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AGENTS FLUXANTS POUR LIANTS HYDROCARBONES
La présente invention a trait au domaine des agents fluxants pour liants
hydrocarbonés, utilisables notamment dans des applications routières. Plus
précisément,
l'invention concerne l'utilisation, à titre d'agent fluxant, d'un composé
volatil spécifique de
formule (I) telle que définie ci-après dans une composition comprenant un
liant
hydrocarboné employée pour la réalisation d'un produit bitumeux à base de
particules
minérales solidarisées par ladite composition comprenant le liant
hydrocarboné.
Dans les produits dits bitumineux , des particules minérales sont liées par
un liant
hydrocarboné, notamment un bitume. Les liants hydrocarbonés qui sont employés
dans
les produits bitumineux de ce type sont des produits très visqueux,
typiquement
viscoélastiques, qui nécessitent, pour être manipulés, d'être chauffés, mis en
émulsion
et/ou additivés par des composés dits fluxants qui permettent, entre
autres, de réduire
leur viscosité. Ces fluxants, peuvent être d'origine pétrolière,
pétrochimique,
carbochimique voire végétale.
Des fluxants usuels sont les fluxants d'origine pétrolière qui incluent :
- les fluxants pétroliers qui sont des produits issus de la distillation
du pétrole
brut (fraction(s) légère(s)), ayant pu subir éventuellement une opération
d'hydrotraitement. On peut citer par exemple les agents fluxants
commercialisés
par Total (Greenflux 2000, Greenflux SD notamment).
- les fluxant pétrochimiques qui sont des produits issus de la
distillation du
pétrole brut (fraction(s) légère(s)), ayant subi au moins une opération de
craquage thermique et de distillation complémentaire. On peut citer par
exemple
les agents fluxants commercialisés par VFT France (Adheflux i0).
De tels fluxants d'origine pétrolière sont très satisfaisants en termes de
résultats. En
effet, lorsqu'ils sont ajoutés à un liant hydrocarboné, ils permettent d'en
abaisser
ponctuellement la viscosité tout en assurant généralement que les performances
mécaniques du produit bitumineux à base de ce liant hydrocarboné fluxé ne
soient pas
sensiblement détériorées et les rendent ainsi propres à leur usage routier, en
particulier
avec une montée en cohésion suffisante.
Ces fluxants d'origine pétrolière sont des produits volatils : après leur
incorporation
dans le liant hydrocarboné où ils assurent la diminution souhaitée de la
viscosité, ils
s'évaporent, ce par quoi le liant retrouve sensiblement ses caractéristiques
premières.
Ces fluxants libérés ont cependant de nombreux impacts environnementaux
négatifs. De
plus, leur usage est dangereux et inconfortable (vapeurs nocives et
désagréables et
danger d'inflammabilité).
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D'autres agents fluxants volatils sont les fluxants d'origine carbochimique
qui sont
des produits issus de la pyrolyse du charbon, ayant subi au moins une
opération de
distillation, qui présentent l'inconvénient majeur d'être reconnus
cancérigènes.
Pour remplacer les agents fluxants volatils précités, il a été proposé des
fluxants
d'origine naturelle non fossile (origine végétale ou animale), qui permettent
d'éviter le
dégagement de composés organiques volatils nocifs. Un fluxant d'origine
naturelle non
fossile est une huile naturelle non fossile, un de ses dérivés tels que les
esters d'acide
gras, ou un mélange de deux ou plus de ces huiles et/ou dérivés d'huile. On
peut en
particulier citer les huiles végétales telles que les huiles de tournesol, de
colza,
d'arachide, de coprah, de lin, de palme, de soja, d'olive, de ricin, de maïs,
de courge, de
pépins de raisin, de jojoba, de sésame, de noix, de noisette, de bois de
chine, le tall oil
(huile de tall), leurs dérivés, ainsi que leurs mélanges. Ces huiles
comprennent des
acides gras insaturés majoritairement des acides gras au moins en 016
insaturés. De tels
fluxants sont par exemple décrits dans les demandes FR 2 910 477, EP 0 900
822, FR
2 721 043 ou FR 2 891 838.
Avec les fluxants non volatil du type des huiles précitées, l'augmentation de
consistance du liant dans le produit final (après répandage ou après enrobage)
ne se fait
pas par évaporation contrairement au cas des fluxants volatils, mais par
réticulation,
typiquement suite à des réactions radicalaires, les chaînes grasses insaturées
réagissant
en présence de l'oxygène de l'air. Ces réactions, qui peuvent être catalysées
par ajout
d'agents siccativants tels que des sels métalliques, comprennent la formation
de ponts
peroxyde ¨0-0- sur les chaînes insaturées. Ces ponts sont instables et
conduisent à la
formation de radicaux libres qui eux même vont réagir avec d'autres
insaturations d'autres
chaînes. Cette technique de réticulation du fluxant s'applique ainsi
uniquement aux
composés insaturés. La sélection du fluxant s'effectue à partir de l'indice
d'iode qui
caractérise le taux d'insaturations d'un composé et donc sa capacité à réagir
par
siccativation.
S'ils ont moins de retombée sur l'environnement et sur le bien-être et la
santé des
manipulateurs, les fluxants d'origine naturelle non fossile sont cependant
moins
satisfaisants que les fluxants d'origine pétrolière en termes de résultats. En
effet, les
résultats de montée en cohésion sont moins bons. Ils conduisent le plus
souvent à des
désordres en cas d'averses, chaleurs ou trafics trop denses, des problèmes de
ressuages, liés notamment à une mauvaise adhésion du liant hydrocarboné fluxé
sur les
particules solides minérales.
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Ainsi, les produits bitumineux à base de bitume fluxé avec des fluxants
d'origine
naturelle non fossile sont actuellement considérés comme n'étant pas adaptés
au trafic
modéré à fort et aux variations climatiques.
Un but de l'invention est de fournir une solution :
- permettant d'abaisser la viscosité d'un liant hydrocarboné
- permettant de disposer d'un liant hydrocarboné de mouillabilité bien
adaptée vis-à-
vis des particules solides minérales
- sans présenter les inconvénients précités, notamment ayant des résultats
de
1.13 montée en cohésion satisfaisants, et supérieurs à ceux obtenus avec
les fluxants
d'origine naturelle non fossile décrits précédemment.
A cet effet, il est proposé selon la présente invention d'utiliser à titre de
fluxants,
des composés particuliers, dont les inventeurs ont maintenant découvert, dans
le cadre
des travaux qui ont conduit à la présente invention, (1) qu'ils se comportent
comme des
fluxants volatils intéressants qui permettent, une fois incorporés dans des
compositions
comprenant un liant hydrocarboné et avant leur évaporation, de diminuer la
viscosité du
liant hydrocarboné, qui peut dès lors être mis en oeuvre plus aisément, mais
sans
présenter les inconvénients des fluxants volatils usuels en termes de
répercussion sur
l'environnement et de toxicité pour leur manipulateur ; et (2) qu'ils
induisent en outre pour
la composition une mouillabilité satisfaisante vis-à-vis des particules
solides minérales, de
même ordre que celles des meilleurs agents fluxants actuellement utilisés, tel
que le
Greenflux SD, qui permet notamment d'adhérer correctement aux particules
solides
minérales.
L'invention a plus précisément pour objet l'utilisation, à titre d'agent
fluxant, d'au
moins un composé répondant à la formule (I), ayant de préférence une masse
moléculaire
en poids allant de 140 g/mol à 270 g/mol, ou d'un mélange comprenant au moins
un tel
composé de formule (I)
R1-C(0)-0-R2 (I)
où:
chacun de R1 et R2, identiques ou différents, est une chaîne
hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, non porteuse de liaison covalente
insaturée, éventuellement interrompue par un ou plusieurs atomes
d'oxygène, et éventuellement porteuse d'une ou plusieurs fonctions
hydroxyles
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étant entendu que, dans le cas d'un mélange comprenant en outre un ou
plusieurs
composés insaturés de formule (11)R-C(0)-0-R' (Il)
où:
chacun de R et R', identiques ou différents, est une chaîne hydrocarbonée
comprenant au moins une liaison covalente insaturée, par exemple une
double liaision C=C, linéaire ou ramifiée,
le rapport massique (11)/(1+11) , défini par le rapport de la masse totale des
composés insaturés de formule (11) rapportée à la somme de la masse
totale des composés de formule (1) et de la masse totale des composés
insaturés de formule (11), reste inférieur à 15% en masse, et de préférence
inférieur à 10% en masse ;
On peut employer selon l'invention un unique composé de formule (1) ou bien un
mélange de plusieurs composés de formule (I).
Les composés de formule (1), seuls ou en mélanges, s'avèrent être des composés
dont les travaux des inventeurs ont montré qu'ils sont volatils au sein d'un
liant
hydrocarboné de type bitume et qu'ils assurent donc un effet similaire aux
fluxants
d'origine pétrolière, mais sans les problématiques de leur impact sur
l'environnement et
de toxicité pour le manipulateur.
Par ailleurs, les composés de formule (1), avant leur volatilisation, assurent
non
seulement une diminution ponctuelle de la viscosité du liant, mais encore une
mouillabilité
des particules solides minérales par le liant du même ordre que celle des
meilleurs agents
fluxants actuellement utilisés.
Un composé de formule (1) selon l'invention est typiquement employé dans une
composition comprenant un liant hydrocarboné pour la préparation d'un produit
bitumeux
à base de particules solides minérales en contact avec ledit liant
hydrocarboné. Le
composé de formule (1) tel qu'il est employé selon l'invention peut être
employé non
seulement pour réduire la viscosité du liant hydrocarboné, mais aussi, plus
spécifiquement pour assurer une bonne mouillabilité des particules solides
minérales par
la composition comprenant le liant. A cet effet, le composé de formule (1) est
de
préférence présent dans la composition bitumineuse pendant tout ou partie de
la période
de temps où la composition est mise en contact avec les particules solides
minérales. En
pratique, le composé de formule (1) peut notamment être ajouté à la
composition
comprenant le liant hydrocarboné selon l'une et/ou l'autre des 3 variantes
compatibles
suivantes :
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- variante 1 : le composé de formule (I) est ajouté au moins pour partie
(si la
variante 2 et/ou la 3 est également mise en oeuvre), voire en totalité
(sinon), à
la composition comprenant le liant hydrocarboné, puis la composition
comprenant le composé de formule (I) est mise en contact avec les particules
5 solides minérales avant évaporation complète du composé de formule (I)
hors
de la composition (en d'autres termes, ledit composé de formule (I) est encore
présent au moins pour partie dans la composition lors de la mise en contact
avec les particules solides minérales, de préférence en une quantité
suffisante
dans la composition pour y assurer un rôle de fluxant) ;
et/ou
- variante 2: le composé de formule (I) est ajouté au moins pour partie (si
la
variante 1 et/ou la 3 est également mise en oeuvre), voire en totalité
(sinon), en
même temps que les particules solides minérales à la composition comprenant
le liant hydrocarboné
et/ou
- variante 3: le composé de formule (I) est ajouté au moins pour partie (si
la
variante 1 et/ou la 2 est également mise en oeuvre), voire en totalité
(sinon), à
un pré-mélange contenant les particules solides minérales et la composition
comprenant le liant hydrocarboné
A noter que lorsque la variante 2 et/ou 3 est employée, il peut tout à fait
être
envisagé d'utiliser, dans une étape préalable (EO), des composés de formule
(I) à titre de
fluxants dans la composition à base de liant (par exemple pour fabriquer une
composition
de type émulsion de bitume), puis de laisser les composés de formule (I)
employés
s'évaporer totalement. Dans ce cas, pour mettre en oeuvre la variante 2 ou 3,
des
composés de formule (I), identiques ou différents de ceux employés dans
l'étape
préalable (EO), seront introduits conjointement et/ou après le mélange de la
composition
avec les particules solides minérales.
Les composés de formule (I) selon l'invention permettent d'abaisser la
viscosité du
liant hydrocarboné, dans lequel ils sont ajoutés, tout en assurant une bonne
mouillabilité
des particules solides minérales par la composition comprenant le liant.
Avantageusement, les composés de formule (I) selon l'invention permettent
également d'obtenir un liant performant après stabilisation (ces performances
sont vues
au travers des résultats de pénétrabilité, de température bille-anneau).
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De préférence, les composés de formule (I) selon l'invention permettent une
diminution de la viscosité du liant hydrocarboné lors de sa mise en oeuvre
sans en
affecter ses performances, notamment les résultats de montée en cohésion, et
sa
capacité à mouiller les particules solides minérales.
Les définitions ci-après seront adoptées dans toute la présente description :
Liant hydrocarboné:
On entend par "liant hydrocarboné " tout liant hydrocarboné d'origine fossile
ou
végétale utilisable pour la réalisation de produits dits bitumineux , ce
liant
hydrocarboné pouvant typiquement être ou non un bitume, et être pur ou
modifié,
notamment par ajout de polymère(s).
Le liant pourra être un liant mou à dur, avantageusement d'un grade allant de
10/20 à 160/220.
Le liant hydrocarboné peut être un bitume, pur ou modifié par des polymères.
Le polymère modifiant le bitume auquel il est fait référence ici, peut
être choisi
parmi les polymères naturels ou synthétiques. Il s'agit par exemple d'un
polymère de la
famille des élastomères, synthétiques ou naturels, et de manière indicative et
non
limitative :
- les copolymères statistiques, multi-séquencés ou en étoile, de styrène et de
butadiène ou d'isoprène en toutes proportions (en particulier copolymères
blocs de
styrène-butadiène-styrène (SBS), de styrène-butadiène (SB, SBR pour styrène-
butadiène
rubber), de styrène-isoprène-styrène (SIS)) ou les copolymères de même famille
chimique
(isoprène, caoutchouc naturel, ...), éventuellement réticulés in-situ,
- les copolymères d'acétate de vinyle et d'éthylène en toutes proportions,
- les copolymères de l'éthylène et d'esters de l'acide acrylique,
méthacrylique ou
de l'anhydride maléique, les copolymères et terpolymères d'éthylène et de
méthacrylate
de glycidyl- et les polyoléfines.
Le polymère modifiant le bitume peut être choisi parmi les polymères de
récupération, par exemple des poudrettes de caoutchouc ou autres
compositions à
base de caoutchouc réduits en morceaux ou en poudre, par exemple obtenues à
partir de
pneus usagés ou d'autres déchets à base de polymères (câbles, emballage,
agricoles,
...) ou encore tout autre polymère couramment utilisé pour la modification des
bitumes tels
que ceux cités dans le Guide Technique écrit par l'Association Internationale
de la Route
(AIPCR) et édité par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées "Use of
Modified
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Bituminous Binders, Special Bitumens and Bitumens with Additives in Road
Pavements"
(Paris, LCPC, 1999), ainsi que tout mélange en toute proportion de ces
polymères.
La composition comprenant le liant peut être sous forme d'un liant anhydre ou
sous forme d'une émulsion (émulsion de bitume typiquement).
L'émulsion est une dispersion du liant (bitume, liant de synthèse ou liant
végétal)
dans une phase continue, typiquement une phase aqueuse, par exemple de l'eau.
On
peut ajouter à l'émulsion un agent tensioactif, qui permet notamment de la
stabiliser.
Au cours de la fabrication d'une émulsion, le liant est dispersé en fines
gouttelettes
dans l'eau par exemple par une action mécanique. L'ajout d'un agent tensio-
actif forme un
film protecteur autour des gouttelettes, les empêchant de s'agglomérer et
permettant ainsi
de maintenir le mélange stable et de l'entreposer pendant un certain temps. La
quantité et
le type d'agent tensio-actif ajoutés au mélange déterminent la stabilité de
l'émulsion à
l'entreposage et influent sur le temps de cure au moment de la pose. L'agent
tensioactif
peut être chargé positivement, chargé négativement, amphotère ou non-ionique.
L'agent tensioactif est avantageusement d'origine pétrolière, végétale,
animale et
leur mélanges (par exemple l'agent tensioactif peut être d'origine végétale et
pétrolière).
L'agent tensioactif peut être un savon alcalin d'acides gras : sels de sodium
ou de
potassium d'un acide organique (résine par exemple). L'émulsion est alors
anionique.
L'agent tensioactif peut être un savon acide, lequel est généralement obtenu
par action de
l'acide chlorhydrique sur une ou deux amines. L'émulsion est alors cationique.
Parmi les
tensioactifs pertinents en application routière on peut citer : les
tensioactifs
commercialisés par Akzo NOBEL (Redicote E9, Redicote EM 44, Redicote EM
76),
les tensioactifs commercialisés par CECA (Dinoram S, Polyram S, Polyram L
80), les
tensioactifs commercialisés par Meadwestvaco (Indulin R33, Indulin R66,
Indulin
W5). On pourra utiliser un ou plusieurs de ces tensioactifs, seuls ou en
mélanges.
L'émulsion peut contenir du latex synthétique ou naturel. Par latex on entend
une
dispersion de polymères (polyisoprène, SBS, SB, SBR, polymères acryliques,
...)
réticulés ou non en phase aqueuse. Ce latex est incorporé dans la phase
aqueuse avant
émulsification ou en ligne pendant la fabrication de l'émulsion soit encore
après
fabrication de l'émulsion.
La composition comprenant le liant peut se présenter en tout ou partie sous la
forme d'une mousse typiquement obtenue un procédé d'injection dans l'arrivée
du liant
d'une quantité d'eau, et éventuellement d'air, l'eau étant pure ou pouvant
comprendre des
additifs permettant de modifier les propriétés d'adhésivité voire rhéologiques
du liant.
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Quelle que soit sa forme, la composition comprenant le liant, typiquement au
sein
du liant, des additifs couramment utilisés dans le domaine routier, tels que
des
compositions à base de caoutchouc réduit en poudre ( poudrettes de caoutchouc
), des
cires végétales ou d'origine pétrochimique, des dopes d'adhésivité.
Particules solides minérales
Par "particules solides minérales", on entend dans la présente description
toutes
particules solides utilisables pour la réalisation de produits bitumineux
notamment pour la
construction routière, comprenant notamment les granulats minéraux naturels
(gravillons,
sable, fines) issus de carrière ou de gravière, les produits de recyclage tel
que les
agrégats d'enrobés résultant du recyclage des matériaux récupérés lors de la
réfection
des routes ainsi que des surplus de centrales d'enrobage, les rebuts de
fabrication, les
shingles (provenant du recyclage des membranes de toitures), les granulats
provenant du recyclage de matériaux routiers y compris les bétons, les
laitiers en
particulier les scories, les schistes en particulier la bauxite ou le
corindon, les poudrettes
de caoutchouc provenant du recyclage des pneus notamment, les granulats
artificiels de
toute origine et provenant par exemple de mâchefers d'incinération des ordures
ménagères (MIOM), ainsi que leurs mélanges en toutes proportions.
Les granulats minéraux naturels comprennent :
- des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines)
- du sable dont les éléments sont compris entre 0,063 mm et 2 mm;
- des gravillons, dont les éléments ont des dimensions
o comprises entre 2 mm et 6 mm;
o supérieures à 6 mm;
La taille des granulats minéraux est mesurée par les essais décrits dans la
norme
NF EN 933-2 (version mai 1996).
On entend par agrégats d'enrobés des enrobés (mélange de granulats et de
liants bitumineux) provenant de fraisage de couches d'enrobé, de concassage de
plaques
extraites de chaussées en enrobées, de morceaux de plaques d'enrobés, de
déchets
d'enrobé ou de surplus de productions d'enrobés (les surplus de productions
sont des
matériaux enrobés ou partiellement enrobés en centrale résultant des phases
transitoires
de fabrication). Ces éléments et les autres produits de recyclage peuvent
atteindre des
dimensions jusqu'à 31,5 mm.
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On désigne également les particules solides minérales par les termes
fraction minérale 0/D . Cette fraction minérale 0/D peut être séparée en deux
granulométries : la fraction minérale 0/d et la fraction minérale d/D.
Les éléments les plus fins (la fraction minérale 0/d) seront ceux compris dans
la
plage comprise entre 0 et un diamètre maximal que l'on peut fixer entre 2 et 6
mm (de 0/2
à 0/6), avantageusement entre 2 et 4 mm. Les autres éléments (diamètre minimal
supérieur à 2, 3, 4, 5 ou 6 mm ; et environ jusqu'à 31,5 mm) constituent la
fraction
minérale d/D.
Composé de formule (I)
On utilise dans l'invention un composé, ou mélange de composés, ayant de
préférence
une masse moléculaire en poids allant de 140 g/mol à 270 g/mol, répondant à la
formule
(I)
R1-C(0)-0-R2 (I)
où:
chacun de R1 et R2, identiques ou différents, est une chaîne hydrocarbonée
ne comprenant pas de liaisons covalentes insaturées, linéaire ou ramifiée,
éventuellement interrompue par un ou plusieurs atomes d'oxygène, et
éventuellement porteuse d'une ou plusieurs fonctions hydroxyles.
On note que selon une variante de l'invention, le composé de formule (I) peut
se
présenter sous la forme d'un mélange comprenant différents composés de formule
(I).
Dans la demande, sauf mention explicite de la présence d'au moins deux
composés, "un"
composé peut désigner un unique composé répondant à la formule (I) ou un
mélange ou
une association de plusieurs composés répondant à la formule (I).
Les composés de formule (I) ont par ailleurs de préférence une masse
moléculaire
en poids comprise entre 140 g/mol et 270 g/mol. La masse moléculaire peut par
exemple
être supérieure ou égale à 150g/mol, notamment supérieure ou égale à 160 g/mol
voire à
170 g/mol. Par ailleurs, la masse moléculaire reste typiquement inférieure à
260 g/mol,
par exemple inférieure ou égale à 250 g/mol.
Les composés de formule (I) s'avèrent être volatils dans la plupart des liants
hydrocarbonés et notamment dans le bitume, c'est-à-dire qu'avec le temps ils
vont
s'évaporer des compositions bitumineuses les comprenant.
Dans les composés de formule (I) utilisés selon l'invention, le nombre total
d'atomes
de carbone est de préférence compris entre Set 17. Selon un mode de
réalisation, le
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nombre total d'atome de carbone est supérieur ou égal à 6, voire supérieur ou
égal à 7,
par exemple supérieur ou égal à 8. Par ailleurs, on préfère en général que le
nombre total
d'atomes de carbone soit inférieur ou égal à 16, par exemple inférieur ou égal
à 15. Le
nombre total d'atome de carbone peut par exemple être compris entre 10 et 17,
par
5 exemple entre 13 et 15 ou entre 13 et 17 ou de 14 ou de 10.
Les groupes R1 et R2, identiques ou différents, représentent avantageusement
un
groupe alkyle, linéaire ou branché, cyclique ou non cyclique (et généralement
non
cyclique), en Cl-016, typiquement en C1-C15.
Dans un mode de réalisation, un des groupes R1 ou R2 comporte de 1 à 5 atomes
de carbone, et avantageusement 1, 2, 3, 4 ou 5 atomes de carbone. Ce groupe R1
ou R2
peut être linéaire ou ramifié. Dans ce cas de figure, ce groupe R1 ou R2 n'est
typiquement
pas interrompu par un atome d'oxygène. Dans ce cas de figure, ce groupe R1 ou
R2 n'est
typiquement pas substitué par une fonction hydroxyle.
Ce groupe R1 ou R2 peut notamment être choisis parmi les groupes méthyle,
éthyle,
n-propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, n-pentyle, isoamyle, en
particulier méthyle,
éthyle ou isopropyle.
Dans ce mode de réalisation, l'autre groupe R1 ou R2 comporte en général de 8
à 15
atomes de carbone, en particulier entre 9 et 14, notamment 11 atomes de
carbone.
L'autre groupe R1 ou R2 peut être linéaire ou ramifié. Dans ce cas de figure,
l'autre groupe
R1 ou R2 peut être interrompu par au moins un atome d'oxygène. Dans ce cas de
figure,
l'autre groupe R1 ou R2 peut être substitué par au moins une fonction
hydroxyle.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins un des groupes R1 ou R2 est
porteur d'au moins un groupe hydroxyle ¨OH. Parmi les composés utiles selon
l'invention
dans lesquels R2 est porteur d'un groupement hydroxyle, on peut notamment
citer le
2,2,4-triméthy1-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texano1,0).
Comme exemples de composés de formule (I), on peut notamment citer le laurate
de méthyle, le laurate d'éthyle, le laurate d'isopropyle, le mélange de
laurate de méthyle
et de myristate de méthyle, le cocoate de méthyle, le cocoate d'éthyle, le
cocoate
d'isopropyle, le myristate de méthyle, le myristate d'éthyle, le myristate
d'isopropyle, le
Texanol ou le 2-éthyle hexyle acétate.
Les composés de formule (I) utiles selon l'invention, qui sont volatils par
nature,
peuvent être employés en mélange avec des composés moins volatils. Dans le cas
d'un
mélange comprenant en outre un ou plusieurs composés insaturés de formule (II)
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R-C(0)-0-R' (Il)
où:
chacun de R et R', identiques ou différents, est une chaîne hydrocarbonée
insaturée, comprenant au moins une double liaison C=C, linéaire ou
ramifiée,
le rapport massique (11)/(1+11) , défini par le rapport de la masse totale des
composés
insaturés de formule (11) rapportée à la somme de la masse totale des composés
de
formule (I) et de la masse totale des composés insaturés de formule (11),
reste inférieur à
15% en masse. De préférence, ce rapport est inférieur à 10% en masse, voire
inférieur à
5% en masse ou inférieur à 2% en masse
Dans un mode de réalisation, les composés de formule (I) utiles selon
l'invention
sont employés sous forme d'un mélange ne comprenant pas de composé de formule
(11).
En d'autres termes, selon l'invention, si des composés porteurs de groupements
insaturés sont mis en oeuvre conjointement avec les composés de formule (I),
comme des
fluxants siccativants par exemple, ceux-ci sont minoritaires en masse, voire
sont absents.
Typiquement, lorsque le composé de formule (I) est employé sous la forme d'un
mélange, ledit a un indice d'iode selon la norme ISO 3961 : 2013 inférieur à
50 g
d'12/100g. Avantageusement cet indice d'iode est inférieur à 30 g d'12/100g,
avantageusement inférieur à 10 g d'12/100g, plus avantageusement inférieur à 5
g
d'12/100g, encore plus avantageusement inférieur à 3,5 g d'12/100g. L'indice
d'iode d'un
mélange est la masse de diiode (12) (exprimée en g pour 100 g de mélange)
capable de
se fixer sur les liaisons covalentes insaturées de type carbone-carbone
présentes dans le
mélange et qui reflète en général le nombre de liaisons insaturés C=C dans le
mélange.
Produits bitumineux
Par produit bitumineux , dans la présente invention, on entend un produit à
base
de liant hydrocarboné et de particules solides minérales. On peut en
particulier citer les
enduits, les enrobés à l'émulsion, les enrobés stockables, les enrobés à
chaud, les
enrobés tièdes à maniabilité contrôlée qui sont décrits plus en détails ci-
après.
Selon l'invention, le produit bitumineux est avantageusement :
- Un enduit superficiel ;
- Un béton bitumineux à l'émulsion ;
- Un matériau bitumineux coulé à froid ;
- Un enrobé chaud ou tiède ;
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- Un enrobé stockable.
Les produits bitumineux peuvent contenir des teneurs importantes (allant de 0%
à
100% en poids, avantageusement de 20% à 50% en poids, par rapport au poids
total) de
produits de recyclage (agrégats de produit asphaltique, agrégats d'enrobé).
Enduits
Un enduit superficiel, au sens de la présente description, désigne une couche
constituée de couche superposées d'un liant hydrocarboné et de particules
solides
minérales. Il est typiquement obtenu en pulvérisant un liant hydrocarboné puis
en
épandant sur ce liant des particules solides minérales, en une ou plusieurs
couches.
L'ensemble est ensuite compacté. Un enduit superficiel nécessite non seulement
un liant
qui soit suffisamment fluide pour pouvoir être pulvérisé mais également un
liant qui
permette un bon accrochage des particules solides minérales sur le support.
Ainsi, le fluxant ajouté au liant doit permettre de le ramollir sans pénaliser
le
mouillage des particules solides minérales par le liant. En outre, le fluxant
doit permettre
de ramollir le liant lors de sa pulvérisation mais une fois pulvérisé le liant
doit durcir
rapidement pour répondre également au critère de montée en cohésion. Si le
liant ne
mouille pas correctement les particules solides minérales, l'adhésion de ce
liant sur ces
particules ne sera pas satisfaisante voire inacceptable.
L'affinité liant - particules solides minérales est déterminée par la
possibilité de
mouillage des particules solides minérales par le liant, qui s'apprécie au
moyen de l'essai
de détermination de l'adhésivité liants-granulats par mesure de la cohésion
Vialit (NF EN
12272-3, 2003-07-01).
On a découvert que les composés de formule (I) permettent de fluxer
effectivement
le liant, avec une montée en cohésion satisfaisante, sans pénaliser l'affinité
liant -
particules solides minérales.
Le ou les composés de formule (I) sont avantageusement ajoutés en totalité à
la
composition comprenant le liant hydrocarboné puis la composition comprenant le
liant
hydrocarboné et le ou les composés de formule (I) est pulvérisée sur les
particules solides
minérales avant évaporation complète du composé de formule (I) hors de la
composition.
En d'autres termes, ledit composé de formule (I) est encore présent au moins
pour partie
lors de la mise en contact du liant fluxé et des particules solides minérales,
de préférence
en une quantité suffisante dans la composition pour permettre une bonne
adhésion du
liant aux particules solides minérales.
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Les particules solides minérales employées dans un enduit appartiennent
avantageusement aux classes granulaires (d/D) suivantes : 4/6,3, 6,3/10,
10/14.
La teneur totale en liant hydrocarboné dans un enduit sera adaptée en fonction
de la
structure de l'enduit (mono- ou bi-couche, type de gravillonnage), de la
nature du liant et
de la dimension des granulats, en suivant par exemple les préconisations du
document
Enduits superficiels d'usure ¨ Guide technique, mai 1995 .
Le liant hydrocarboné employé pour la fabrication d'un enduit peut être un
bitume
pur ou modifié par des polymères, tel que décrit précédemment.
Le liant hydrocarboné employé pour la fabrication d'un enduit peut être sous
la
forme de liant anhydre ou sous la forme de liant en émulsion.
Dans un mode de réalisation, le liant hydrocarboné est utilisé sous forme d'un
liant
anhydre lors de la fabrication de l'enduit.
Dans ce mode, le liant hydrocarboné comprend avantageusement, par rapport au
poids total du liant hydrocarboné, de 3% à 18% en poids dudit composé de
formule (I).
Dans ce mode de réalisation, l'enduit est avantageusement mis en oeuvre à une
température inférieure ou égale à 200 C, par exemple allant de 120 C à 180 C
ou allant
de 130 C à 160 C.
Dans un autre mode de réalisation, le liant hydrocarboné est un liant en
émulsion.
Dans ce mode, le liant hydrocarboné comprend avantageusement, par rapport au
poids total du liant hydrocarboné, 0,1 à 10% en poids dudit composé de formule
(I), plus
avantageusement 0,5 à 8% en poids, encore plus avantageusement 1 à 6% en
poids.
Dans ce mode de réalisation, l'enduit est avantageusement mis en oeuvre à une
température inférieure ou égale à 40 C, par exemple allant de 5 C à 40 C ou
allant de
15 C à 35 C.
Bétons bitumineux à l'émulsion (BBE)
Les bétons bitumineux à l'émulsion, encore appelés enrobés à l'émulsion, sont
des enrobés hydrocarbonés réalisés à froid à partir de granulats et d'un liant
hydrocarboné en émulsion. Les granulats peuvent être utilisés sans séchage et
chauffage
préalable ou subir un pré-laquage partiel à chaud. Il peut parfois être
nécessaire de
réchauffer le produit après sa fabrication, lors de sa mise en oeuvre.
Cette technique, dite technique "à froid", présente au niveau environnemental
l'avantage important, de ne pas produire d'émissions de fumées, ce qui diminue
les
nuisances des travailleurs et des riverains. Les bétons bitumineux à
l'émulsion sont
constitués d'un mélange de particules solides minérales incluant des
granulats,
d'émulsion de bitume (modifié ou non), et d'additifs.
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Cependant, la qualité de l'enrobage peut être médiocre, avec l'observation
d'un
phénomène de désenrobage : mauvaise répartition du film de bitume sur la
totalité de la
fraction granulaire, d'autant plus que la teneur en fluxant ou fluidifiant est
élevée. Plus la
fraction granulaire contient de fines, plus mauvaise sera la répartition du
liant sur la
fraction granulaire (principalement sur les gros éléments).
Pour remédier à ou limiter ces problèmes de perte de compactabilité et de
mauvaise
répartition du film de bitume sur la totalité de la fraction granulaire,
l'étape de mélange des
fractions granulaires et du liant, éventuellement de l'agent fluxant, peut
être séquencée.
Ces procédés séquences impliquent plus d'étapes et donc sont moins
économiques.
Il a été maintenant découvert que les composés de formule (I) permettent de
fluxer
efficacement les bétons bitumineux à l'émulsion. Les composés de formule (I)
aident
également au compactage. L'invention peut permettre également de s'affranchir
de la
mise en oeuvre de procédés séquences et/ou de réchauffage.
Le ou les composés de formule (I) est avantageusement ajouté à la composition
comprenant le liant hydrocarboné selon l'une et/ou l'autre des 3 variantes
décrites
précédemment en pages 4 et 5, et ainsi avant et/ou pendant et/ou après mise en
contact
du liant et des particules solides minérales. Le ou les composés de formule
(I) est introduit
au plus tard avant mise en oeuvre du béton bitumineux à l'émulsion, et est
présent au
moins pour partie dans la composition comprenant le liant et les particules
solides
minérales pour permettre une bonne adhésion.
Dans un mode de réalisation adapté aux bétons bitumineux, le ou les composés
de
formule (I) est introduit à la composition comprenant le liant en émulsion,
puis ladite
composition est mise en contact avec des particules solides minérales
(variante 1).
Dans un autre mode de réalisation adapté aux bétons bitumineux, le ou les
composés de formule (I) est introduit au moins pour partie en même temps que
les
particules solides minérales à la composition comprenant le liant hydrocarboné
(variante
2).
Dans un autre mode de réalisation adapté aux bétons bitumineux, une partie ou
la
totalité du ou les composés de formule (I) est introduit à un pré-mélange à
base de liant
en émulsion et de particules solides minérales (variante 3). La composition
qui en résulte
comprend encore une quantité suffisante de composé de formule (I) pour mise en
oeuvre
du béton bitumineux à l'émulsion.
Les particules solides minérales pour des bétons bitumineux à l'émulsion
comprennent
avantageusement :
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- des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines)
- du sable dont les éléments sont compris entre 0,063 mm et 2 mm;
- des gravillons, dont les éléments ont des dimensions comprises allant de
2 mm à 6, 10 ou 14 mm.
5 Le
liant hydrocarboné employé pour la synthèse de bétons bitumineux à l'émulsion
est sous la forme de liant en émulsion. La teneur totale en liant hydrocarboné
dans ladite
émulsion est de typiquement de 2 à 8 ppc (partie pour cent en poids),
avantageusement 3
à 7 ppc, plus avantageusement 3,5 à 5,5 ppc, par rapport au poids des
particules solides
minérales. Cette teneur en liant correspond à la quantité de liant introduit
en tant que tel
10
(liant d'apport) plus la quantité de liant récupéré des agrégats d'enrobés
faisant partie de
la fraction minérale solide.
Le liant hydrocarboné dans une émulsion employée pour la confection d'un béton
bitumineux à l'émulsion comprend avantageusement, par rapport au poids total
du liant
hydrocarboné, 1 à 25% en poids dudit composé de formule (I), plus
avantageusement 2 à
15 15%
en poids, encore plus avantageusement 2 à 10% en poids, encore plus
avantageusement 3 à 10% en poids. Ces teneurs sont calculées que le composé de
formule (I) soit effectivement ajouté au liant avant mise en contact avec des
particules
solides minérales ou qu'il soit ajouté à la composition comprenant le liant et
les particules
solides minérales.
Les bétons bitumineux obtenus selon l'invention à l'émulsion peuvent être
utilisés
pour la fabrication d'enrobés stockables.
Dans ce mode de réalisation, le liant hydrocarboné comprend avantageusement,
par
rapport au poids total du liant hydrocarboné, 10 à 30% en poids dudit composé
de formule
(I), plus avantageusement 15 à 25% en poids, encore plus avantageusement 17 à
22%
en poids.
Matériaux bitumineux coulés à froid (MBCF)
Les matériaux bitumineux coulés à froid sont des enrobés pour couche de
surface
constitués de granulats non séchés enrobés à l'émulsion de bitume et coulés en
place en
continu au moyen d'un matériel spécifique.
Après sa mise en oeuvre et rupture de l'émulsion, ce revêtement coulé à froid
en
très faible épaisseur (généralement de 6 à 13 mm d'épaisseur par couche) doit
atteindre
sa consistance définitive (montée en cohésion) très rapidement. Les deux
paramètres
essentiels gouvernant la formulation, la fabrication et la mise en oeuvre des
matériaux
bitumineux coulés à froid sont :
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- la maniabilité du mélange granulats/émulsion : optimisation des proportions
des
différents constituants (eau, additifs, formulation de l'émulsion) pour
obtenir un délai de
mise en oeuvre suffisant et ainsi permettre le mélange des granulats avec
l'émulsion dans
le malaxeur.
- la cinétique de "montée en cohésion" : le matériau bitumineux coulé à froid,
après l'application sur la chaussée, doit acquérir une montée en cohésion le
plus
rapidement possible pour l'ouverture au trafic. Pour des températures de
mûrissement
allant de 7 à 40 C, un délai de 30 minutes est considéré comme pertinent pour
l'homme
de l'art pour répondre aux cahiers des charges les plus stricts.
On a découvert que les composés de formule (I) permettent de fluxer
efficacement
les matériaux bitumineux coulés à froid. En particulier, les composés de
formule (I)
permettent d'améliorer la cinétique de montée en cohésion du matériau
bitumineux coulé
à froid.
Pour un matériau bitumineux coulé à froid, les gouttelettes de bitume
initialement
séparées confèrent au système un caractère fluide et une mise en place aisée à
l'aide
des machines spécifiques pour les matériaux bitumineux coulés à froid. Le
système est
alors visqueux. Le temps caractéristique pendant lequel cet état perdure est
appelé temps
de maniabilité. Dans un second temps, les gouttelettes de bitume coalescent
progressivement. Lorsque toutes les gouttelettes de bitume sont regroupées, on
considère que l'émulsion a rompu (temps de rupture). Le système est alors
viscoélastique. Le système tend par la suite à se contracter de façon à
réduire la surface
de contact entre l'eau et le bitume (temps de cohésion). Ce processus suit une
cinétique
qui dépendra des répulsions électrostatiques entre gouttelettes et donc de la
nature du
bitume et de l'émulsifiant. La cinétique de la réaction de coalescence entre
les
gouttelettes de bitume conditionnera la rapidité de la montée en cohésion du
matériau
bitumineux coulé à froid qui pourra se traduire par une sensibilité ou non du
matériau aux
conditions de mûrissement au jeune âge
Les composés de formule (I) permettent avantageusement de faciliter la
coalescence des gouttelettes de bitume.
Dans un mode de réalisation adapté aux matériaux bitumineux coulés à froid le
ou
les composés de formule (I) est introduit à la composition comprenant le liant
en
émulsion, puis ladite composition est mise en contact avec des particules
solides
minérales (variante 1).
Dans une première variante du mode de réalisation précédent, le ou les
composés
de formule (I) est introduit dans le liant puis le liant est mis en émulsion
dans une phase
continue aqueuse.
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Dans une deuxième variante du mode de réalisation précédent, le ou les
composés
de formule (I) est introduit dans le liant déjà en émulsion
Dans un autre mode de réalisation adapté aux matériaux bitumineux coulés à
froid
le ou les composés de formule (I) est ajouté en même temps que les particules
solides
minérales à la composition comprenant le liant hydrocarboné en émulsion
(variante 2). Il
est possible de pré-mélanger le ou les composés de formule (I) et les
particules solides
minérales.
Dans un autre mode de réalisation, les deux modes de réalisations précédents
sont
combinés et ainsi :
- une partie du ou des composés de formule (I) est introduit à la composition
comprenant le liant en émulsion, selon la première ou la deuxième variante,
puis ladite
composition est mise en contact avec des particules solides minérales et
- une autre partie du ou des composés de formule (I) est ajoutée en même temps
que les particules solides minérales à la composition comprenant le liant
hydrocarboné en
émulsion et la partie déjà introduite du ou des composés de formule (I).
Dans un autre mode de réalisation adapté aux matériaux bitumineux coulés à
froid,
une partie ou la totalité du ou les composés de formule (I) est introduit à un
pré-mélange à
base de liant en émulsion et de particules solides minérales (variante 3),
avant rupture de
l'émulsion.
Les particules solides minérales employées pour les matériaux bitumineux
coulés à froid
comprennent avantageusement :
- des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines)
- du sable dont les éléments sont compris entre 0,063 mm et 2 mm;
o des gravillons, dont les éléments ont des dimensions comprises allant
de 2 mm à 6, 10 ou 14 mm.
Le liant hydrocarboné employé pour la fabrication de matériaux bitumineux
coulés à
froid est sous la forme de liant en émulsion.
Dans cette émulsion, la teneur en liant varie avantageusement de 50 à 75% en
poids de liant, par rapport au poids total de l'émulsion, plus avantageusement
de 55 à
70% en poids, encore plus avantageusement de 60 à 65% en poids.
Le liant hydrocarboné adapté aux matériaux bitumineux coulés à froid comprend
avantageusement, par rapport au poids total du liant hydrocarboné, 0,1 à 6% en
poids
dudit composé de formule (I), plus avantageusement 0,1 à 3% en poids dudit
composé de
formule (I). Dans une variante, le liant hydrocarboné comprend moins de 2% en
poids
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dudit composé de formule (I), avantageusement moins de 1,5% en poids, encore
plus
avantageusement 0,1 à 1% en poids dudit composé de formule (I).
Enrobés hydrocarbonés à chaud ou tièdes
Les enrobés hydrocarbonés à chaud sont obtenus par mélange à chaud des
granulats et d'un liant. Ce liant peut être un bitume pur ou modifié (ajout
par exemple de
polymère(s), de fluxants d'origine pétrolière ou végétale), un liant végétal
pur ou modifié
ou un liant de synthèse d'origine pétrolière. Les granulats sont chauffés, en
règle générale
à une température supérieure à 100 C.
Les enrobés hydrocarbonés tièdes sont des enrobés mis en oeuvre à des
températures d'environ 30 à 50 C inférieures aux températures mises en oeuvre
pour des
enrobés hydrocarbonés à chaud.
On a découvert que les composés de formule (I) permettent de fluxer
efficacement
les enrobés hydrocarbonés à chaud ou tièdes, avec une montée en cohésion
satisfaisante, et une bonne mouillabilité des particules solides minérales.
Le ou les composés de formule (I) est avantageusement ajouté à la composition
comprenant le liant hydrocarboné selon l'une et/ou l'autre des 3 variantes
décrites
précédemment en pages 4 et 5, et ainsi avant et/ou pendant et/ou après mise en
contact
du liant et des particules solides minérales. Le ou les composés de formule
(I) est introduit
au plus tard avant mise en oeuvre des enrobés hydrocarbonés à chaud ou tièdes,
et est
présent au moins pour partie dans la composition comprenant le liant et les
particules
solides minérales pour permettre une bonne adhésion.
Dans un mode de réalisation adapté, le ou les composés de formule (I) est
introduit
à la composition comprenant le liant, puis ladite composition est mise en
contact avec des
particules solides minérales (variante 1).
Les particules solides minérales sont telles que définies précédemment et
comprennent
avantageusement :
des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines)
du sable dont les éléments sont compris entre 0,063 mm et 2 mm;
o des gravillons, dont les éléments ont des dimensions comprises allant
de 2 mm à 6, 10 ou 14 mm.
Le liant hydrocarboné est sous la forme anhydre.
La teneur totale en liant hydrocarboné est de 3 à 7 ppc (partie pour cent en
poids),
avantageusement 3,5 à 6 ppc par rapport au poids des particules solides
minérales.
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Cette teneur en liant correspond à la quantité de liant introduit en tant que
tel (liant
d'apport) plus la quantité de liant récupéré des agrégats d'enrobés faisant
partie de la
fraction minérale solide.
Pour les enrobés hydrocarbonés à chaud ou tiède, le liant hydrocarboné
comprend
avantageusement, par rapport au poids total du liant hydrocarboné, 1 à 30% en
poids
dudit composé de formule (I).
La teneur en fluxant est ajustée en fonction de la durée entre la fabrication
et la mise
en oeuvre.
Lorsque les enrobés hydrocarbonés à chaud ou tièdes sont utilisés rapidement
après fabrication, par exemple pour la fabrication de couches de roulement, le
liant
hydrocarboné comprend avantageusement, par rapport au poids total du liant
hydrocarboné, 0,1 à 6% en poids dudit composé de formule (I).
Ces enrobés hydrocarbonés à chaud ou tièdes peuvent être utilisés pour la
fabrication d'enrobés stockables.
Dans ce mode de réalisation, le liant hydrocarboné comprend avantageusement,
par
rapport au poids total du liant hydrocarboné, 15 à 30% en poids dudit composé
de formule
(I), plus avantageusement 15 à 25% en poids, encore plus avantageusement 17 à
22%
en poids.
EXEMPLES
Descriptif des méthodes de test :
- Stabilisation des liants fluxés :
o Liants anhydres : Il s'agit d'une méthode d'obtention d'une couche
mince de liant. La stabilisation est réalisée selon la norme NF EN
13074 1,2 (avril 2011) en laissant le bitume fluxé pendant 24h à
température du laboratoire puis transféré dans une étuve ventilée
pendant 24h à 50 C, et enfin, 24h à 80 C afin de permettre
l'évaporation du fluxant.
- Pseudo-viscosité STV :
o Pour les liants anhydres : Il s'agit d'une méthode de mesure de la
viscosité d'un bitume fluxé par détermination du temps d'écoulement du
produit à 40 C ou à 50 C à travers un orifice de 10mm. La pseudo-
viscosité STV est mesurée selon la norme NF EN 12846-2 (avril 2011).
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- Pénétrabilité : La pénétrabilité correspond à la consistance
exprimée
comme la profondeur, en dixième de millimètre, correspondant à la
pénétration verticale d'une aiguille de référence dans un échantillon
d'essai du matériau, dans des conditions prescrites de température, de
5 charge et de durée d'application de la charge. L'essai de
pénétrabilité est
réalisé selon la norme NF EN 1426 (juin 2007). Dans les exemples, les
mesures ont été effectuées à 25 C, pour une charge de 100 g et une
durée de 5 s. La pénétrabilité peut être mesurée à partir d'un bitume
fluxé, d'un liant stabilisé obtenu à partir d'un bitume fluxé ou bien d'un
10 liant stabilisé obtenu à partir d'une émulsion de bitume.
- Température bille-anneau : Il s'agit de la température à
laquelle le liant
atteint une consistance précise dans les conditions de référence de
l'essai. Deux disques horizontaux de bitume, moulés dans des anneaux
de laiton à épaulement, sont chauffés dans un bain liquide (eau) agité
15 avec un taux d'élévation de la température contrôlé (5 C/min,
température initiale du bain de (5 1) C), alors que chacun soutient une
bille d'acier. Le point de ramollissement noté doit correspondre à la
moyenne des températures auxquelles les deux disques se ramollissent
suffisamment pour permettre à chaque bille, enveloppée de liant
20 bitumineux, de descendre d'une hauteur de (25,0 0.4) mm. La
mesure
s'effectue selon la norme NF EN 1427 (juin 2007). La température bille-
anneau peut être mesurée à partir d'un bitume fluxé, d'un liant stabilisé
obtenu à partir d'un bitume fluxé ou bien d'un liant stabilisé obtenu à
partir d'une émulsion de bitume.
- Perte de masse après stabilisation : La perte de masse après
stabilisation est mesurée comme la différence de masse entre le liant
déposé au début de la procédure de stabilisation et de la masse de liant
effectivement mesurée après l'étape de stabilisation (norme NF EN
13074 1,2, avril 2011)
- Courbes d'évaporation (thermobalance) : Il s'agit d'une mesure de la
perte de masse d'un bitume fluxé en fonction du temps à une
température fixée de 85 C. L'essai est réalisé à l'aide d'une
thermobalance et permet d'évaluer la cinétique d'évaporation d'un
fluxant.
- Adhésivité : Il s'agit d'une méthode de détermination de l'adhésivité
liant-
granulats et de l'influence d'additifs sur les caractéristiques de cette
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adhésivité (Norme NF EN 12272-3, juillet 2003). La quantité de liant
nécessaire est chauffée à la température de répandage, puis appliquée
uniformément sur une plaque d'acier. L'essai est réalisé à (5 1 C). 100
gravillons calibrés sont répartis sur le liant, puis cylindrés. La plaque
ainsi
préparée est retournée puis posée sur un support à trois pointes. Une
bille d'acier tombe sur la plaque d'une hauteur de 500 mm, trois fois en
s.
- La compactabilité d'un béton bitumineux à l'émulsion est déterminée par
l'essai de compactage à la presse à cisaillement giratoire (NF P 98-252 -
10 Juin 1999) : Le compactage est obtenu par pétrissage sous une
faible
compression statique d'un cylindre de mélange hydrocarboné contenu
dans un moule limité par des pastilles et maintenu à une température
fixée. Le compactage est obtenu par la combinaison d'un cisaillement
giratoire et d'une force résultante axiale appliquée par une tête
mécanique. Cette méthode permet de déterminer l'évolution du
pourcentage de vides de l'éprouvette en fonction du nombre de girations.
- Module BBE (NF EN 12697-26 Annexe C¨ Juin 2012) : Préalablement à
la mesure du module de rigidité, des éprouvettes de béton bitumineux à
l'émulsion sont préparées par compactage à la presse à une valeur de
teneur en vides équivalente à la teneur en vides mesurée selon l'essai
Duriez modalité 2 en retirant 2%. Les éprouvettes subissent ensuite un
mûrissement à 35 C et 20% d'hygrométrie pendant 14 jours. Le module
de rigidité est ensuite mesuré à 14 jours par traction indirecte sur
éprouvettes cylindriques conditionnées à 10 C (IT-CY). Le temps de
montée, mesuré à partir du début de l'impulsion de chargement et qui est
le temps nécessaire à l'application de la charge pour passer du
chargement inital de contact à la valeur maximale, doit être de 124 4
ms.
- Maniabilité BBE: Cet essai réalisé 4 heures après la fabrication du BBE
avec un maniabilimètre NYNAS. Il consiste à mesurer la force nécessaire
à un bras mobile pour déplacer à vitesse constante environ 10kg
d'enrobé contenu dans un moule prévu à cet effet. La maniabilité de
l'enrobé est suffisante si la force est inférieure à environ 200 Newton.
- Essai Duriez, modalité 1 (NF P 98-251-4, DATE) : Cette méthode d'essai
a pour but de déterminer, pour deux modalités de compactage, le
pourcentage de vides et la tenue à l'eau, à 18 C, d'un mélange
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hydrocarboné à froid à l'émulsion de bitume à partir du rapport des
résistances à la compression avec et sans immersion des éprouvettes.
Selon la modalité 1, les éprouvettes sont confectionnées avec une
charge de 60kN par éprouvette.
Descriptif des composés testés :
Les composés testés sont les suivants :
Fi laurate d'isopropyle
F2 mélange de laurate de méthyle et de myristate de méthyle ayant les
caractéristiques suivantes :
Tension de vapeur : <0,55 Pa à 25 C
Point éclair en vase clos : 141 C
Masse volumique à 20 C: 867-870 g/cm3
Intervalle d'ébullition : 261-295 C
F3 cocoate de méthyle
F4 Laurate d'éthyle
F5 Texanol ayant les caractéristiques suivantes :
Tension de vapeur : 1,3 Pa à 25 C
Point éclair en vase clos : 122 C
Masse volumique à 20 C : 946 g/cm3
Intervalle d'ébullition :255-261 C
Exemple 1 : liants fluxés pour enduits superficiels
On prépare les liants suivants :
TO Cl Li L2 L3 L4 L5
Bitum Fournisseur ESSO
e Grade 70/100
Fluxa Nom Pétrolier (1) Fi F2 F3 F4 F5
nt Teneur (`)/0 en poids 0 6,2 6 5,5 5,5 5,5 10
par rapport au poids
du liant)
Dope Nom Impact 9000 (2)
d'adh Teneur (`)/0 en poids 0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0
ésion par rapport au poids
du liant)
Tableau 1
(1) Greenflux SD commercialisé par TOTAL
(2) amides gras de tallol, N-[(diméthylamino)-3pr0py1] commercialisés par
INGEVITY
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Le liant TO est un liant non fluxé, qui sert de témoin permettant de comparer
les
performances du liant selon l'invention au liant sans ajout de composé selon
l'invention.
Le liant Cl est un liant fluxé avec un fluxant pétrolier volatil, qui sert
d'exemple comparatif.
Les liants Li et L2, L3, L4 et L5 sont des liants selon l'invention.
Les propriétés des liants avant / après stabilisation et les résultats
d'adhésivité des liants
aux granulats sont reportés dans le tableau suivant :
TO Cl Ll L2 L3 L4 L5
Avant stabilisation
Pseudo-viscosité STV 40 C, - 440 429 450 481 484 341
lOmm, s
Pénétrabilité à 25 C, 1/10 mm 85 - - - - -
Temperature Bille-Anneau, C 45,4 - - - -
Après stabilisation
Perte de masse après - 3,0 4,2 3,6 2,5 3,7
stabilisation % % % % %
Pénétrabilité à 25 C, 1/10 mm - 124 97 106 149 112
Temperature Bille-Anneau, C - 43,0 44,6 44,6 41,0 43,6
Adhésivité à la plaque Vialit 5 C + viadop PX10051 40 g/m2
Granulats 6/10 La meilleraie ¨ lavés secs
Tombé non taché - 7 0 0 0 0
Tombé taché - 39 22 17 24 7
Collé à la plaque - 54 78 83 76 93
Tableau 2
La stabilisation des bitumes fluxés est réalisée selon le protocole décrit
dans la norme NF
EN 13074 1,2 (avril 2011). Tous les essais sont conduits selon les protocoles
décrits dans
les normes citées en références et explicités plus haut. On constate que les
liants selon
l'invention permettent d'obtenir des résultats satisfaisants en termes
d'adhésivité et de
fluxage (vu au travers de la viscosité). En outre, les liants selon
l'invention retrouvent leurs
propriétés avant fluxage, vues au travers de la pénétrabilité et de la
température bille-
anneau. Ces résultats montrent que les liants selon l'invention permettent
d'obtenir des
enduits superficiels durs au temps court, ce qui permet une remise sous trafic
rapide.
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Les profils d'évaporation (perte massique de fluxant en fonction du temps)
pour les liants
C 1, Li, L2, L3 et L4 sans stabilisation ont été mesurés. On a également
ajouté le profil
d'évaporation du liant 02, ayant la même composition que le liant Cl sauf que
le
Greenflux SD a été remplacé par de l'Oleoflux , fluxant non pétrolier non
volatil. Les
résultats sont reportés dans le tableau suivant :
liant 02 Li L2 L3 L4 Cl
Masse échantillon
4,71 4,09 4,83 5,08 5,4
(g) 4,47
Pas Pas Pas Pas
Observations
d'odeur d'odeur d'odeur d'odeur
temps (min) Perte de masse
(`Yofluxant)
0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
1
2,4 1,2 1,1 1,5 1,3 1,5
2
3,7 2,0 1,8 1,5 1,6 1,8
5
7,9 3,7 4,5 3,3 3,6 2,1
13,1 7,0 7,1 5,6 6,4 2,6
22
20,5 11,3 12,7 9,6 11,8 2,6
30 24,7 15,8 16,5 12,5 16,2
2,9
37,7 26,8 26,7 20,4 26,5 3,2
44,5 35,8 32,7 27,3 34,7 5,5
127
51,8 42,3 38,4 31,8 41,5 7,6
181
60,6 47,7 43,6 36,2 47,1 10,2
Tableau 3
10 On constate que dans les liants Cl et Li à L4 le fluxant s'est
volatilisé mais pas dans le
liant C2.
Exemple 2 : bétons bitumineux à l'émulsion
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On prépare des bétons bitumineux à l'émulsion suivant les formules suivantes :
BBE 11 BBE 12 BBE 13 BBE Cl BBE 02 BBE
03
Fraction minérale Granulats 0/4 Uzerche
solide 4/6,3 Pagnac
6/10 Pagnac pré-laqués à 1.8ppc d'émulsion
Emulsion d'apport 7,1ppc
Fluxant ¨ teneur 0,3 ppc 0
Fluxant - nature Fi F2 F3 Oléoflux Greenflux
SD
Teneur en liant anhydre 5,0 ppc 5,0 ppc 5,0 5,3 ppc 5,0 ppc 5,0 ppc
résiduel théorique ppc
Tableau 4
BBE 14 BBE 15 BBE 04 BBE 05 BBE
06
Fraction minérale solide 0/2 Dussac + 2/6 Dussac + 6/10 Dussac
Emulsion d'apport 7,7ppc
Fluxant ¨ teneur 0,3 ppc 0
Fluxant - nature F4 F6 Oléoflux Greenflux -
SD
Teneur en liant anhydre 5,0 ppc 5,0 5,3 ppc 5,0 ppc 5,0ppc
résiduel théorique ppc
5 Tableau 5
Dans ces deux tableaux :
ppc signifie parties pour cent en poids par rapport au poids de la
fraction minérale
solide.
10 L'émulsion de pré-laquage ou d'apport est dans les deux cas une émulsion
cationique.
Dans les deux cas on utilise des émulsions de bitume comprenant comme liant un
bitume
70/100. Dans les deux cas on utilise des émulsions de bitume ayant une teneur
en liant
de 65% en poids, par rapport au poids total de l'émulsion.
Le fluxant est introduit par pulvérisation en fin de malaxage.
On évalue la compactabilité (PCG), le module, la maniabilité et la résistance
à la
compression de ces bétons bitumineux à l'émulsion.
Les résultats pour les formules Uzerche-Pagnac sont donnés dans les tableaux
suivants :
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PCG
% de vides en fonction du nombre de girations
10 15 20 25 30 40 50 60 80 100 120 150 200
BBE 11
24,2 20,9 19,1 17,8 17 16,2 15,1 14,3 13,6 12,6 11,8 11,2 10,5 9,6
BBE 12
24,3 21 19,2 18 17,1 16,4 15,3 14,5 13,9 12,9 12,2 11,6 10,9 10
BBE 13
23,9 20,8 19,1 17,9 17 16,3 15,2 14,3 13,7 12,7 11,9 11,3 10,6 9,8
BBE
Cl 23,7 20,5 18,6 17,4 16,5 15,8 14,6 13,7 13,0 12,0 11,2 10,6 9,8
8,8
BBE 24,1 21,2 19,1 17,9 17 16,3 15,2 14,3 13,7 12,6 11,9 11,3 10,6 9,7
02
BBE 27,1 23,8 21,9 20,7 19,8 19,1 18 17,1 16,5 15,5 14,7 14,1 13,4 12,5
03
Tableau 6
Les résultats de compactabilité démontrent la capacité du composé (1) à
améliorer le
compactage du béton bitumineux à l'émulsion et à réduire la teneur en vide par
rapport à
5 une même formule sans fluxant (BBE 03).
Evolution du Module (MPa)
C 124ms conservation 35 C 20 /oHR
3 jours 7 jours 14 jours 21
jours
BBE 12 614 547 689 656
BBE 13 940 1127 1227 1322
BBE Cl 252 455 491 578
BBE C2 820 1109 1313 1463
BBE C3 2483 3168 3349 3472
Tableau 7
Le composé (1) permet une bonne remontée en consistance du béton bitumineux à
10 l'émulsion par rapport
notamment à la formule référence BBE Cl.
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Maniabilité (N) à 4
heures
BBE 11 334
BBE 12 253
BBE 13 327
BBE Cl 272
BBE C2 233
BBE C3 187
Tableau 8
Le composé (I) permet de maintenir une valeur acceptable de maniabilité
Resistance à la compression
Duriez ¨ modalité 1
% de vides R (MPa) r/R
BBE 11 9,3 2,22 0,79
BBE 12 7,4 2,03 0,75
BBE 13 8,1 2,49 0,94
BBE Cl 9,2 2,67 0,8
BBE 02 8,8 2,64 0,84
BBE 03 10,3 6,18 0,89
Tableau 9
Le composé (I) permet de maintenir une valeur acceptable de résistance à la
compression. La teneur en vide est similaire à la valeur mesurée pour les
formules de
référence Cl et 02 et inférieure à la valeur mesurée pour la formule sans
fluxant 03.
Les résultats pour les formules Dussac sont donnés dans les tableaux suivants
:
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28
PCG
% de vides en fonction du nombre de girations
10 15 20 25 30 40 50 60 80 100 120 150 200
BBE 14 26,1 23,1 21,5 20,3 19,5 18,9 17,9 17,2 16,6 15,7 15,1 14,6 14,0 13,3
BBE 15 25,9 23,0 21,3 20,3 19,4 18,8 17,8 17,1 16,6 15,8 15,2 14,7 14,2 13,6
BBE 25,9 22,8 21,1 20,0 19,1 18,4 17,5 16,7 16,1 15,3 14,6 14,1 13,6 12,9
04
BBE 26,3 23,5 21,8 20,8 19,9 19,3 18,4 17,7 17,1 16,3 15,7 15,2 14,6 14,0
05
BBE 27,6 24,7 23,1 21,9 21,1 20,5 19,4 18,7 18,1 17,3 16,6 16,1 15,5 14,8
06
Tableau 10
Les résultats de compactabilité démontrent la capacité du composé (1) à
améliorer le
compactage du béton bitumineux à l'émulsion et à réduire la teneur en vide par
rapport à
5 une même formule sans fluxant (BBE 06).
Maniabilité (N) à 4
heures
BBE 14
240
BBE 15
310
BBE C4 241
BBE 05 406
BBE C6 641
Tableau 11
Le composé (1) permet d'améliorer la maniabilité des bétons bitumineux à
l'émulsion par
rapport aux solutions de référence.
Evolution du Module 10 C 124ms
(MPa) conservation 35 C
/oHR
3 jours 7 jours
BBE 15 758 1274
BBE 04 644 836
Tableau 12
CA 03069049 2020-01-06
WO 2019/008287 PCT/FR2018/051694
29
Le composé (1) permet une bonne remontée en consistance du béton bitumineux à
l'émulsion par rapport notamment à la formule référence BBE 04.
Resistance à la compression
Duriez ¨ modalité 1
% de vides R r/R
BBE 14
9,7 1,94 0,92
BBE 15 9,5 2,24 0,91
BBE 04
10,1 2,44 0,89
Tableau 13
Le composé (1) permet de de maintenir une valeur acceptable de résistance à la
compression. La teneur en vide est similaire à la valeur mesurée pour la
formule de
référence 04.
