Émulsion de bitume - Définition

Introduction

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.

L'émulsion

Une émulsion est plus précisément un système hétérogène à deux ou plusieurs phases liquides qui normalement ne se mélangent pas.Elle est constituée par une phase liquide continue et au moins une deuxième phase liquide, dispersée dans la première sous forme de fines gouttelettes. Une émulsion de bitume est ainsi une dispersion de bitume dans l'eau, phase continue du système.

Le mélange reste stable grâce à un troisième ingrédient appelé émulsifiant ou agent tensioactif. Le bitume utilisé, ou liant bitumineux, peut être un bitume pur ou un bitume modifié. Certaines substances macromoléculaires sont également ajoutées pour modifier certaines propriétés intrinsèques du liant de base. Chaque ajout a pour but d'adapter l'émulsion de bitume aux exigences de la technique mise en œuvre, des contraintes dues au trafic, et des données climatiques locales.

Types d'émulsions

Emulsions

L'émulsifiant utilisé est alcalin dont on peut, d'une façon générale, représenter la structure par la formule :

dans laquelle R représente un radical d'acide gras. Cette chaîne présente une affinité pour le bitume, ce qui permet la fixation des radicaux électronégatifs (R—COO)^- à la surface des particules.

Émulsions cationiques.

Dans les émulsions cationiques, qui sont, en général, des sels d'aminé du type :

et dont le radical oléophile (R—NH3)⁺ confère aux particules de bitume une charge électrique positive.

Composants

L'émulsifiant facilite la dispersion des gouttelettes de bitume en abaissant la tension superficielle de la phase aqueuse et par là même, la tension interfaciale eau-bitume. Mais son rôle principal est d'assurer la stabilité de l'émulsion en formant une pellicule protectrice monomoléculaire adsorbée à la surface des particules de bitume.

Les principaux constituants d'une émulsion de bitume sont les suivants :

• Bitume : les émulsions peuvent être à base de bitumes de pénétrabilités différentes ou à base de bitumes modifiés. Un additif facilitant la mise en émulsion et améliorant les qualités de stabilité et d'adhésivité est parfois incorporé aux bitumes en raffinerie avant les livraisons.
• Fluidifiants et fluxants : la plupart des fluidifiants et des fluxants sont issus de la pétrochimie ou de la carbochimie. Plus récemment, des fluxants d'origine végétale ont été mis en œuvre dans les raffineries de pétrole. Les fluidifiants ont pour effet de réduire la viscosité des bitumes alors que les fluxants vont les ramollir.
• Eau : l'eau choisie doit contenir un minimum d'impuretés organiques et minérales. L'eau utilisée est qualifiée de permutée : les ions calcium et magnésium sont remplacés par des ions sodium. En effet, les ions calcium et magnésium ont tendance à réagir sur les émulsifiants pour former des composés insolubles dans l'eau n'ayant alors plus de propriétés émulsifiantes.
• Émulsifiants : les émulsifiants les plus courants sont des composés organiques issus de la classe des amines, caractérisés par leur état pâteux ou liquide à température ambiante. Les émulsifiants ont pour rôle de faciliter l'émulsification, mélange des deux phases. Ils ont à la fois une affinité pour l'eau et pour le bitume.
• Acides : les émulsifiants étant insolubles dans l'eau, il est nécessaire de les transformer en sels pour permettre leur dissolution dans la phase dispersante. L'acide le plus utilisé pour la confection de la phase aqueuse est l'acide chlorhydrique ; cependant, l'acide acétique et l'acide phosphorique peuvent être retenus pour certains emplois particuliers.

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).