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L'invention est du domaine de la mise en oeuvre de
revêtements, de type routier, et concerne plus précisément le
procédé d'obtention d'une couche d'accrochage permettant le
collage, d'une couche d'enrobés bitumineux sur un support.
L'invention concerne aussi le revêtement de type
routier comprenant une couche d'accrochage obtenue par le
procédé.
L'invention concerne encore ûne machine de construction
permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
La réalisation d'un revêtement, de type routier,
résulte de la mise en oeuvre de couches successives. Parmi ces
différentes couches, au moins une couche bitumineuse recouvre
une couche inférieure, appelée couche-support. La nature de la
couche support peut être relativement variée, en béton, en
pavé, ou en enrobés bitumineux par exemple. L'état de ce
support est aussi l'objet de nombreuses variations. I1 peut
être neuf ou vieux, pauvre ou ressuant, rugueux ou lisse,
humide ou sec, poussiéreux ou non, etc.... .
Une couche d'accrochage permet d'assurer le collage
entre la couche d'enrobés bitumineux et son support. Son rôle
est également d'assurer l'imperméabilité de la chaussée. En
général, on évite de réaliser cette couche à partir d'un liant
anhydre qui présente un risque d'emprisonnement des fluxants
entre les deux couches situées de part et d'autre, et que les
faibles dosages de liant bitumineux à mettre en oeuvre pour
les couches d'accrochage sont incompatibles avec les moyens
d'épandage traditionnels: 300 à 600 grammes de bitume résiduel
au mz.
Dans certaines réalisations la chaussée comprend
plusieurs couches successives d'enrobés. Ces couches sont
reliées entre elles par une couche d'accrochage. La couche
inférieure d'enrobés joue alors, vis-à-vis de la couche
d'accrochage, le rôle de couche support.
Dans certains cas, la couche supérieure de la chaussëe
est revêtue d'un enduit superficiel. Ce dépôt permet de
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redonner certaines propriétés de surface, notamment de
rugosité et d'imperméabilité, au revêtement usë. Ces enduits
sont composés de liants hydrocarbonés, rendus fluides pour
l'épandage soit sous forme d'émulsion aqueuse, soit par
adjonction au bitume de fractions légères de distillation du
pétrole ou de la houille. I1 peut s'agir d'enduits anhydres
qui sont des mélanges de bitumes et de produits hydrocarbonés.
De nombreuses études ont fait ressortir l'importance et
les propriétés requises de la couche d'accrochage. Des couches
d'accrochage de qualité insuffisante génèrent des phénomènes
de décollement des couches de la chaussée. Ce phénomène
fréquemment constatê conduit à des travaux d'entretien lourds
et onéreux. Les normes et cahier des charges précisent que la
couche d'accrochage doit être régulière et continue et qu'en
aucun cas, elle n'est sablée.
Cette couche d'accrochage est généralement réalisée
avec une émulsion cationique de bitume pur ou de bitume
modifié. Les dosages habituels prêconisés sont compris entre
300 et 600 g de bitume résiduel au mz. Le dosage dépend de
l'état du support et de la nature des enrobés utilisés.
I1 existe actuellement plusieurs méthodes permettant la
mise en oeuvre d'une couche d'accrochage.
Dans une méthode, que nous appellerons traditionnelle,
une couche d'émulsion est déposée par une machine du type
répandeuse, comportant une citerne et une rampe d'épandage.
L'application est faite sur plusieurs dizaines de mètres,
parfois quelques centaines, en avant d'un atelier de mise en
oeuvre et le dépôt d'un enrobé bitumineux.
Cette méthode, bien que très employée, ne donne que
moyennement satisfaction et présente de nombreux
inconvénients. La durée de rupture des émulsions employées est
généralement supérieure à 30 minutes, de telle sorte que les
pneus des camions, approvisionnant le chantier, roulant sur la
couche fraîche, réduisent par endroits l'épaisseur de la
couche résiduelle et provoquent une pollution, par
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entraînement de bitume, des voies qu'ils empruntent par la
suite. D'autre part, des éléments de cette couche d'accrochage
sont emportés par les chenilles du finisseur, servant au dépôt
de la couche d'enrobês, qui roule sur la couche d'accrochage.
Cette dégradation prématurée de la couche d'accrochage
provoque par endroit une remontée de l'émulsion à travers
l'enrobé, provoquant un glaçage de surface du revëtement.
Lorsque le support a une faible cohésion, le décollement par
plaque de la couche d'accrochage, entraînant une partie des
éléments du support, conduit à la formation de trous et de
bosses. Dans tous les cas, le défaut de couche d'accrochage
entre les deux couches d'enrobés bitumineux, dû à son
arrachement, induit un collage très irrégulier et donc
insuffisant de ces deux couches entre elles.
I1 a été proposé, depuis quelques années, des
dispositifs associés au finisseur qui permettent d'appliquer
la couche d'accrochage juste avant la pose de l'enrobëe.
Cependant, cette façon de procëder présente aussi de nombreux
inconvénients.
Lorsque les moyens de répandage sont disposés à l'avant
du finisseur, les roues ou les chenilles de l'ensemble mobile
sont amenêes à circuler sur la couche fraîchement répandue, et
donc à la dégrader. D'autre part, les finisseurs sont destinés
à réaliser des revêtements sur des chaussées de largeur
variable, il est alors nécessaire de prévoir un dispositif de
rampes réglables. En outre, les vitesses de déplacement du
finisseur (3m/mn à 6m/mn) sont beaucoup plus lentes que celles
des répandeuses classiques (30m/mn à 150 m/mn). Il en résulte
que le débit du liant doit être adapté. L'ensemble de ces
conditions conduit â des dispositifs de rampes complexes, et à
des conditions de réglage délicates, conduisant difficilement
à réaliser une couche d'accrochage très homogène.
Cette méthode conduit aussi à des difficultés
d'approvisionnement des diffêrents matériaux, sur les
véhicules, dont l'autonomie n'est pas toujours synchronisée.
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Dans cette méthode, le séchage et la rupture de
l'émulsion sont effectués dans un temps très court, par mise
en contact de la couche d'accrochage avec les enrobés chauds.
I1 en résulte une impossibilité de contrôle de la couche
d'accrochage ainsi réalisée, aussi bien en quantité qu'en
qualité.
I1 a encore été proposé de réaliser une couche
d'accrochage par dépôt de fines capsules contenant un liant
bitumineux anhydre. Ces capsules comportent une enveloppe en
un matériau solide et stable à la température ambiante, et qui
fond et se dégrade à la température de mise en oeuvre de
l'enrobé afin de libérer le liant. Cette idée est três
difficile à mettre en oeuvre, et ne permet pas d'assurer une
répartition homogène de la couche d'accrochage sur toute la
surface du support.
Or, un mauvais collage entraîne systématiquement une
faiblesse dans la structure de la chaussée, et une dégradation
par fatigue plus rapide.
Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients.
C'est aussi de disposer d'un procédé permettant une rupture
rapide de l'émulsion bitumineuse, une absence de collage aux
pneus des engins approvisionneurs et des véhicules qui
seraient amenés à circuler accidentellement sur cette couche
fraîchement répandue, une bonne rêsistance au passage des
chenilles du finisseur, d'adapter la viscosité du liant de
l'ëmulsion utilisée aux conditions climatiques locales,
d'assurer un collage parfait de la couche d'accrochage au
support, et plus particulièrement lorsque celui-ci est humide,
et encore de permettre la possibilité d'effectuer des
contrôles de qualités et de quantités sur la couche de collage
mise en oeuvre.
Un but de l'invention est encore de disposer du
revêtement de type routier comprenant une couche d'accrochage
obtenue par ce procédé.
CA 02172786 2005-06-10
Un autre but est encore de disposer d'une machine de
construction de chaussêes permettant la mise en oeuvre de ce
procédé.
L'invention concerne un procédé d'obtention d'une
5 Couche d' aCCrOChage bitumineuse capable de relier une couche d'enrobés
bitumineux sur m
support, par répandage d'une émulsion bitumineuse. Selon
l'invention le procédé comprend les étapes suivantes:
- application d'un agent tensioactif sur le support,
- application de la composition. bitumineuse,
- application d'un agent de rupture.
L'application de l'agent tensioactif sur le support
conduit à une amélioration notable du collage de la couche
d'accrochage sur celui-ci, quelle que soit sa nature et son
état. L'émulsion utilisée est soit une émulsion de bitume pur,
soit une émulsion de bitume modifié par des polymères. Cette
émulsion ne comporte pas de fluxant. Cette qualité permet
d'ëviter toute remontée de ces fluxants dans l'enrobé. Cette
remontée est susceptible de ramollir le liant de l'enrobë de
surface, et ainsi de provoquer l'apparition de zones
ressuantes, d'ornières ou de trous, par le trafic.
D'autres caractéristiques techniques peuvent être
combinées pour l'obtention d'avantages spécifigues.
Dans le cas le plus usuel des émulsions cationiques,
l'agent de rupture est projetë sur le pinceau d'émulsion
bitumineuse tombant de la répondeuse.
Dans le cas génëral, l'agent de rupture est projeté sur
l'êmulsion bitumineuse, dans ce cas ~aartiçulier, la solution
de l'agent de rupture est projetée simultanément à l'émulsion
bitumineuse tombant de la rëpandeuse. Cette disposition, bien
que préférée, n'est pas indispensable. Elle permet la rupture
dans la masse, de l'émulsion bitumineuse.
L'émulsion bitumineuse comprend un liant dont la teneur
est comprise entre 40 et 70% en poids.
Le bitume utilisé pour la constitution de l'émulsion
est przs parmi les classes 1(p/220, 70/100, 50/70, 35/50, et
CA 02172786 2006-05-17
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20!30 (NFT 65-001, France). Ce procédé permet l'emploi d'une émulsion de
bitume
dur. Le choix de l'êmulsion utilisée peut être fait en
adéquation avec les conditions climatiques, de température et
d'hygrométrie, relatives à la période et à l'endroit de mise
en tieuvre du procêdé.
Dans le cas, le plus usuel, des émulsions cationiques,
l'agent de rupture appliqué, est une solution aqueuse d'au
moins l'un des produits pris dans la liste des bases fortes,
des tensioactifs anioniques ou des polymères anioniques. Dans
le cas de l'utilisation d'une émulsion anionique, l'agent de
rupture appliqué, est une solution aqueuse d'au moins l'un des
produits mis dans lâ liste des acides forts, des tensioactifs
cationiques, ou des polymères cationiques par exemple de type
ammonium quaternaire. L'application de. l'agent de rupture
permet une solidification rapide dé la couche d'accrochage. Ce
phénomène permet d'éviter le collage de la couche aux pneus
des engins-qui seraient amenês à circuler sur le dépôt. Cette
absence de collage par le dessus, est également appréciëe du
personnel effectuant la mise en oeuvre. Le chantier est ainsi
~ plus facilement propre.
Dans une solution préférée, l'agent de rupture est un
polymère anionique, qui. du fait de sa chargé et de sa
structure moléculaire à longue chaîne favorise l'agglomération
des particules de bitume. On entend par polymère anionique,
des sels de polymères ou de copolymères â base d'acide
acrylique; par exemple un polyacrylate de sodium, d'ammonium
ou de potassium, ou encore un sel sodique d'un copolymère
d'acide acrylique et d'acrylamide. De plus, il s'agit de
polymères anioniques en milieu cie pH neutre, et non pas
seulement en milieu de pH acide. Ces rupteurs ne sont ni
corrosifs, ni toxiques, ce qui rend leur utilisation facile et
limitent les dangers impliqués par leur mise en oeuvre.
L'invention concerne également un revêtement de type
routier, composë de couches succéssives, comprenant au moins
une couche support et une couche bitumineuse. Au moins, une
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couche bitumineuse reliée à une couche inférieure par
l'intermédiaire d'une couche d'accrochage obtenue par le
procédé selon l'invention ou l'un de ces modes particuliers de
mise en oeuvre.
L'invention concerne également une machine de
construction de chaussêe, comportant sur un châssis, monté sur
des moyens de déplacement, des moyens d'épandage d'une
ëmulsion bitumineuse, et comprenant également des moyens
d'application d'un agent tensioactif et des moyens
d'application d'un agent de rupture de la composition
bitumineuse.
Cette machine permet ainsi la mise en oeuvre du procédé
d'obtention d'une couche d'accrochage selon l'invention.
D'autres caractéristiques, buts et avantages
ressortiront de la description suivante, donnée à titre
d'exemple et sans caractères limitatif, en regard des dessins
annexés, sur lesquels:
La Figure 1 représente, vue de côté, une machine de
construction de chaussée, permettant la mise en oeuvre du
procédé selon l'invention.
La Figure 2 représente, un détail de l'ensemble des
moyens d'épandage et d'application équipant le véhicule de la
voiture 1.
La machine 1 de construction de chaussêe, représentée à
la Figure 1, est du type épandeuse. Elle comporte sur un
châssis, monté sur des moyens 2 de déplacement, des moyens
d'épandage 9 d'une émulsion bitumineuse 5. Cette machine 1
comprend également des moyens d'application 10 d'un agent
tensioactif 6 et, d'autres moyens d'application 11, d'un agent
de rupture 7 de la composition bitumineuse 5.
L'ensemble de ces moyens 9, 10, 11 permet la mise en
oeuvre du procédé d'obtention d'une couche d'accrochage à
prise rapide. Cet ensemble est schématisé à la Figure 2. Un
premier moyen 10 d'application, composé d'une rampe munie de
buses, permet de déposer sur la couche-support 4 une solution
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d'agent tensioactif 6. Sur cette couche 4 ainsi traitée, est
épandue une solution bitumineuse 5. Dans cet exemple, une
solution d'agent de rupture 7 est projetée simultanément sur
l'émulsion. Dans ce cas, l'agent de rupture 7 est appliqué sur
le pinceau 8 de l'émulsion bitumineuse 5. Le pinceau 8 de
l'émulsion correspond au produit compris dans la zone située
entre les moyens d'épandage 9 et le sol.
L'agent de rupture 7 est projeté sur l'émulsion
bitumineuse 5, et de façon préférée sur le pinceau 8 de
l'émulsion. Une solution équivalente consiste aussi à projeter
l'agent de rupture 7 sur une partie seulement du pinceau 8
d'émulsion. Cette partie pouvant étre situëe dans la moitié
inférieure du pinceau 8. L'angle d'incidence du jet d'agent de
rupture 7 peut être choisi en fonction de la puissance du jet,
des produits utilisés et des conditions atmosphériques.
Divers agents de rupture des émulsions d'hydrocarbure
sont connus: leur action résulte généralement d'une réaction
de neutralisation ou encore de précipitation du milieu
émulsionné. La nature de l'agent de rupture dépend
essentiellement du bitume émulsionné et de l'agent
émulsifiant. Dans le cas d'une émulsion cationique, de pH
supérieur à 1,0 et contenant 60 à 75% en poids de liant
bitumineux et de 0,1 à 0,5% en poids d'un émulsifiant de type
chlorhydrate d'amine grasse ou d'imidazoline, l'agent de
rupture peut être une solution aqueuse, de concentration
comprise entre 5 et 35%, d'une base forte minérale, comme
l'hydroxyde de sodium, ou d'un agent tensioactif anionique,
comme un alkyl (C10-C20) sulfate, ou un de leurs mélanges. La
quantité de solution d'agent de rupture projetêe correspond
généralement à 0,2 à 1% en poids d'agent par rapport au poids
de l'émulsion à traiter.
On préfère utiliser une émulsion de bitume dur, de
pênétration 35/50, dont la teneur en liant est de préfêrence
comprise entre 55 et 65% en poids. La température
d'application de l'émulsion étant comprise entre 60 et 80'C.
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Dans ce qui suit, on compare trois exemples de mise en
oeuvre de procédé d'obtention d'une couche d'accrochage.
Dans ces exemples, l'émulsion bitumineuse 5 contient
60% de bitume pur, de classe 35/60, et dont la formule
chimique comprend 0,3% en poids d'imidazopolyamine. La
température d'application de cette émulsion est comprise entre
60 et 80'C. Le dosage de cette émulsion correspond à une
quantité de 1 kg/m2.
L'êmulsion d'agent tensioactif 6 est une préparation à
base d'alkylamido polyamine et d'alkyl imidazo polyamine en
solution organique, de dilution correspondante à une partie de
produit pur pour neuf partie d'eau. Cette solution étant
appliquée à température ambiante, et d'un dosage de 50 g/m~.
Trois solutions d'agents de rupture 7, permettent de
faire des comparaisons. Nous appellerons l'émulsion A, une
solution sans agent de rupture, l'émulsion B, une solution
d'un agent rupteur anionique, et l'émulsion C, une solution
d'agent rupteur polymère anionique. La solution de l'agent de
rupture 7 correspond à la dilution d'une partie de produit pur
pour deux parties d'eau. L'application est faite à température
ambiante, et le dosage correspond à une quantité de 6 g/m2 de
produit pur.
L'émulsion A ne permet pas d'obtenir une vitesse de
rupture de l'émulsion bitumineuse 5 inférieure à 15 mn. Ceci
entraîne des phénomènes de collage, et une médiocre qualité de
la couche d'accrochage ainsi déposée.
Dans le cas de l'émulsion B, la rupture s'opère aprês 5
mn. Cependant, après ce délai de 5 mn, le film déposé est
toujours lëgèrement collant.
Dans le cas de l'émulsion C, la rupture a lieu dans les
3 mn qui suivent l'application. Après un délai de 5 mn, la
couche déposée est non collante et peut être circulée. La
couche ainsi déposée, permet d'éviter les phénomènes de
collage et de dégradation. Ces propriétés sont êgalement
appréciées du personnel effectuant la mise en oeuvre.
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Le procédé d'obtention d'une couche d'accrochage,
utilisant l'émulsion C, peut être réalisé sur un support
humide et/ou légèrement poussiéreux, la couche d'accrochage
conservant les propriétés précêdemment citées.
Les signes de référence insérés après les caractéris-
tiques techniques mentionnées dans les revendications, ont
pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières,
et n'en limitent aucunement la portée.
