SCIENCE DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION

UNIVERSITE ABOUBEKR BELKAIDUNIVERSITE ABOUBEKR BELKAID

FACULTE DES SCIENCES DE LFACULTE DES SCIENCES DE LINGENIEURINGENIEUR

DEPARTEMENT DE GENIE CIVILDEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

Responsable: Dr. GHOMARI Fouad

PRODUITS NOIRS.PRODUITS NOIRS.

Il s'agit effectivement de produits noirs (ou brun fonc), riches en carbone et en hydrogne naturels ou obtenus en gnral par distillation de matires organiques. Ces matriaux sont connus depuis l'Antiquit, surtout comme liants (les briques de la tour Babel taient hourdes au bitume), constituent des matires de base pour raliser divers produits commerciaux intressant de plus en plus la construction, particulirement dans le domaine de l'tanchit et celui de la technique routire.

Les liants hydrocarbons diffrent des liants hydrauliques. Ils se prsentent soit comme liquides visqueux soit encore sous la forme de solides demi-mous.

On distingue deux grandes classes : les produits naturels : bitumes et asphaltes qui ont subi

ou non aprs extraction certains traitements : raffinage, broyage, etc.,

les produits pyrognes : les brais et goudrons divers essentiellement ceux qui proviennent de la distillation de la houille et du ptrole.

Ces produits sont, en gnral, trop visqueux dans leur tat naturel, pour pouvoir tre employs directement. Il faut diminuer cette viscosit ou les liqufier par diffrents procds (chauffage, dissolution dans des solvants volatils, mulsions dans l'eau), pour pouvoir les utiliser la place qui leur est destine. Il est indispensable que ces traitements n'altrent pas leurs caractristiques essentielles savoir leur souplesse, plasticit, impermabilit, ductilit et adhsivit. De ces caractristiques dpend l'emploi du liant ainsi que la mthodologie pour sa mise en oeuvre.

Les qualits prdfinies sont utilises par la manire suivante:

souplesse, plasticit d'o leur emploi en chape souple ou en cran tanche,

une impermabilit l'eau et l'air remarquable d'o leur utilisation comme revtement d'tanchit, de couverture, de cuvelage,

ductilit, rsistance l'usure ce qui les destinent aux revtements de chausses, de pistes,... la ralisation de mortiers et de btons hydrocarbons o ils jouent le rle de liants,

une adhsivit remarquable et un pouvoir pntrant offrant ainsi une bonne tenue l'eau,

ils possdent nanmoins des dfauts (faible rsistance mcanique, fragilit, ramollissement la chaleur) auxquels onremdie par une mise en oeuvre approprie.

Ils proviennent de la distillation, en vase clos et en atmosphre neutre (non oxydante), de diverses varits de charbons et notamment de charbons gras. On obtient ainsi un sous-produit trs important, le goudron brut de houille. Ce dernier soumis la distillation pour en retirer des huiles donne un rsidu rsineux que l'on appelle le "brai de houille".

PRINCIPAUX LIANTS.PRINCIPAUX LIANTS.

Les goudrons et brais de houille.Les goudrons et brais de houille.

Ce brai de houille, plus ou moins plastifi par les huiles qui s'y trouvent, ou qu'on y ajoute, peut servir soit la fabrication de btons goudronneux (brai mou), soit la fabrication de goudrons reconstitus, appels simplement goudrons, qui sont utiliss en technique routire pour le rpandage superficiel et les imprgnations.

Les goudrons et les brais de houille sont obtenus par distillation du goudron brut une temprature gnralement suprieure 1000 C ( 1100 C).

liquide noir et visqueux, de composition chimique trs complexe : mlange de carbures d'hydrogne (benzols, phnols, anthracne) et de carbone en fines particules. C'est un sous-produit de la fabrication du gaz d'clairage ou du coke mtallurgique.

Le goudron brut.Le goudron brut.

Le goudron brut provient en gnral de houille distille haute temprature (1000 < T < 1300 C); il y a toutefois des goudrons de moyenne temprature (T = 800 C) et de basse temprature (T = 600 C).

Goudron brut Brai de houille0 170 230 270 360 (T)I----------------------------------l--------------------I-----------------I------------------------I-------Huile lgre Huile moyenne Huile lourde Huile anthracnique

(naphtaline et lgre moyenne lourdephnol actif) (270:300) (300:320) (320:360)

Sont reconstitus partir de brais et d'huiles pures de diffrentes viscosits afin de fluidifier le liant et le rendre facilement utilisable par un chauffage appropri. Ces huiles sont destines faciliter la mise en oeuvre et offrir la souplesse, la cohsion et l'adhrence au liant et pour que ce dernier ne ressue pas par temps chaud et ne devient pas cassant et fragile par temps froid.

Voil comment on passe du goudron brut au brai de houille :

Le goudron reconstituLe goudron reconstitu ou goudron routier.ou goudron routier.

En fait, il y a deux catgories de goudrons : les goudrons vieillissement normal, dnomms A,B,C,D

et E en allant du plus fluide au plus visqueux, les goudrons vieillissement lent, appels goudrons

T.R.S. (Temprature de ramollissement superficiel).

Les goudrons les plus fluides sont utiliss pour l'impermabilisation par imprgnation; puis viennent les goudrons destins aux pandages superficiels par priode normale; des goudrons plus visqueux sont utiliss pour pandage superficiel par temps chaud ou pour les enrobages (enduits d'usure pour chausse forte circulation). Les goudrons les plus visqueux sont uniquement destins aux enrobages dagrgats destins tre agglomrs par compactage sur le chantier routier.

les bitumes ont une origine et une composition chimique diffrente de celles des brais et goudrons de houille. Les bitumes peuvent tre d'origine :

naturel : (Iles des Bermudes et de la Trinit); sont souvent mlangs de fillers fortement imprgns (bitume de Trinidad : 44% de filler et 56% de bitume trs pur),

artificiel : produit de distillation de ptrole brut de nature, sous vide, asphaltique ou semi-asphaltique (ptrole mexicain : 70% de bitume; celui du Venezuela 60% et les ptroles Roumains et Russes prsentent 20% de bitume).

Les bitumes et cutLes bitumes et cut--backs.backs.

bitumes.bitumes.

Ils peuvent aussi tre oxyds ou souffls, s'obtiennent en faisant passer de l'air 200 C travers de l'huile de bitume asphaltique. Ces derniers sont moins ductiles que les bitumes de distillation mais vieillissent mieux (emploi pour l'tanchit).Les bitumes sont classs, selon leur degr de duret, en diffrentes catgories. Les plus couramment utiliss en technique routire sont :bitumes demi-durs : sert fabriquer les goudrons, bitume, enrobs denses et les btons bitumineux,bitumes demi-mous : rserv la fabrication des mulsions.

fluxer un bitume dur c'est le mlanger un bitume plus mou pour obtenir un bitume de duret intermdiaire,fluidifier un bitume c'est ajouter un bitume dur ou mou des huiles relativement volatiles de manire former des cut-backs.

Quelques dQuelques dfinitions.finitions.

ce sont des bitumes fluides, c'est--dire coups par des solvants relativement volatils. Ils correspondent aux goudrons, alors que les bitumes correspondent plutt aux brais mous.

CutCut backsbacks..

le goudron contient des hydrocarbures cycliques non saturs, drivs du benzne; trait l'acide sulfurique bouillant il donne, des produits de sulfonation,le bitume comprend surtout des hydrocarbures cycliques saturs drivs des cyclanes, il ne donne pas des drivs sulfons,le bitume pur est entirement soluble dans le sulfure de carbone alors que le goudron se trouve flocul par ce solvant,les rsines du goudron sont insolubles dans les huiles de bitume ou de ptrole. Les rsines de ptrole sont au contraire, solubles dans les huiles du goudron.

CaractCaractres qui diffres qui diffrencient les bitumes et les goudrons.rencient les bitumes et les goudrons.

Constitution chimiqueConstitution chimique.

il existe viscosit gale, une diffrence de tension superficielle ( 10 dynes/cm) entre les huiles de ptrole et les huiles de goudron,

au point de vue des proprits essentielles des bitumes pour leur emploi, il y a lieu de les envisager sous le mme angle que les goudrons : viscosit, adhsivit, aptitude au schage, rsistance au vieillissement, susceptibilit:

CaractCaractristiques physicoristiques physico--chimiques.chimiques.

1. les bitumes sont plus adhrents que les goudrons et plusstables,

2. le goudron est plus susceptible aux variations de temprature et vieillit plus vite que le bitume,

3. le goudron est de densit >1; insoluble dans l'eau, mais soluble dans l'acide sulfurique. Chauff 80 C, il dbordedes rcipients et s'enflamme. Au contact du gaz carboniqude l'air, il durcit et devient cassant,

4. le bitume de densit voisine de l'unit, augmente la rsistance du revtement. En revanche, le goudron ne constitue qu'un liant lastique sans accrotre la rsistance.

5. le mlange du gondron de houille et du brai de ptrole assez dur et non fluide donne un produit assez stable au stockage tant que le mlange ne contient pas plus de 15% en moyenne de bitume pour les goudrons-bitumes et pas plus de 25% de goudron pour les bitumes-goudrons. Il est noter qu'il ne faut jamais mlanger un goudron avec un cut-back; il y a en gnral floculation mme si la teneur en bitume fluide est de 1% .

6. un bitume-goudron mis en place sur la route sous la forme de goudronnage superficiel ou sous forme d'enrobage a partiellement les avantages d'un goudron (au point de vue de l'adhsivit) et partiellement les avantages du bitume (rsistance au vieillissement),

7. un goudron-bitume utilis en revtement finit par se recouvrir en surface d'une mince pellicule de bitume pur dcant qui protge la fraction du goudron situe sur cette pellicule et l'empche de s'oxyder et de perdre ces huiles plastifiantes aussi rapidement que si le bitume tait absent,

En choisissant les liants et en utilisant un mode de prparation appropri, on parvient actuellement faire des mlanges stables en toutes proportions. Autrefois, on utilisait des mlanges de goudrons et fillers ainsi que les bitumes au caoutchouc.Quand on ne disposait que de goudrons bruts (trs fluides), l'ajout de fillers (calcaire, chaux, charbon pulvris ou de schistes bitumineux cuits et broys) un pourcentage d'au plus 25% paissit fortement le goudron. Cette mthode a pratiquement disparue avec l'apparition de goudrons forte viscosit.

Le cut-back peut tre mlang des poudres de caoutchouc ; a prsente un certain nombre d'avantages, notamment en rendant les bitumes plus lastiques et moins susceptibles. Le caoutchouc gonfle en absorbant les huiles du cut-back et les restitue ensuite trs lentement, ce qui diminue le vieillissement.Il y a intrt de prparer des ptes de caoutchouc avec des huiles de goudron ou de bitume car les ptes se dispersent plus aisment que les poudres au sein des liants.

Asphaltes.Asphaltes.C'est une roche sdimentaire calcaire ou siliceuse imprgne de bitume naturel (7 18%). Il existe des gisements en France, Suisse, Italie, Syrie, ...etc. La roche poreuse a absorb le ptrole des couches infrieures qui avaient t pousses vers la surface par une pression de gaz. Au contact de l'air, diverses transformations chimiques se produisent (oxygnation, polymrisation, blanchissement de la peau).

La roche extraite soit ciel ouvert, soit en galeries souterraines est broye, pulvrise et dshydrate pour obtenir une poudre brun-chocolat de granulomtrie trs gradue.L'asphalte lorsqu'elle provient de roches calcaires, elle ne craint pas la chaux, mais plutt le ciment et les acides. Elle est insoluble dans l'ther de ptrole mais se dissous dans le sulfure de carbone (CS2) et se ramollit sous l'action de la chaleur 50C.

L'asphalte de densit apparente d'environ 2, correspond un bitume fillris. Les fillers retiennent les huiles par adsorption et de ce fait empchent le vieillissement du bitume et retardent la pntration de la chaleur reue en surface d'ole rle d'isolant thermique et d'tanchit, en outre incombustible.

une mulsion est une dispersion plus ou moins fortement stabilise d'un liquide ou mme d'un solide dans un autre liquide non miscible au premier. Il y a deux sortes d'mulsions :mulsion de type direct (mulsion oil-water) : le bitume se trouve dispers sous forme globulaire l'intrieur d'un milieu acqueux alcalin (pH = 9 :11),mulsion inverse (mulsion water-oil) : mulsion d'eau disperse dans le bitume qui se trouve ainsi plu mou. Une mulsion inverse en contact avec une mulsion directe provoque une floculation mutuelle.

Emulsions.Emulsions.

Emulsion alcaline.Emulsion alcaline.

Dans une mulsion on distingue deux phases : la phase disperse (phase globulaire), la phase dispersante (phase continue), l'interface de ces deux derniers se trouvent des corps stabilisants connus sous le nom d'mulsifs.

Les mulsifs utiliss en technique routire pour la dispersion des globules de bitume de l'eau et leur maintien l'tat stable sont gnralement des savons alcalins (olate de soude) ou des produits moins coteux (rsinate de soude) ou encore le lignosulfate de sodium.

L'mulsif sert d'intermdiaire pour raliser la protection des globules contre leur soudure mutuelle, en s'interposant dans les chocs ds au mouvement Brownien.

L'mulsibilit d'un bitume peut tre caractris par le degrde finesse des globules (Dmoy des globules). Ce dernier est en relation avec le pH de la phase acqueuse ainsi que la stabilit.

Les mulsions directes de bitume sont de beaucoup les plus employs. Stabilises avec des rsinates et des lignosulfatesde sodium, elles sont fabriques chaud une temprature voisine de 100 C dans des mulseurs. Cette temprature donne des produits beaucoup moins visqueux lors de la fabrication et par suite, la mise en mulsion est facilite et de meilleure qualit (plus stable).

D'une manire gnrale, l'mulsif se trouve toujours situ dans la phase dispersante et non dans la phase globulaire. Outre leur rle de stabilisation des mulsions, ils facilitent la mise en mulsion du bitume par la diminution de la tension inter faciale qui rgne entre le bitume et l'eau.

La forte teneur en acides organiques naturels apparat comme un facteur favorable une bonne mulsibilit du bitume en mulsions alcalines.Les mulsions directes de bitume sont utilises, pour les enduits superficiels, les revtements, les enrobs et btons bitumineux contenant peu de fillers (au plus 1 2%). On les utilise aussi pour le colmatage des joints de pavs et certaines mulsions sont utilises dans les mthodes de stabilisation du sol (type colsol).

On les appelle aussi "mulsions positives", du fait que les globules d'mulsion sont protgs par des cations et non pas par des anions comme c'est le cas pour les mulsions alcalines.

Emulsion acideEmulsion acide..

Dans un globule d'mulsion protg par des cations (mulsion cationique), la protection est complte par des ceintures d'anions qui se dtachent du globule et le protgent contre les chocs et la floculation avec les globules voisins. De plus, il se trouve dispers dans une phase pH acide (pH = 5,5 : 6). Il est noter qu'une variation du pH engendre une floculation progressive de l'mulsion, c'est--dire la rupture d'quilibre par la soudure mutuelle de tous les globules de bitume disperss. Les mulsifs utiliss sont en gnral des sels d'amines (acide minral et amine grasse).

Les mulsions cationiques ralises en technique routire permettent d'utiliser aussi bien des matriaux siliceux (acides) que des matriaux calcaires (basiques). Le matriau siliceux qui en phase aqueuse est anionique, adhrera mieux au bitume d'une mulsion cationique et inversement pour les calcaires.

Comme dans la nature, les matriaux siliceux sont les plus abondants et constituent des matriaux de choix en raison de leur duret, les mulsions cationiques possdent ce point de vue un avantage sur les mulsions alcalines. Nanmoins au point de vue industriel, la fabrication des mulsions cationiques pose plus de problmes que les mulsions alcalines.Les mulsions cationiques peuvent conduire rsoudre des problmes de stabilisation des couches de base ou des couches de fondation des chausses, grce la diminution de l'hydrophilie des sols argileux utiliss ce point de vue et par suite les rendre moins sensibles l'action de l'eau et par contrecoup l'action de la gele.

le degr de stabilit des mulsions est une caractristique essentielle de celles-ci; ce degr diffre selon qu'il s'agisse d'mulsions destines tre stockes pendant longtemps ou en priode froide ou d'mulsions tre rapidement mise en oeuvre.

StabilitStabilit des des mulsions.mulsions.

Il diffre galement selon la destination : revtements superficiels ou enrobages (sables et fillers). La qualit d'une mulsion est d'tre stable au stockage et suffisamment rapide dans sa rupture lors de sa mise en oeuvre. Un excs de rapidit dans la rupture peut tre prjudiciable la bonne rpartition du bitume autour des grains d'agrgats et notamment des grains de sable. Une lenteur, au contraire, dans la rupture peut tre prjudiciable la bonne tenue du mlange bitum.

On distingue deux sortes de viscosit : cinmatique et dynamique. La viscosit cinmatique est mesure par le temps mis pour le passage d'un fluide au travers d'un orifice de calibre dtermin, elle est transcrite en stockes. Elle s'obtient aussi en divisant la viscosit dynamique par sa masse spcifique ( = /).

CARACTERISTIQUES DES LIANTS HYDROCARBONESCARACTERISTIQUES DES LIANTS HYDROCARBONES..ViscositViscosit..

L'appareil utilis est le B.R.T.A. galement appel S.T.V. dont l'orifice a soit 10 mm de diamtre soit 4 mm (utilisseulement pour les goudrons fluides et les cut-backs destins l'imprgnation). Il y a un rapport de 30 environ entre les dures d'coulement au travers des deux orifices de diamtres successifs 4 et 10 mm (ce dernier donnant un coulement beaucoup plus rapide). On nonce ainsi la viscosit : B.R.T.A. ou S.T.V. de tant de secondes pour l'orifice de 10 mm ou de 4 mm selon le cas.Pour les mulsions, on utilise un viscosimtre diffrent qu'on appelle viscosimtre "Engler"; son orifice a pour diamtre 2,8 mm. Le degr Engler est le rapport entre les dures d'coulement de l'mulsion la temprature o l'on effectue la mesure et la dure d'coulement d'un gal volume d'eau 25 C. Ce viscosimtre peut aussi tre utilis comme un B.R.T.A. ou un S.T.V. quand il s'agit de goudrons ou cut-backs trs fluides pour lesquelles mme un orifice de 4 mm serait trop grand (prcision dans la mesure).

La viscosit variant fortement avec la temprature, il en rsulte, dans la gamme des utilisations courantes, une corrlation de la forme suivante :

= 0 e-kt

Au lieu d'utiliser cette formule, on utilise des abaques donnant la viscosit en centistockes en fonction de la temprature en C.

Pour les liants solides, on ne peut caractriser la viscositpar une dure d'coulement. A cet effet on emploie deux mthodes :

PPnntration tration l'l'tat de solides tat de solides demidemi--mousmous ..

Mesure de la pMesure de la pnntration standard.tration standard.est la pntration 25 C (ou parfois 15 C ou 0 C), d'une aiguille normalise, charge de 100 g et abandonne durant 5 secondes. La pntration s'value au 10me du mm.

La mesure se fait avec un appareil appelpntromtre "Dow". Le liant est renfermdans un rcipient cylindrique lequel est plong dans de l'eau maintenue 25 C. La pntration crot rapidement avec la temprature. Entre la viscosit d'un liant en kilopoises et sa pntration exprime au 10 du mm, on a sensiblement la relation suivante : = (a . 106)/ p2 ; a 10

la pntration standard d'un liant caractrise en effet sont tat de viscosit 25 C; mais pour les brais et bitumes trs durs de pntration < 20 par exemple, le procd n'a plus de sensibilit. Au contraire, pour les liants trs mous, de faibles variations dans la viscosit entranent de trs fortes variations dans la pntration; le procd n'a donc plus de prcision (pntration maxi. Dow = 300).Il est vrai que l'on peut dans le cadre de liant trs dur, mesurer la pntration une temprature beaucoup plus leve (ex. : 35 C). Par contre pour les liants trs mous, on peut mesurer la pntration une temprature plus faible (15 ou 0 C). Il reste prfrable de dterminer un point de ramollissement du liant, c'est--dire une temprature o le liant ralise une consistance reprable et dterminable.

Point de ramollissement.Point de ramollissement.

Le point de ramollissement le plus utilis est le B.A. (bille-anneau ou ring & ball), il est dsign comme tant la temprature laquelle une bille d'acier, aprs avoir traversla matire teste (coule dans un anneau), atteint le fond d'un vase standardis rempli d'un liquide que l'on chauffe progressivement et dans lequel on a plong l'appareil

Le point de ramollissement B.A. marque un stade de viscositdtermine de la matire. Ce point de ramollissement correspond une pntration fictive du bitume de 900

On utilise aussi un point de ramollissement dnomm point de Kramer et Sarnow. Ce point sert surtout tudier les brais de houille et les produits d'tanchit. Le produit tester se trouve, quand il est son point de ramollissement K.S., dans un tat de viscosit plus lev que pour le point B.A. En moyenne, un liant sa temprature K.S. possde une pntration d'environ 250.

On dfinit le point K.S. par la temprature laquelle 5 g de mercure placs dans un tube ferm par un anneau de brai ou de bitume de 10 mm d'paisseur, traversant cet anneau et atteignent le fond d'un vase standardis, rempli d'un liquide chauffprogressivement. L'cart entre le point K.S. et le point B.A. est variable; en moyenne le point B.A. dpasse le point K.S. de :13 14 C pour les brais de goudron,11 12 C pour les brais de ptrole.

C'est la caractristique qui marque l'aptitude d'un liant hydrocarbon varier plus ou moins de consistance pour une variation dtermine de la temprature; il faut alors bien prciser cette dernire. Il faut non seulement prciser la temprature mais prciser galement la nature exacte de la caractristique que l'on envisage pour reprer la consistance. Cette caractristique peut tre soit la viscosit ou la pntration; ce choix n'est pas indiffrent.

SusceptibilitSusceptibilit..

Si l'on examine durant l'hiver un liant dur et fragile (ex. : unliant qui a vieilli), il est certain que la caractristique examiner est la viscosit et non la pntration. Au contraire, s'il s'agit d'un liant trs mou dont on examine le comportement durant la saison chaude, c'est la susceptibilit la pntration qu'il faut considrer.

La susceptibilit est dfinie analytiquement par la valeur absolue de la drive de la fonction considre par rapport la temprature :

= ld/dtl et p = ldp/dtlPour obtenir une constante du liant, on peut considrer la susceptibilit logarithmique . Pour un mme liant = 2 x p

La cohsivit d'un liant hydrocarbon est caractrise par sa rsistance la rupture, principalement par cisaillement ou par traction et ceci dans des conditions de vitesse de dformation par allongement ou cisaillement dtermines; ou encore dans des conditions de mise en charge fixes. Il s'agit donc de liants constitus par des solides demi-mous ou plus ou moins durs et non pas de liquides visqueux.

CohCohsivitsivit et ductilitet ductilit..

La cohsivit est fonction de la viscosit et crot avec celle-ci. Ceci n'est exact que quand le liant n'atteint pas un certain stade de duret ou de fragilit. En surface se sont les fissures non parallles la direction de l'effort qui facilitent la dcohsion par fragilit ou par dchirement.Pour un corps de duret ou de fragilit dtermine, l'aptitude la dcohsion est fonction de la vitesse de dformation ou plus exactement de la vitesse de mise en charge. Tout corps peut se comporter comme un corps fragile si la vitesse de mise en charge est porte une valeur suffisamment grande. la cohsivit est une qualit qui est mise en parallle avec son adhsivit. Elle correspond la rupture du liant dans sa masse sous certaines natures d'efforts. Cette rupture dans la masse s'oppose au dcollement du liant de la paroi des corps (agrgats) que ce liant est charg d'agglutiner.

Aussi la cohsivit qui, est fonction de la viscosit du liant, s'examine sous l'angle de la ductilit. Cette dernire est en somme l'aptitude au fluage d'un liant dans des conditions fixes. Un liant est ductile, une certaine vitesse de dformation, lorsqu'il peut tre tir cette vitesse et une certaine temprature sans se rompre.

La mesure de la ductilits'effectue 25 C et la vitesse d'allongement de 5 cm/min. L'essai se fait dans un appareil appel"ductilimtre" sur des prouvettes en forme de 8 immergs dans l'eau.

Beaucoup de revtements sont dfaillants par suite d'une adhsivit du liant infrieure celle de l'eau, ce qui se manifeste quand l'eau reste en contact prolong avec ce revtement. L'adhsivit au sens gnral, est l'effort qu'il convient d'exercer uniformment sur l'unit de surface d'un enduit pour le dtacher de son support; l'adhsivit a la dimension donc d'une contrainte.

AdhAdhsivitsivit aux granulats.aux granulats.

Au sens physique, l'adhsivit reprsente pour un liant ayant mouill un minral, la facult de ce liant de rsister au dplacement ou au dcollement sous l'effet de possibles actions extrieures. Si la cohsivit ou pouvoir de cohsion, dpend surtout de la viscosit du liant, l'adhsivit ou le pouvoir d'adhsion est une question d'interface; ce qui engendre une troite relation entre l'adhsivit et le mouillage.

L'adhsivit est donc une caractristique d'affinit d'un corps pour un autre. Pour que cette affinit d'ordre molculaire puisse se manifester, il faut que l'un des corps soit suffisamment fluide pour que ces molcules puissent se dplacer et entrer en contact dans le champ des forces de cohsion, avec des molcules du corps rigide.Si un liant a mouill un minral sec, il se trouve dans une certaine mesure, dans une position privilgie vis--vis de l'eau qui entrerait en contact ultrieurement. L'eau peut parvenir dplacer le liant du minral pour mouiller ce dernier prfrentiellement; ceci est d au fait que l'nergie de mouillage de l'eau vis--vis du minral est gnralement suprieure l'nergie de mouillage du liant pour ce mme minral. Le dplacement se fera ds que l'eau peut entrer en contact avec la paroi nue du minrale par quelque point, notamment par quelque fissure ou quelque dfectuosit dans la continuit de la pellicule que forme le liant, qui apparatront a ou l.

Toutefois, le dplacement se fera avec une lenteur trs rapidement croissante si le liant devient rapidement visqueux car il opposera ainsi au dplacement de l'eau une force d'inertie de plus en plus grande. Nanmoins, il ne faut pas que le liant devienne fragile car, outre qu'il tend se fissurer et s'cailler (amorce de contact du minral et l'eau), son dplacement se trouve faciliter dans cet tat la manire d'une peinture vieillie qui tend se dtacher de son support.L'adhrence d'un liant pour un minral c'est d'une manire pratique, la facult pour un liant ayant mouill le minral de rsister au dplacement par l'eau. Ainsi envisage, l'adhsivit sera mieux conserve : d'autant que l'nergie d'adhrence du liant pour le minral sera plus leve, que le liant sera plus visqueux, que l'paisseur du liant d'enrobage sera plus importante

Comme il s'agit de l'adhsivit prfrentielle d'un liant hydrocarbon pour un agrgat en prsence d'eau, il apparat comme essentiel en pratique de considrer deux processus distincts :

le liant et l'agrgat sont seuls au cours du mouillage, l'eau n'apparat qu'ensuite. Dans ce cas, le liant bnficie de la position du premier occupant et mme si l'affinit de l'agrgat vis--vis de l'eau est plus importante, le liant peut rsister longtemps au dsenrobage grce sa viscosit d'abord et la perfection de l'enrobage ensuite. A ce titre, une fois l'enrobage effectu, le liant a intrt devenir rapidement visqueux pour viter son dplacement par l'eau ou mme sa mise en mulsion grossire sous le trafic,

le liant et l'agrgat doivent entrer en contact alors que l'eau est dj prsente. Le liant ne pourra manifestement mouiller le minral et y adhrer qu'en prsence de "dopes" ou par suite d'une composition spciale donnant au liant une affinitparticulire pour la nature de l'agrgat utilis (ex. : le bitume riche ou enrichi en acides naphtniques est mis en prsence de certains agrgats). Les liants, qu'ils s'agissent de produits goudronneux ou bitumineux, par la prsence de certains acides notamment sont anioniques en prsence d'eau. Pour les goudrons se sont les phnols qui produisent cet effet et pour les bitumes se sont les acides naphtniques en particulier. Ces corps ont donc de l'affinit pour les matriaux qui mouills par l'eau, ont une surface cationique (ex. : calcaire). L'affinit des cations pour les anions provoque la soudure normale des liants l'agrgat grce la mobilit des molcules du liant.

une fois que le liant a mouill l'agrgat et qu'il y adhre, l'adhsivit et la cohsivit de ce liant vont crotre progressivement en mme temps que le liant se met durcir. Ce stade de la prise et du durcissement est souvent impliquable l'vaporation des huiles fluidifiantes, mais aussi la polymrisation et l'oxydation. A partir d'un certain stade de duret, le liant n'a plus rien gagner par durcissement complmentaire, au contraire il peut devenir fragile sous l'effet de la circulation ou des abaissements de temprature et il risque de ce fait, de conduire la fissuration et la dgradation des revtements.

Vieillissement des liants.Vieillissement des liants.

Les bitumes vieillissent moins vite que les goudrons; mais le vieillissement existe nanmoins. C'est ce qui a amen Leroux imaginer un essai de temprature de ramollissement superficiel (T.R.S.) pour les goudrons

Cet essai permet de prvoir l'avance, les qualilts de schage et de vieillissement d'un goudron. On prpare pour cela quatre chantillons de goudron placs dans des coupelles cylindriques vides en aluminium. Ces dernires sont lgrement chauffes et places dans un support couvert. L'appareil est mis dans une tuve durant 30 minutes ou 2 heures. Deux conditions sont imposes :la T.R.S. 30 min. 125 C ne doit pas dpasser 15 C,la T.R.S. 2 heures 125C ne doit pas tre suprieure de 35 C.La tolrance est par ailleurs de 3 C.

La T.R.S. d'un chantillon est infrieure 15 C si la pointe du crin (substitu l'aiguille du pntromtre Dow) pos trs lgrement sur la surface du goudron, y adhre par son extrmit et entrane, lorsqu'on la relve, un petit cne de goudron. La T.R.S. serait suprieure 15 C, si l'extrmit du crin pos sur surface provoque une lgre dpression sans coller; aucun entranement du liant ne se produit lorsqu'on relve l'aiguille. Pour la T.R.S. 35 C, on procde de la mme faon.Rechercher une T.R.S. c'est en somme rechercher quel moment il se forme en surface d'un goudron une peau qui ne permet plus l'adhrence. La formation de cette peau est base sur la volatilit des huiles fluidifiantes et plastifiantes du goudron et en mme temps sur l'tat plus ou moins glifi du goudron soumis l'essai. La formation de la peau est le rsultat d'un dsquilibre entre la quantit d'huile vapore en surface et l'afflux des huiles venant de l'intrieur vers l'extrieur par le phnomne de diffusion travers la masse glifie.

La T.R.S. 30 minutes correspond la priode de schage du goudron. En revanche, la T.R.S. 2 heures mesure une caractristique du liant parvenu un stade de vieillissement reprsentant trois annes d'exposition en plein air sous des climats froids temprs. Il faut qu' cette poque le liant ne soit pas devenu trop sec par perte d'huiles. Plus l'cart entre les 2 T.R.S. est grand, plus le liant vieillit vite.

l'impermabilit est la condition primordiale d'une tanchitconvenable. On effectue l'essai en oprant sous diverses pressions. L'appareil est mis au point par Pernault. L'chantillon examiner est pos sur un videment plan d'une plaque support en bton poreux;

ImpermImpermabilitabilit des liants.des liants.

le tout recouvert d'une cloche maintenue d'une manire tanche sur l'chantillon. Pour la mesure des faibles pressions, la cloche est surmonte d'un tube de verre gradude 0 100 g/cm2. Pour les pressions leves, elles sont mesures au manomtre de 100 g 10 kg/cm2 et ralises en fermant le bas du tube surmontant la cloche. Celle-ci est remplie d'eau, on la met en communication, au moyen d'un tube latrale dans sa partie suprieure, avec une autre cuve hermtique contenant de l'eau. Cette dernire est elle mme comprime par de l'air sous pression provenant d'une bouteille air comprim et passant dans un mano-dtendeur. Tous les essais relatifs aux liants hydrocarbons utiliss dans le domaine routier s'appliquent aussi pour les produits dtanchit.