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CA 02342713 2001-03-02
WO 01!02491 PCT/FR00/01934
Émulsion de bitume et de résine chargée pour revétement routier
La présente invention concerne une émufsüon composite chargée à base
d'un liant bitumineux et d'une ou plusieurs résines) pour couche de protection
de surface de chaussées contre les agressions des dérivés du pétrole.
L'invention a donc des applications en génie civil et militaire.
s Pour la fabrication de couches de surfacs~ de chaussées, on a jusqu'à
présent utilisé des matériaux solubles dans des solvants organiques, ce qui
confère au revétement ainsi formé une mauvaise résistance au kërosène, aux
huiles organiques, et aux hydrocarbures en général. Or, les couches de
surface de chaussées sont susceptibles de recevoir de telles substances qui
~o lés endommagent. I! est donc souhaitable d'utiliser des matériaux conférant
aux revêteménts résultants une excellente résistance chirrüque aux huiles
organiques, au kérosène et aux hydrocarbures en gënéral, en particulier pour
les revêtements de routes, de sots industriels, de parkings, de garages à
stations services, de pistes d'aéroports, etc...
ls La plupart des émulsions connues de fal-i antérieur, formulées à cet
effet contiennent une proportion importante de goudrons ou de tout autre
produit issu de la houille et sont reconnues comme toxiques. Par produits
toxiqués, on entend dans la présente invention, un produit qui, de par les
substances cancérigènes qu'if contient, doit être soumis à une classification
et
2o à un étiquetage selon la réglementation en vigueur actuellement en France.
A ce jour, les produits à base de bitume et de résine sont compatibilisés
par l'adjonction d'un troisième composant qui est un solvant dont
l'évaporation
après application à chaud contribue à nuire l'environnement.
Par ailleurs, le brevet EP-231.417 décrit urge résine époxy mélangëe à
2s une émulsion de bitume et à un agent réticulant pour améliorer sa
perméabilité
à ta vapeur d'eau et son adhérence au métal. Mails il s'agit d'une composition
destinée à modifier les caractéristiques de Ia résine, qui est sous forme
pâteuse non émulsionnée et donc difficilement manipulabie.
La demande FR-A-2.366.342 propose une composition présentant les
3o mêmes contraintes.
On connait aussi par EP-695.788 appartenant à la demanderesse, une
émulsiôn composite conférant à un revètement formé une excellente résistance
chimique aux huiles organiques, au kérosëne et aux hydrocarbures en général,
ne présentant aucune toxicité, ni en cours de fabrication, ni au cours de son
3s application, ni pendant la durée de son service, e~t exempte de solvant et
de
i'
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tout autre substance susceptible de nuire à l'environnement. Cette émulsion
composite peut être appliquée à froid sur une surtace de circulation en
chantier. Cette émulsion composite pour couche de roulement ou de surface de
circulation est réalisée à partir d'une première émulsion comportant un liant
s bitumineux et un agent réticulant et une seconde ëmulsion comportant une
résine. Le liant bitumineux et la résine sont donc chacun mis en oeuvre sous
forme d'une émulsion dans l'eau.
Cependant, la tenue d'une telle émulsion composite au cours du temps
et/ou lorsqu'elle est soumise aux cycles environnementaux (variation de
io témpérature, d'humidité.:.) et au trafic n'est pas optimale. II se produit
des
décollements de la couche par rapport au support, des craquelures. Ces
défauts entraînent une dégradation du support qui est alors directement soumis
à l'environnement. Par ailleurs, la couleur noire résiduelle de l'émulsion
composite appliquée en film mince évolue au cours du temps, notamment du
Is fait de l'attaque des rayons ultraviolets solaires du fait de la présence
de résine
époxy : le film s'éclaircit, jaunit, ternit, jusqu'à dlevenir parfois
translucide. Cette
évolution de l'aspect dans le temps peut poser problème dans certains cas de
figure.
La présente invention propose de remédier à ces inconvénients grâce à
2o une émulsion composite bitumelrésine pour couche de protection de surface
de chaussées contre les agressions des dérivÉa du pétrole réalisée à partir du
mélange d'une première émulsion comportant au moins une résine avec une
seconde émulsion comportant un liant bitumineux et un agent réticulant de la
résine. Ce type de protection est aussi dite A.K
2s Selon l'invention, l'émulsion composite comporte en outre une charge,
ladite charge comportant isolément ou en combinaison au moins un des
éléments suivants dëfinis par la norme XP P 18-540:
- un filler;
- un sable;
30 - un sablon.
Le terme combinaison correspond à tous les mélanges possibles des
trois éléments de charge.
Selon la norme XP P 18-540 on définit les familles suivantes:
pour les fillers O/D: D < 2 mm avec au moins ?0% de passant à 0,063 mm;
3s pour les sablons O/D: D < 1 mm avec moins de '70% de passant à 0,063 mm;
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pour les sables O/D: 1 < D s 6,3 mm.
Où D est la plus grande de cümensions du produit.
Dans diverses formes de mise en oeuvre de l'invention, les moyens
suivants peuvent ëtre mis en oeuvre, isolément ou selon toutes leurs
s combinaisons techniquement possibles
- ia charge est minérale.
- la charge est siliceuse.
- le taux de la charge est compris entre 10 et 90 % en poids dans
fëmulsion composite chargée .
to ~ - le taux de la charge est préférentiellement compris entre 25 et 50 % en
poids dans l'émulsion composite chargée .
- le taux de la charge est optimisé à 35 % plus ou moins 5 % en poids
dans l'émulsion composite chargée .
- la charge est incorporée dans l'émulsion comportant le liant
1s bitumineux.
- la charge est incorporée dans l'émulsion comportant de la résine.
- la charge est incorporée dans l'émulsion composite.
- l'émulsion composite chargée comporte en outre une préparation
pigmentaire.
20 - la préparation pigmentaire est un produit de coloration liquide, solide
ou pâteux et de préférence de coloration sombre.
- le taux de la préparation pigmentaire est compris entre 0,05 et 2 % en
poids, le pourcentage étant calculé par rapport à l'émulsion composite chargée
hors du poids de la charge.
2s - le produit de coloration est incorporé dans l'émulsion comportant le
liant bitumineux.
- le produit de coloration est incorporé dans l'émulsion comportant de la
résine.
- le produit de coloration est incorporé dans !a charge.
30 - le produit de coloration est incorporé dans l'émulsion composite.
- la résine est du type époxy.
- la résine est choisie parmi les résines époxy liquides et les résines
époxy solides émulsionnées.
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- une ou plusieûrs résines à propriétés rhéologiques connues sont
utilisées dans l'émulsion comportant de la résine pour ajuster 1e comportement
rhéologique de l'émulsion composite chargée.
- une ou plusieurs résines liquides sont associées à une ou plusieurs
s résines solides dans l'émulsion comportant de Ia résine.
- une ou plusieurs résines époxy solides émulsionnées sont utilisées
dans l'émulsion comportant de la résine.
- l'agent réticulant est en excès par rapport à la stoechiométrie dans
!'émulsion comportant le liant bitumineux.
lo ~ - l'agent réticulant est introduit à raison de 1,7 à 1,1 fois par rapport
à la
stoechiométrie. Lors de la réalisation de l'émulsion composite chargée, la
réticulation est pleinement assurée par rapport au cas où l'agent réticulant
est
apporté dans un rapport stoechiométrique. En effet, une partie de l'agent de
réticulation est rendue inactive pour assurer la réticulation car piégée par
les
ls autres constituants de l'émulsion composite chargée.
- le pourcentage de résine dans l'émulsion comportant de la résine peut
atteindre 80 % en poids.
. - le pourcentagé de réside dans l'émulsion comportant de la. résine est
préférentiellement compris entre 50 % et 80 % e;n poids.
20 - l'émulsion composite chargée est mise' en oeuvre pour la réalisation
d'un revêtement de surface du type film mince réalisé en une ou plusieurs
couches.
- dans le cas de plusieurs couches, chaque nouvelle couche ne peut
être appliquée qu'après séchage et polymérisation de la couche précédente.
2s - l'épaisseur d'une couche est comprise entre 0,1 et 2 mm.
- l'épaisseur d'une couche est préférentiellement comprise entre 0,5 et
1,2 mm.
- l'émulsion composite chargée est mise E:n oeuvre à raison de 500 g/m 2
à 1 kg/m 2 ;
30 - plusieurs fillers sont utilisés;
- plusieurs sablons sont utilisés;
- plusieurs sables sont utilisés.
On entend par liant bitumineux un liant, soit constitué de bitume seul,
soit modifié par l'addition d'un polymère, soit fluidifié par une huile. Ce
terme
~s est conservé lorsqu'à ce produit est incorporé un agent réticulant.
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On désigne par résine toute entité chirnique qui, par réaction avec un
agent réticulant approprié, conduit à l'obtention d'un réseau moléculaire
tridimensionnel. II s'agit de systèmes à deux composants. Ils sont choisis de
telle sorte que ce système soit actif à température ambiante. Bien entendu, la
s nature de l'agent rëticuiant dépend de la nature de la résine employée. Ces
résines sont des résines de type époxy.
Les résines de type époxy sont des résines liquides ou solides.
Avantageusement, il s'agit de résines époxy linéaires. Elles sont
classiquement
obtenues par polycondensation en milieu alcalin d'un dérivé de bisphënol A ou
lo F et de l'épichlorhydrine. Ce dérivé est de préférence du diglicydyléther
de
bisphénol A. 'Des résines époxy plus souples peuvent être obtenues à partir de
dérivés polyglycolés. On peut aussi utiliser, dans le cadre de l'invention, un
mélange de deux ou plusieurs résines époxy différentes. Ces résines à
fonctionnalité époxydique réagissent avec un composé chimique qui est un
ls agent réticulant à fonctionnalités ~ aminées ; cette réaction s'opère à
température ambiante (10°C<t°<60°C).
La stoechiométrie pour la réaction de réticulation avec la résine époxy et
l'agent réticulant, correspond à fa mise en présence d'une fonction époxyde de
.
la résine avec un hydrogêne actif de l'agent réticulant.
20 L'émulsion composite chargée a un meilleur comportement face aux
cycles environnementaux car elle a un coefficient de dilatation thermique
réduit. Elle présente une résistance mécanique au trafic amélioré. Elle
présente un coût de fabrication et de mise en oeuvre moindre. Elle est plus
maniable car le temps de polymérisation est allongé, ce qui allonge la période
2s d'ouvrabilité. Enfin, elle est simple d'utilisation, l'utilisateur final
n'ayant qu'à
mélanger deux produits, voire trois produits dans le cas où 1a charge n'est
pas
additivée au préalable dans l'une des deux émulsions. Dans ce dernier cas de
figuré, les deux émulsions sont suf~sammer~t fluides pour étre pompées
séparément.
so La présente invention sera mieux comprise par la description détaillée
d'un exemple de mise en oeuvre d'émulsion composite chargée et où la figure 1
représente les résultats d'un test comparatif.
On réalise un film mince de protection placé sur un enrobë bitumineux
ou tout autre support à protéger contre des agressions chimiques. Les produits
ss nécessaires à la réalisation du film mince se présentent sous forme d'un
kit à
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trois composants qui sont les deux émulsions et la charge. L'émulsion
composite chargée est réalisée par le mélange d'une première émulsion
comportant le liant bitumineux et l'agent réticulant avec une seconde émulsion
comportant de la résine et avec la charge. Après application en une couche de
s l'émulsion composite chargée et réaction chimique (réticufation), une
protection
de 0,1 à 2 mm d'épaisseur selon le dosage: est obtenue. La protection est
destinée à empêcher le contact entre un agent agressif et le revêtement sous-
jacent.
Un test comparatif a été réalisé afin de comparer ia résistance d'une
lo émulsion composite chargée selon (invention et une émulsion de brai de
houille à vtication de protection A. K. Un premier groupe de plaques en
duralumin O a été recouvert par l'émulsion des l'invention et un second groupe
par le brai de houille. Les plaques ont été placées pendant 4 et 48 heures
dans
du kérosène et la perte de masse a été mesurée. Le graphique suivant donne
~s la valeur de la perte de masse en %. On peut constater que l'émulsion selon
l'invention présente une résistance bien supérieure. Sur la figure 9 la courbe
E
correspond à l'émulsion de l'invention et la courbe B au brai.
Cet exemple de mise en oeuvre et d'utilisation est donné à titre illustratif
et non limitatif de la présente invention. La présentation de ces deux
émulsions
2o et de la charge pourra varier en fonction du volume et de la destination
finale
de l'émulsion composite chargée ainsi réalisée;. En particulier dans le cas
d'un
kit de préparation le nombre de composants pourra être quelconque et non pas
limité à 3 comme dans fun des exemples. Ainsi un kit à deux composants est
envisageable, la charge étant préalablement incluse dans lune, voire les deux
2s émulsions. Par ailleurs plusieurs ~Uers etlou sablons etlou sables
d'origine
différente, par exemple organique etlou minéral, éolien et/ou maritime,
silicieux
et/ou carboné peuvent être combinés en fonction des disponibilités etlou
avantages particuliers.
