D - Emulsion de Bitume.
Les émulsions routières de bitume fabriquées et distribuées par un grand nombre d'entreprises spécialisées dans la technique routière sont des émulsions directes constituées par du bitume émulsifié dans l'eau à l'aide d'un savon ;
Une émulsion de bitume est une dispersion de bitume dans l’eau. Le bitume utilisé est, soit du bitume pur soit du bitume modifié.
Globules de bitumes dans un phase aqueuses (eau + émulsifiant)
Certaines substances macromoléculaires sont également ajoutées pour modifier certaines propriétés intrinsèques du liant de base, cela dépend des exigences attendues vis-à-vis de l’émulsion bitume.
L’émulsion est composée :
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De bitumes, parfois accompagné d’additifs facilitant la mise en émulsion et améliorant les qualités de stabilité et d'adhésivité.
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De fluidifiants qui réduisent la viscosité des bitumes.
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De fluxant qui ramollissent les bitumes.
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D’eau permutée (les ions calcium et magnésium sont remplacés par des ions sodium). En effet, les ions calcium et magnésium on tendance à dénaturer les émulsifiants.
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D'Emulsifiants : Ils facilitent la dispersion des gouttelettes de bitume en abaissant la tension superficielle de la phase aqueuse. Son rôle principale est d’assurer la stabilité de l'émulsion en formant une pellicule protectrice mono-moléculaire adsorbée à la surface des particules de bitume.
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D’acides (acide chlorhydrique) : Etant donné que les émulsifiants sont insolubles dans l’eau, il faut les transformer en sels pour permettre leur dissolution dans la phase disperssante.
Une émulsion de bitume est donc un liant polyvalent utilisé à basse température sans dégagement gazeux. On retrouve les émulsions aussi bien en couche de roulement (enduis superficiels et enrobés coulés à froid) qu'en couche d'assise (graves-émulsions).
Il existe deux types d’émulsions bitume :
Les émulsions anioniques, l'émulsifiant utilisé est alcalin dont on peut, d'une façon générale, représenter la structure par la formule :
(R-COO)- (Na)+
Ici, le radicale R est un acide gras. Cette chaine présente une affinité pour le bitume, ce qui permet la fixation des radicaux électronégatifs (R-COO)- sur les particules.
Les émulsions cationiques : les émulsifiants utilisé sont généralement des sels d’aminé du types :
(R—NH3)+ (C1)
(R—NH3)+(C1)- confère aux bitumes une charge électrique positive.
Dans les travaux routiers, les émulsions bitumes doivent répondre à plusieurs conditions se rapportant à :
- La stabilité de stockage : Elle dépend de la grosseur des particules et de l’émulsifiant utilisé. Si les particules sont suffisamment fines, il y a un accroissement de la concentration en bitume dans le fond (provoqué par la sédimentation lente). Dans ce cas, il suffit d’agiter pour que l’émulsion redevienne homogène.
Si les particules sont trop grosses, il y a un agglomérat formé par les particules dans le fond (provoqué par la sédimentation rapide). Dans ce cas, l’émulsion est rompue et une simple agitation n’est pas suffisante pour la disperser.
- La viscosité : Elle doit être, suffisamment basse pour faciliter la pulvérisation de l’émulsion, et suffisamment élevée pour empêcher le ruissellement sur les côtés de la routes. Cette viscosité dépend de plusieurs facteurs (indépendamment du bitume lui-même) comme : la teneur en bitume, la nature de la concentration des savons, la viscosité de la phase aqueuse, etc...
- La vitesse de rupture : Cette aptitude est caractérisée par la vitesse à laquelle l’émulsion prend, après sa mise en œuvre. Cette vitesse dépend principalement de la teneur et de la nature de l’émulsifiant. La rupture de l’émulsion est dut a deux principaux facteurs :
* une rupture a la surface de l’agrégat (conditionnée par celui-ci).
* l’évaporation de l’eau (qui constituait la phase aqueuse).
Il existe sur le marché toute une gamme d'émulsions, anioniques ou cationiques, de bitume pur ou de cut-back, de teneur en liant variant de 50 à 65 %, de vitesse de rupture plus ou moins grande, et qui apportent une solution à un grand nombre de problèmes routiers.
La technique d’émulsion bitume occupe aujourd’hui en France 80% du réseau routier français. Cette technique à froid ne rejette aucun gaz à effet de serre et permet une économie d’énergie. Les ecologiciels indiquent une diminution d’environ 50% dans ces deux domaines.
On peut donc dire que le procédé des émulsions bitume s’inscrit dans le développement durable.