into service as soon as the compaction ends.
  • the concrete obtained by curing the composition according to the invention therefore has great flexibility, it does not crack and it has high mechanical strengths, which makes it particularly suitable for use as a wearing course, because the wearing courses are subject to strong and repeated external stresses.
  • bitumens are unmodified bitumens.
  • Example 1 preparation of the emulsion A first EB1 emulsion with 60% of bitumen having the following formulation was prepared: Bitumen 70/100: 60%
  • Copolymer LC 818 C 3 5-s Empilan NP 15 0.5% Kelcocrete K1C 376 0.05% Water qs 100% Bitumen 70/100, available from Shell, is a bitumen of standard quality (penetration 70 at 100 mm).
  • the LC 818 C copolymer is a nonionic surfactant available from the company COGNIS. It is a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide with a molecular weight of approximately 2000.
  • Empilan NP 15 is a nonionic surfactant, a nonylphenol ethoxylated by 15 ethoxy groups.
  • Kelkocrete K1C 376 is a welan gum available from Monsanto. It is a thickener of the polysaccharide type, which prevents sedimentation during storage.
  • the emulsion is produced by maintaining an aqueous phase containing water, the two surfactants and the thickener, with stirring at 60 ° C., then the bitumen melted at 140 ° C. is poured into the aqueous phase stirred with speed of 1000 revolutions per minute.
  • a composition of concrete A of the self-compacting type having the following formulation is cold prepared, using the bitumen emulsion EB1 of Example 1 Aggregates 6 to 10 mm: 80% Portland cement: 20%
  • Aggregates are Porphyry aggregates from the Rivolet quarry.
  • the cement is CEM1 52, 5R from Saint-Pierre-La-Cour, "ppc" means "parts per 100 parts of the aggregate / cement mixture”.
  • the bitumen content alone is therefore 5 ppc.
  • This composition A therefore has a Cl content equal to 20% and an RI ratio equal to 36.8%.
  • Example 3 A composition of concrete B of the type to be compacted having the same formulation as that of Example 2 is prepared cold. Only the W / C ratio is different: it is now 0.32.
  • a bituminous composition C of the state of the art of the BBM type (not containing cement) having the following formulation is prepared hot.
  • test pieces are plates prepared from compositions A, B and C and which have been left to stand for at least 3 days after being molded.
  • test conditions are as follows: size of the plates: 500 mm x 180 mm x 100 mm temperature for carrying out the tests: 60 ° C. tire inflation pressure: 0.6 MPa - force applied to the tire: 5000 N time load: 0.1 s
  • the test piece A self-compacting formulation
  • Test tube B was placed by compaction using a tire compactor.
  • the rutting must, according to the standard (NF P 98-256-1) be less than 10%, that is to say 10 mm for a thickness of 100 mm, after 30,000 cycles of passage of the tire, the test pieces concrete according to the invention A and B are entirely satisfactory.
  • the NF P 98-260-1 standard concerning the determination of the modulus and the loss of linearity imposes a value greater than or equal to 7 GPa.
  • the NF P 98-260-2 standard concerning the complex module imposes a value greater than or equal to 5.4 GPa.
  • the values measured on the concrete test pieces according to the invention are 11 GPa. They are therefore much higher than the minimum required by standards.
  • bitumen emulsions EB2, EB3, EB4, EB5, EB6 and EB7 according to the invention are prepared, having the following formulations:
  • LC 818C Copolymer LC 818 C, from the company Cognis.
  • FA23.20 nonionic surfactant FA23PO, 200E. It is a copolymer with 20 units of ethylene oxide and 23 units of propylene oxide.
  • L T08 non-ionic surfactant Lutensol T08, available from the company BASF. It is an ethoxylated fatty alcohol, with 8 groups of ethylene oxide
  • L XL1400 non-ionic surfactant Lutensol XL 1400, available from the company BASF. It is an ethoxylated propylheptanol, with 14 ethylene oxide groups.
  • RG xanthan gum with the commercial name Rhodopol G, available from the company Rhodia
  • K1C 376 Kelcocrete K1C 376.
  • Bitumen D available from Conoco-Koch, is a bitumen of standard quality and 85/100 mm penetration.
  • Bitumen S available from Shell, is a bitumen of standard quality and 70/100 penetrability
  • Bitumen T available from Petro Canada (Oakville refinery), is a bitumen of standard quality and 160/180 penetrability.
  • the preparation of the aqueous phase is identical to that described for EB1, and the bitumen is heated in the same way as for EB1.
  • - for EB2 the mixtures are brought using pumps in a laboratory colloid mill
  • EB7 the mixtures are brought using pumps in an industrial colloid mill for EB3 to EB6: the operating protocol is the same as that used for the preparation of EB1
  • compositions D and F (outside the invention), G and H (according to the invention) of the type to be compacted having the following formulations are prepared using the EB2 emulsion:
  • Cil cement is a CEM 52.5R from the Lafarge Ciments cement plant, located in Saint Pierre la Cour (France)
  • the slag comes from the Lafarge Ciments grinding station located in Fos sur Mer (France).
  • the filler is a Betocarb P2 limestone filler, from the Tacon quarry (France) and available from the company MEAC.
  • the aggregates and sand P used in D, G and H are porphyry-type aggregates from the Rivolet quarry (France), and available from the company Lafarge Granulats, of particle size classes: 0-2 mm, 4-6 mm and 6-10 mm.
  • the aggregates and the sand used in F are aggregates of the siliceous type, coming from the Challans quarry (France) and available from the company des Sablines Palvadeau, in particle size classes: 0- 4 mm, 4-8 mm and 8 12 mm.
  • Cold compositions are prepared with the bitumen emulsions of Example 8, concrete compositions I, J, K, L, and M according to the invention of the type to be compacted having the following formulations:
  • Cil cement is a CEM 52.5R from the Lafarge Ciments cement plant located in Saint Pierre la Cour (France).
  • Ci2 cement is a CEM 52.5N from the Lafarge Ciments cement plant located in Le Opera (France).
  • Ci3 cement is a CEM 32.5R from the Lafarge Ciments cement plant located in Frangey (France).
  • Ci4 cement is a CEM 42.5N from the Blue Circle cement plant located in Cauldon (England).
  • Ci5 cement is a CEM 52.5N from the Lafarge Ciments cement plant located in Frangey (France).
  • the P aggregates are aggregates or sands of the porphyry type, coming from the quarry of Rivolet (France).
  • the S aggregates are aggregates or sand-limestone type sands, coming from the quarry of Saint Laurent de Mure (France), and available from the company Jean Lefebvre.
  • the aggregates G are aggregates and sands of granite type, coming from the quarry of Mountsorrel (England) and available from the company Lafarge Aggregates.
  • Test pieces are then obtained which satisfy the conditions of the Duriez test and which have satisfactory mechanical strengths.

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Abstract

L'invention concerne une composition permettant de réaliser une couche ou sous-couche de roulement, notamment pour chaussées ou sols industriels. Cette composition comprend une émulsion de bitume non modifié, un liant hydraulique, des agrégats et éventuellement de l'eau, et elle se caractérise en ce que: - sa teneur en C1 en liant hydraulique est comprise entre 12% et 30% en poids par rapport au poids de l'ensemble des constituants secs de la composition; - le rapport R1 de la somme des volumes de bitume et de liant hydraulique sur le volume d'agrégats est compris entre 20% et 150%; - l'émulsion de bitume non-modifié comprend au moins un tensio-actif non ionique. L'invention concerne également un procédé de préparation de cette composition ainsi que son utlisation pour la réalisation d'une couche ou sous-couche de roulement.

Description

COMPOSITION POUR COUCHE OU SOUS-COUCHE DE ROULEMENT
L'invention concerne une composition permettant de réaliser une couche ou sous-couche de roulement, notamment pour chaussées ou sols industriels, un procédé de préparation de cette composition ainsi que son utilisation.
Une couche de roulement moderne doit répondre à un certain nombre d'exigences. Elle doit notamment : être capable de résister aux agressions du trafic, c'est-à-dire avoir une bonne adhérence à différentes vitesses, un bon uni (pour un bon confort de conduite), ne pas former d'ornières sous l'effet de charges répétées, avoir une bonne tenue à la fatigue, être peu sensible au vieillissement (effets de l'eau, des UN, des sels de déverglaçage) ; - ne pas être bruyante ; être étanche pour éviter , la dégradation des couches inférieures ; être facile à fabriquer et à mettre en œuvre ; être économique ; - présenter le minimum de risques pour le personnel du chantier, les riverains et les usagers ; être recyclable ; être esthétique et s'intégrer au paysage.
Les techniques les plus récentes mises en œuvre pour la réalisation de couches de roulement concernent les bétons bitumineux (BB) dont les plus courants sont les bétons bitumineux minces (BBM) , les bétons bitumineux très minces (BBTM) et les bétons bitumineux ultra-minces.
Ces bétons sont constitués de granulats, d'une charge (calcaire ou chaux) et de bitume.
Ces techniques impliquent la préparation de la composition de béton dans une centrale d'enrobage, par malaxage des contituants portés à 150 °C, le transport sur le chantier, la mise en place et le compactage. Elles permettent de réaliser une couche de roulement qui atteint en quelques dizaines de minutes ses performances optimales. Cependant, elles présentent un certain nombre d'inconvénients : elles posent des problèmes de sécurité des travailleurs qui fabriquent et mettent en œuvre des mélanges chauds ; elles provoquent des émanations de vapeurs dangereuses et polluantes pour l'environnement ; elles produisent des poussières et dégagent des odeurs gênantes ; elles forment trop facilement des ornières ; elles sont sensibles à la température et au fluage.
En vue de pallier ces inconvénients et d'améliorer la sécurité du personnel travaillant sur les chantiers, des usagers et des riverains, diverses tentatives ont été menées pour développer des techniques d'enrobés à froid, à base de liants mixtes à base d'émulsions de bitume et de ciment, et répondant aux spécifications et qualités d'usage requises.
Ainsi, les brevets d'invention français n° 1 453 419 et n° 1 465 689 concernent des mortiers bitumineux à froid constitués au moins en partie par du ciment du type
Portland, un détergent, une emulsion de bitume anionique ou cationique et des agrégats.
Les mortiers décrits dans ces brevets ont pour inconvénient majeur de renfermer des quantités importantes d'air, ce qui nuit considérablement à leurs performances mécaniques .
Le brevet d'invention français n° 1 493 035 a pour objet un mélange bitumineux à froid permettant la réalisation de chapes d'insonorisation ou un mortier de pose isophonique pour revêtements de sol constitué au moins en partie de ciment, de détergent, d' emulsion de bitume acide ou alcaline, d'agrégats silico-calcaires et/ou de cendres de balle de riz ou tout autre matériau approprié ne détériorant pas le mélange bitumineux. Ce mélange bitumineux ne permet pas d'obtenir une couche de roulement ayant des performances, telles que la résistance mécanique, satisfaisantes. En outre, le mélange final doit toujours être préparé selon un procédé en deux étapes .
La demande de brevet européen n° 380 704 a pour objet un mélange comprenant des agrégats, une emulsion d'asphalte, du ciment, un matériau hydraulique minéral et de l'eau. Les surfaces des agrégats sont revêtues de particules d'asphalte formées par la coalescence de 1' emulsion d'asphalte. Le matériau hydraulique minéral ainsi que l'eau sont présents dans les interstices entre les agrégats. Ce mélange ne permet pas d'obtenir une couche de roulement ayant des performances, telles que la résistance mécanique, satisfaisantes. En outre, le matériau final doit toujours être préparé selon un procédé en deux étapes .
La demande de brevet européen n° 545 740 concerne un procédé de double traitement à froid d'un matériau granulaire destiné à la technique routière. Selon ce procédé, on prépare un prémélange d'un matériau granulaire et d'un premier liant, hydraulique tel que du ciment, ou hydrocarboné tel que du bitume, contenant, le cas échéant, des agents stabilisants tensio-actifs, et on transfère ce prémélange dans des organes de malaxage au niveau desquels on lui ajoute un second liant hydrocarboné ou hydraulique de façon à obtenir un mélange définitif que l'on répand sur une chaussée en chantier. Toutefois, ce mélange définitif ne permet pas d'obtenir une couche de roulement ayant des performances, telles que la résistance mécanique, satisfaisantes. En outre, il doit toujours être préparé selon un procédé en deux étapes . La demande de brevet français n° 2 661 173 a trait à un liant composite constitué d'une part, d'une emulsion aqueuse d'au moins un liant hydrocarboné et, d'autre part, d'au moins un liant hydraulique. Ce liant doit cependant absolument renfermer également au moins un adjuvant destiné à maîtriser la vitesse de prise du liant hydraulique afin d'obtenir un produit liquide d'une viscosité inférieure à 1 Pa.s. La demande de brevet français n° 2 725 196 propose un béton composite pour chaussées et sols industriels comprenant des granulats, un liant composite associant un liant hydraulique et un liant hydrocarboné, de l'eau, et un ou plusieurs additifs. La proportion relative en volume du liant hydraulique et du liant hydrocarboné par rapport aux granulats est supérieure à 12%. Les bétons cités comme exemples dans cette demande de brevet contiennent de faibles quantités de ciment (de l'ordre de 6% en poids par rapport au poids total) , des rapports élevés eau sur ciment (E/C supérieurs à 0,75) et ils impliquent l'utilisation d'un retardateur de prise du ciment. Ils ne permettent donc pas d'obtenir une couche de roulement ayant des performances, telles que la résistance mécanique, satisfaisantes. De plus, il faut préparer séparément le liant mixte ciment-bitume avant l'introduction des granulats, car le mélange des deux liants simultanément avec les granulats, dans une même gâchée, ne permet pas d'aboutir à un béton composite parfaitement homogène quelle que soit la quantité de ciment .
La demande internationale n° WO 00/004096 concerne une emulsion aqueuse de bitume contenant, exprimés en pourcentages du poids total de l' emulsion :
- 50 % à 70 % de bitume ; - 0 , 5 % à 10 % d' un tensio-actif particul ier ;
- qsp 100% d'eau.
Cette demande internationale a également trait à une composition pour graves et sables pour assises de chaussée, à base de liant hydraulique du type laitier ou clin er de ciment, Portland ou équivalent, contenant de
0,5 à 6% en poids de l' emulsion de bitume.
Enfin, cette demande internationale se rapporte en outre à l'utilisation de l' emulsion notamment, pour la formulation d'une composition pour produits à froid de substitution des enrobés à chaud pour couches de roulement de routes ou couches de forme et d'assise de chaussée, cette composition pouvant contenir un liant hydraulique qui peut être un ciment de Portland ou équivalent, un ciment alumineux ou un sulfate de calcium, ainsi que des charges minérales telles que des agrégats, du sable ou de la silice.
Cependant, cette demande internationale ne donne aucune précision quant aux teneurs en liant hydraulique et en bitume nécessaires pour obtenir une composition de couche de roulement répondant aux spécifications et qualités requises.
L'invention a donc pour objet une composition comprenant une emulsion de bitume non modifié, un liant hydraulique, des agrégats et éventuellement de l'eau, et se caractérisant en ce que : sa teneur Cl en liant hydraulique est comprise entre 12% et 30% en poids par rapport au poids de l'ensemble des constituants secs de la composition ; le rapport RI de la somme des volumes de bitume et de liant hydraulique sur le volume d'agrégats est compris entre 20% et 150% ; et l' emulsion de bitume non modifié comprend au moins un tensio-actif non ionique. Cette composition ne donne lieu à aucune floculation de l' emulsion de bitume non modifié, lors du mélange des constituants .
Le béton obtenu après sa prise hydraulique et son durcissement satisfait à l'ensemble des performances requises pour une couche de roulement routière.
La formulation d'une telle composition lui permet donc d'être mise en œuvre sur les chantiers avec les moyens classiques utilisés en travaux publics.
En outre, la composition selon l'invention peut être fabriquée : - soit par une centrale à béton prêt à l'emploi, selon le mode opératoire classique de fabrication du béton, en une seule étape, et être livrée sur les chantiers comme un béton classique et dans les mêmes délais que ce dernier au moyen de camions toupies ou camions bennes ,
- soit par une centrale d'enrobés à froid, également en une seule étape, et être livrée avec un camion benne ou un camion toupie . L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'une composition selon l'invention, dans lequel on mélange, en une seule étape, le liant hydraulique, l' emulsion de bitume, les agrégats et éventuellement l'eau. Ce procédé a par conséquent 1 ' avantage de ne comporter qu'une seule étape.
Un autre objet de l'invention est un béton obtenu par prise hydraulique et durcissement de la composition selon l'invention. L'invention a encore pour autre objet l'utilisation de la composition de béton selon l'invention pour la réalisation d'une couche de roulement.
Un autre objet encore de l'invention est un procédé de fabrication d'une couche de roulement comprenant l'application d'une composition selon l'invention, la prise hydraulique de la composition et son durcissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont maintenant être décrits en détail dans l'exposé qui suit.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION
Composition selon l'invention
La composition selon l'invention a donc une teneur Cl en liant hydraulique comprise entre 12% et 30% en poids par rapport au poids de l'ensemble des constituants secs de la composition.
Dans le présent exposé, par "constituants secs", on entend l'ensemble des éléments secs de la formulation, à l'exclusion du bitume, c'est-à-dire les liants hydrauliques et les agrégats.
De plus, le rapport RI de la somme des volumes de bitume et de liant hydraulique sur le volume d'agrégats est compris entre 20% et 150%.
Pour calculer RI, on considère dans le présent exposé que : le liant hydraulique a une masse volumique de 3150 kg/m3; - le bitume a une masse volumique de 1050 kg/m3 ; les agrégats ont une masse volumique de 2650 kg/m3. Les agrégats sont généralement des fillers, des sables ou des granulats.
Par "fillers" on entend des agrégats de diamètre moyen inférieur à environ 80 μm.
Les sables sont des agrégats de diamètre moyen compris entre environ 0 et 4 mm Les granulats ont un diamètre moyen supérieur à 4 mm environ, et, de préférence, inférieur à 20 mm.
Les agrégats utilisés dans l'invention sont ceux utilisés couramment par l'homme de l'art, tels que les granulats siliceux, calcaires, silico-calcaires, granitiques, les roches eruptives, les fillers calcaires, siliceux ou granitiques, les sables siliceux, calcaires, granitiques, etc.
Les agrégats peuvent éventuellement être des agrégats de récupération obtenus après des opérations réalisées sur des chaussées telles que des fraisages, etc .
Bien que l'on puisse éventuellement prévoir dans les compositions selon l'invention des fibres telles que des fibres de roche, des fibres de verre, des fibres organiques telles que des fibres végétales ou des fibres synthétiques comme les polyamides, le pol (chlorure de vinyle) , les polyesters, le polyéthylène, le polypropylène ou analogues, un avantage considérable fourni par l'invention est que les compositions selon l'invention n'ont pas besoin de comporter des fibres. En effet, les propriétés recherchées pour une couche de roulement de qualité (résilience, souplesse, résistances aux chocs, résistances en flexion) sont généralement satisfaites par des compositions selon l'invention sans fibres. Ceci permet de faciliter la mise en œuvre du matériau (les fibres sont souvent difficiles à disperser) et ajoute en outre un avantage économique. Ainsi, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la teneur en fibres est inférieure à 0,2% en volume par rapport au volume total du liant hydraulique, de l' emulsion de bitume, des agrégats, de l'eau et le cas échéant des autres adjuvants. Le liant hydraulique est généralement constitué d'au moins un liant hydraulique choisi dans le groupe constitué par les ciments Portland ou équivalents, avec ou sans constituants secondaires, les ciments à base de laitiers, les ciments alumineux, les liants routiers hydrauliques, les clinkers de ciment broyés, ainsi que leur mélange avec des matériaux pouzzolaniques tels que, par exemple, les laitiers, les cendres volantes ou les fumées de silice
Un autre avantage majeur de l'invention est que 1' emulsion de bitume comprend un bitume non modifié. En effet, il est connu dans l'art antérieur d'utiliser des bitumes modifiés (c'est-à-dire mélangés avec des caoutchoucs ou des hauts polymères thermoplastiques) , afin d'améliorer la résistance à l'orniérage des couches de roulement. Cependant, les bitumes de l'invention n'ont pas besoin d'être modifiés à l'aide de polymères, ce qui présente un grand avantage économique, car les formulations selon l'invention présentent une excellente résistance à l'orniérage même sans bitume modifié. On utilise en général au moins un bitume non-modifié choisi parmi les bitumes émulsifiables à pression atmosphérique . De préférence, le bitume non-modifié est choisi dans le groupe constitué par les bitumes de qualité d'indice de pénétrabilité (exprimé en dixièmes de millimètres de pénétration selon la norme NF-T-66-004) compris entre 40 et 220, les bitumes de qualités désasphaltées, les bitumes de qualité de synthèse, les bitumes de distillation, les bitumes soufflés, les bitumes semi- soufflés, les mélanges de ces bitumes entre eux et ces mélanges plastifiés à l'aide de polymères L' emulsion de bitume non-modifié comprend en outre au moins un tensio-actif non ionique de manière à diminuer les risques de floculation.
La composition selon l'invention peut en outre comporter divers adjuvants utilisés par l'homme de l'art dans les mortiers et bétons à base de liants hydrauliques, tels que des accélérateurs, des retardateurs, des plastifiants, des superplastifiants, des hydrofuges etc .
De préférence, le rapport massique eau/liant hydraulique (E/C) est au plus égal à 0,7. Il s'agit ici de l'eau totale, c'est-à-dire, l'eau apportée par 1' emulsion de bitume à laquelle s'ajoute éventuellement l'eau apportée indépendamment de l' emulsion de bitume.
Lorsque l'on souhaite obtenir une composition autoplaçante, c'est-à-dire que l'on met simplement en place sans la compacter, le rapport massique E/C est généralement supérieur a 0,4, de préférence compris entre 0,43 et 0,7.
Lorsque l'on souhaite obtenir une composition à compacter, le rapport massique E/C est généralement inférieur à 0,4, de préférence inférieur ou égal à 0,35.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition pour béton selon l'invention a une teneur Cl en liant hydraulique comprise entre 13 et 25% en poids par rapport au poids de l'ensemble des constituants secs de la composition, et le rapport RI de la somme des volumes de bitume et de liant hydraulique sur le volume d'agrégats est compris entre 25 et 70%. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l' emulsion de bitume est similaire à celle décrite dans la demande internationale n° WO 00/004096, c'est-à-dire qu'elle comprend, exprimés en pourcentages du poids total de l' emulsion :
30 % à 70 % de bitume non-modifié ; 0,5 % à 10 % de tensio-actif non ionique; 0 à 5% d'épaississant ; 0 à 1% d' anti-mousse ; et - qsp 100% d'eau ; le tensio-actif non ionique étant constitué d'au moins un tensio-actif non ionique choisi dans le groupe constitué par les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène, les tensio-actifs époxydés éthoxylés et/ou propoxylés, et les alcools polyvinyliques de masse moléculaire comprise entre 10000 et 150000, ainsi que les alcools gras éthoxylés.
Les constituants de cette emulsion, notamment, le bitume, le tensio-actif, l'épaississant et l' anti-mousse peuvent donc être choisis parmi ceux décrits dans cette demande internationale n° WO 00/004096.
Une telle emulsion peut avantageusement être utilisée dans des formulations contenant des teneurs élevées en liants hydrauliques, sans se rompre, afin d'être dispersée de manière homogène lors du mélange avec les autres ingrédients et de ne pas poser de problèmes de rhéologie.
Préparation de la composition selon l'invention La composition selon l'invention présente le double avantage de pouvoir être préparée à froid et selon un procédé ne comportant qu'une seule étape.
Le procédé consiste alors simplement à mélanger les ingrédients, à savoir, le liant hydraulique, l' emulsion de bitume, les agrégats et l'eau, en général dans un malaxeur.
Ceci peut être réalisé dans une centrale de béton prêt à l'emploi la composition étant ensuite transportée comme du béton prêt à l'emploi, au moyen d'un camion benne ou camion toupie, sur son lieu d'utilisation, où elle sera mise en œuvre à froid avec les moyens classiques utilisés en travaux publics. La préparation de la composition selon l'invention peut aussi être réalisée dans une centrale d'enrobés à froid utilisant par exemple, un malaxeur à vis sans fin et livrée sur le chantier au moyen de camions bennes.
En effet, une caractéristique intéressante de la composition selon l'invention est que, contrairement aux procédés de l'art antérieur, dans la composition selon l'invention, la rupture de l' emulsion de bitume n'est plus provoquée par le seul malaxage de l' emulsion avec les granulats, mais elle est provoquée par la lente et considérable réduction du volume d'eau qui résulte de l'hydratation du ciment, car l'hydratation du ciment consomme une quantité significative d'eau.
Cette rupture coïncide avec le début de prise et de durcissement du ciment et ne modifie pas le délai nécessaire entre la fabrication et la mise en place. Cette cinétique est adaptée aux temps de mise en œuvre sur les chantiers .
Utilisation Toutes les opérations utilisant la composition selon l'invention présentent donc l'avantage majeur de pouvoir être effectuées à froid, ce qui minimise les risques pour la sécurité des travailleurs et évite les pollutions.
La consistance de la composition selon l'invention dépend de son rapport E/C.
La fabrication d'une couche de roulement comprend l'application de la composition selon l'invention, la prise hydraulique de la composition et son durcissement.
Lorsque la composition selon l'invention a des valeurs élevées du rapport E/C, elle est autoplaçante et son application se fait donc par autoplacement.
Les couches de roulement constituées de la composition autoplaçante selon l'invention peuvent donc être mises en service dans un délai court, généralement de 2h à 2Oh après la mise en place.
Avec de faibles valeurs du rapport E/C, la consistance de la composition de béton selon l'invention est celle d'un matériau à compacter.
La fabrication d'une couche de roulement comporte alors un compactage, que l'on peut réaliser avec le matériel classiquement utilisé. Les couches de roulement constituées de la composition à compacter selon l'invention (et qui sont par conséquent mises en place par compactage) , peuvent être mises en service dès la fin du compactage .
Le béton obtenu par durcissement de la composition selon l'invention présente donc une grande souplesse, il ne se fissure pas et il possède des résistances mécaniques élevées, ce qui le rend particulièrement approprié pour une utilisation comme couche de roulement, car les couches de roulement sont soumises à des sollicitations externes fortes et répétées.
Exemples
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
Dans ces exemples, tous les bitumes sont des bitumes non modifiés.
Exemple 1 : préparation de l' emulsion Une première emulsion EB1 à 60% de bitume ayant la formulation suivante a été préparée : Bitume 70/100 : 60%
Copolymère LC 818 C 3 , 5-s Empilan NP 15 0,5% Kelcocrete K1C 376 0,05% Eau q.s.p. 100% Le bitume 70/100, disponible auprès de la société Shell, est un bitume de qualité standard (de pénétrabilité 70 à 100 mm) . Le copolymere LC 818 C est un tensio-actif non- ionique disponible auprès de la société COGNIS. Il s'agit d'un copolymere d'oxyde d'ethylène et d'oxyde de propylène de masse moléculaire d'environ 2000. L'Empilan NP 15 est un tensio-actif non-ionique, un nonylphénol éthoxylé par 15 groupements éthoxy.
Ces deux tensio-actifs non-ioniques constituent un système émulgateur qui n'influe pas sur la prise du ciment . Le Kelkocrete K1C 376 est une gomme de welan disponible auprès de la société Monsanto. Il s'agit d'un épaississant de type polysaccharide, qui permet d'éviter la sédimentation lors du stockage.
L' emulsion est réalisée en maintenant une phase aqueuse contenant de l'eau, les deux tensio-actifs et l'épaississant, sous agitation à 60 °C, puis le bitume fondu à 140 °C est versé dans la phase aqueuse agitée à la vitesse de 1000 tours par minute.
Exemple 2
On prépare à froid une composition de béton A du type autoplaçante ayant la formulation suivante, en utilisant l' emulsion de bitume EB1 de l'exemple 1 Granulats 6 à 10 mm : 80% Ciment Portland : 20%
Emulsion de bitume : 8,3 ppc Rapport E/C : 0,45
Les granulats sont des granulats Porphyre provenant de la carrière de Rivolet . Le ciment est du CEM1 52 , 5R de Saint-Pierre-La-Cour, "ppc" signifie "parties pour 100 parties du mélange granulats/ciment" . La teneur en bitume seul est donc de 5 ppc.
Cette composition A a donc une teneur Cl égale à 20% et un rapport RI égal à 36.8%.
Exemple 3 On prépare à froid une composition de béton B du type à compacter ayant la même formulation que celle de l'Exemple 2. Seul le rapport E/C est différent : il est maintenant de 0,32.
Dans cette composition B, Cl = 20% et RI = 36.8%.
Exemple 4 : comparatif
On prépare à chaud une composition bitumineuse C de l'état de la technique du type BBM (ne contenant pas de ciment) ayant la formulation suivante :
Sables Porphyre 0 à 2 mm : 35%
Granulats Porphyre 6 à 10 mm : 63%
Filler : 2% Bitume 35/50 : 5,4 ppc
Exemple 5
On moule, avec les compositions de béton A et B (selon l'invention) et C (état de la technique), 12 éprouvettes, selon la norme NF P 98-251-1 des Essais Duriez .
On note E ' les éprouvettes conservées sous eau et E celle conservées à l'air.
On effectue ensuite des essais de résistance à la compression sur les éprouvettes. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant, dans lequel "r/R" représente le rapport de la résistance à la rupture des éprouvettes E' sur la résistance à la rupture des éprouve11es E .
Figure imgf000015_0001
Pour un béton bitumineux mince (BBM) de classe 3 , une valeur de R au moins égale à 6 MPa et un rapport r/R au moins égal à 0,8 sont exigés par la norme NF P 98-132. II apparaît donc que les éprouvettes de composition A et celles de composition B sont tout à fait satisfaisantes, car elles présentent des caractéristiques équivalentes à celles de l'état de la technique.
Exemple 6
On a procédé à des essais d'orniérage (norme NF P 98-256-1) avec les compositions A, B et C des Exemples 2, 3 et 4.
Ces essais consistent à simuler le trafic routier sur une éprouvette, en provoquant le passage répété d'une roue et en mesurant la profondeur de l'ornière après un certain nombre de cycles.
Les éprouvettes sont des plaques préparées à partir des compositions A, B et C et que l'on a laissé reposer pendant au moins 3 jours après leur moulage.
Les conditions d'essai sont les suivantes : dimension des plaques : 500 mm x 180 mm x 100 mm température de réalisation des essais : 60 °C pression de gonflage du pneu : 0,6 MPa - force appliquée sur le pneu : 5000 N temps de charge : 0,1 s L' éprouvette A (formulation autoplaçante) a été mise en place par autoplacement, en appliquant quelques secousses au moule. L' éprouvette B a été mise en place par compactage à l'aide d'un compacteur à pneu.
Les résultats sont consignés dans le tableau suivant .
Figure imgf000017_0001
L'orniérage devant, selon la norme (NF P 98-256-1) être inférieur à 10%, c'est-à-dire 10 mm pour une épaisseur de 100 mm, après 30000 cycles de passage du pneu, les éprouvettes de béton selon l'invention A et B sont tout à fait satisfaisantes.
Exemple 7
On a préparé par moulage des éprouvettes cylindriques de 16 cm de diamètre et 32 cm de hauteur, constituées des compositions A et B des Exemples 2 et 3.
Le démoulage a été effectué 24 heures après le moulage, puis les éprouvettes ont été conservées pendant 7 jours à 20°C sous 50% d'humidité relative.
Des mesures de module de compression ont ensuite été effectuées sur les éprouvetttes .
La norme NF P 98-260-1 concernant la détermination du module et de la perte de linéarité impose une valeur supérieure ou égale à 7 GPa.
La norme NF P 98-260-2 concernant le module complexe impose une valeur supérieure ou égale à 5,4 GPa.
Les valeurs mesurées sur les éprouvettes de béton selon l'invention sont de 11 GPa. Elles sont donc largement supérieures au minimum exigé par les normes.
Exemple 8
On prépare d'autres émulsions de bitume EB2 , EB3 , EB4, EB5, EB6 et EB7 selon l'invention, ayant les formulations suivantes :
Bitume eau Tensio-actif Autre additif
Figure imgf000018_0001
Dans ce tableau, les abréviations signifient :
LC 818C = Copolymere LC 818 C, de la société Cognis. FA23,20 = tensio-actif non ionique FA23PO,200E. Il s'agit d'un copolymere à 20 motifs d'oxyde d'ethylène et 23 motifs d'oxyde de propylène.
L T08 = tensio actif non ionique Lutensol T08 , disponible auprès de la société BASF. Il s'agit d'un alcool gras ethoxyle, à 8 groupements d'oxyde d'ethylène
NP 15 = Empilan NP 15
L XL1400 = tensio actif non ionique Lutensol XL 1400, disponible auprès de la société BASF. Il s'agit d'un propylheptanol éthoxylé, à 14 groupements d'oxyde d'ethylène.
RG = gomme xanthane de nom commercial Rhodopol G, disponible auprès de la société Rhodia
K1C 376 = Kelcocrete K1C 376.
Le bitume D, disponible auprès de la société Conoco- Koch, est un bitume de qualité standard et de pénétrabilité 85/100 mm.
Le bitume S, disponible auprès de la société Shell, est un bitume de qualité standard et de pénétrabilité 70/100 Le bitume T, disponible auprès de la société Petro Canada (raffinerie de Oakville) , est un bitume de qualité standard et de pénétrabilité 160/180.
Ces émulsions sont préparées selon différents protocoles opératoires :
La préparation de la phase aqueuse est identique à celle décrite pour EB1, et le bitume est chauffé de la même façon que pour EB1. - pour EB2 : on amène les mélanges à l'aide de pompes dans un moulin colloïdal de laboratoire pour EB7 : on amène les mélanges à 1 ' aide de pompes dans un moulin colloïdal industriel pour EB3 à EB6 : le protocole opératoire est le même que celui utilisé pour la préparation de EB1
Exemple 9
On prépare à froid des compositions de bétons D et F (hors invention), G et H (selon l'invention) du type à compacter ayant les formulations suivantes, à l'aide de 1 'emulsion EB2 :
Figure imgf000019_0001
Le ciment Cil est un CEM 52.5R de la cimenterie de la société Lafarge Ciments, située à Saint Pierre la Cour (France) Le laitier provient de la station de broyage de Lafarge Ciments située à Fos sur Mer (France) .
Le filler est un Filler calcaire Betocarb P2 , provenant de la carrière de Tacon (France) et disponible auprès de la société MEAC.
Les granulats et le sable P utilisés dans D, G et H sont des agrégats de type porphyre provenant de la carrière du Rivolet (France) , et disponibles auprès de la société Lafarge Granulats, de classes granulométriques : 0-2 mm, 4-6 mm et 6-10 mm.
Les granulats et le sable utilisés dans F sont des agrégats de type siliceux, provenant de la carrière de Challans (France) et disponibles auprès de la société des Sablières Palvadeau,de clases granulométriques : 0- 4 mm, 4-8 mm et 8-12 mm.
Exemple 10
On moule, selon le protocole opératoire de l'exemple 5, des éprouvettes cylindriques de dimension 80 mm x 80 mm des compositions D, F (hors invention) et G et H (selon l'invention) de l'exemple 9.
Les essais de résistance à la compression, réalisés selon le protocole opératoire de l'exemple 5, donnent les résultats suivants :
Figure imgf000020_0001
On voit bien sur ces exemples, que seules les compositions selon l'invention permettent d'obtenir des éprouvettes ayant des résistances mécaniques suffisantes tout en satisfaisant aux conditions de l'essai Duriez, spécifiées par les normes citées dans l'exemple 5.
On voit également que l'on atteint, avec les compositions selon l'invention, des résistances en compression bien supérieures aux valeurs exigées par la norme .
Exemple 11
On prépare à froid, avec les émulsions de bitume de l'exemple 8, des compositions de bétons I, J, K, L, et M selon l'invention du type à compacter ayant les formulations suivantes :
Figure imgf000021_0001
Le ciment Cil est un CEM 52.5R de la cimenterie de Lafarge Ciments situé à Saint Pierre la Cour (France) .
Le ciment Ci2 est un CEM 52.5N de la cimenterie de Lafarge Ciments située au Teil (France) .
Le ciment Ci3 est un CEM 32.5R de la cimenterie de Lafarge Ciments située à Frangey (France) .
Le ciment Ci4 est un CEM 42.5N de la cimenterie de Blue Circle située à Cauldon (Angleterre) .
Le ciment Ci5 est un CEM 52.5N de la cimenterie de Lafarge Ciments située à Frangey (France) . Les agrégats P sont des granulats ou des sables de type porphyre, en provenance de la carrière de Rivolet (France) .
Les agrégats S sont des granulats ou des sables de type silico-calcaire, en provenance de la carrière de Saint Laurent de Mure (France) , et disponible auprès de la société Jean Lefebvre.
Les agrégats G sont des granulats et des sables de type granité, en provenance de la carrière de Mountsorrel (Angleterre) et disponibles auprès de la société Lafarge Aggregates .
Exemple 12
On moule, selon le protocole opératoire de l'exemple 5, des éprouvettes cylindriques de dimension 80 mm x 80 mm des compositions I, J, K, L et M (selon l'invention) .
Les essais de résistance à la compression, réalisés selon le protocole opératoire de l'exemple 5, donnent les résultats suivants :
Figure imgf000022_0001
On voit bien sur ces exemples', que différentes émulsions, différents types de ciments ou d'agrégats, en différentes proportions (mais respectant la teneur Cl et le rapport RI de l'invention), peuvent être utilisés pour réaliser l'invention.
On obtient alors des éprouvettes satisfaisant aux conditions de l'essai Duriez et ayant des résistances mécaniques satisfaisantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition comprenant une emulsion de bitume non modifié, un liant hydraulique, des agrégats et éventuellement de l'eau, caractérisée en ce que : sa teneur Cl en liant hydraulique est comprise entre 12% et 30% en poids par rapport au poids de 1 ' ensemble des constituants secs de la composition ; et le rapport RI de la somme des volumes de bitume non modifié et de liant hydraulique sur le volume d'agrégats est compris entre 20% et 150% ; - l' emulsion de bitume non modifié comprend au moins un tensio-actif non ionique.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant hydraulique comprend au moins un liant hydraulique choisi dans le groupe constitué par les ciments Portland ou équivalents, les ciments à base de laitiers, les ciments alumineux, les liants routiers hydrauliques et les clinkers de ciment broyés.
3. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l' emulsion de bitume non modifié comprend un bitume non modifié choisi dans le groupe constitué par les bitumes de qualité d'indice de pénétrabilité compris entre 40 et 220, les bitumes de qualités désasphaltées, les bitumes de qualités de synthèse, les mélanges de ces bitumes entre eux et ces mélanges plastifiés à l'aide de polymères.
4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que son rapport massique eau/liant est compris entre 0,4 et 0,7, de
5 préférence entre 0,43 et 0,7.
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que son rapport massique eau/liant est inférieur à 0,4, de préférence
10 inférieur ou égal à 0,35.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que : sa teneur en liant hydraulique est comprise 15 entre 13% et 25% en poids par rapport au poids de l'ensemble des constituants secs de la composition ; le rapport de la somme des volumes de bitume non modifié et de liant hydraulique sur le 20 volume d'agrégats est comprise entre 25% et
70%.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que
25 l' emulsion de bitume non modifié comprend, exprimés en pourcentages du poids total de l' emulsion :
30 % à 70 % de bitume non modifié; 0,5 % à 10 % de tensio-actif non ionique; 30 - 0 à 5% d'épaississant ;
0 à 1% d' anti-mousse ; et - qsp 100% d'eau ; le tensio-actif non-ionique étant constitué d'au moins un tensio-actif non ionique choisi dans le •35 groupe constitué par les copolymères d'oxyde d'ethylène et d'oxyde de propylène, les tensio- actifs époxydés éthoxylés et/ou propoxylés, et les alcools polyvinyliques de masse moléculaire comprise entre 10000 et 150000, ainsi que les alcools gras éthoxylés .
8. Béton obtenu par prise hydraulique et durcissement d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Procédé de préparation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on mélange, en une seule étape, le liant hydraulique, l' emulsion de bitume non modifié, les agrégats et éventuellement l'eau.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre dans une centrale à béton prêt à l'emploi ou dans une centrale d'enrobés à froid.
11.Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 7 pour la réalisation d'une couche ou sous-couche de roulement.
12. Couche ou sous-couche de roulement comprenant un béton selon la revendication 8.
13. Procédé de fabrication d'une couche ou sous- couche de roulement comprenant l'application d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, la prise hydraulique et le durcissement de cette composition.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la préparation de la composition et son application sont réalisées à froid.
15. Procédé selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel on applique une composition selon la revendication 4 par autoplacement .
16. Procédé selon la revendication 13 ou la revendication 14, comprenant le compactage d'une composition selon la revendication 5.
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