BITUME SOLIDE A TEMPERATURE AMBIANTE

Domaine technique

La présente invention a pour objet un bitume routier sous forme divisée, solide à température ambiante. La présente invention concerne également un procédé de préparation de bitume routier à température ambiante ainsi que son utilisation comme liant routier, notamment pour la fabrication d'enrobés.

La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'enrobés à partir de bitume solide selon l'invention ainsi qu'un procédé de transport et/ou de stockage de bitume routier solide à température ambiante selon l'invention.

Etat de l'art

La grande majorité du bitume est utilisée en construction, principalement pour la fabrication de chaussées routières ou dans l'industrie, par exemple pour des applications d'étanchéité comme par exemple pour la toiture. Il se présente généralement sous la forme d'un matériau noir fortement visqueux, voire solide à température ambiante, qui se fluidifie en chauffant.

De manière générale, le bitume est stocké et transporté à chaud, en vrac, dans des camions-citernes ou par bateaux à des températures élevées de l'ordre de 120°C à 200°C. Or, le stockage et le transport du bitume à chaud présente certains inconvénients. D'une part, le transport du bitume à chaud sous forme liquide est considéré comme dangereux et il est très encadré d'un point de vue réglementaire. Ce mode de transport ne présente pas de difficultés particulières lorsque les équipements et les infrastructures de transport sont en bon état. Dans le cas contraire, il peut devenir problématique : si le camion-citerne n'est pas suffisamment calorifugé, la viscosité du bitume pourra augmenter durant un trajet trop long. Les distances de livraison du bitume sont donc limitées. D'autre part, le maintien du bitume à des températures élevées dans les cuves ou dans les camions-citernes consomme de l'énergie. En outre, le maintien du bitume à des températures élevées pendant une longue période peut affecter les propriétés du bitume et ainsi changer les performances finales de l'enrobé.

Pour pallier les problèmes du transport et du stockage du bitume à chaud, des conditionnements permettant le transport et le stockage des bitumes à température ambiante ont été développés. Ce mode de transport du bitume sous conditionnement à température ambiante ne représente qu'une fraction minime des quantités transportées dans le monde, mais il correspond à des besoins bien réels pour les régions géographiques d'accès difficile et coûteux par les moyens de transport traditionnels. A titre d'exemple de conditionnement permettant le transport à froid utilisé actuellement, on peut citer le conditionnement du bitume à température ambiante dans des fûts métalliques. Ce moyen est de plus en plus contestable d'un point de vue environnemental car le bitume stocké dans les fûts doit être réchauffé avant son utilisation comme liant routier. Or, cette opération est difficile à mettre en œuvre pour ce type de conditionnement et les fûts constituent un déchet après utilisation. D'autre part, le stockage du bitume à température ambiante dans des fûts conduit à des pertes car le bitume est très visqueux et une partie du produit reste sur les parois du fût lors du transvasement dans les cuves des unités de production des enrobés. Quant à la manipulation et au transport de produits bitumineux dans ces fûts, ils peuvent s'avérer difficiles et dangereux si l'équipement spécialisé de manutention des fûts n'est pas disponible chez les transporteurs ou sur le lieu d'utilisation du bitume.

A titre d'autre exemple de conditionnement, on peut citer les bitumes sous forme de granules transportés et/ou stockés dans des sacs, souvent utilisés dans des endroits où la température ambiante est élevée. Ces granules présentent l'avantage d'être facilement manipulables. US 3 026 568 décrit des granules de bitume recouverts d'un matériau poudreux, tel que de la poudre de calcaire. Néanmoins, ce type de bitume en granules n'empêche pas le fluage du bitume, notamment à température ambiante élevée.

WO2009/153324 et WO 2012/168380 décrivent des granules de bitume composées d'un cœur en bitume recouvert d'une couche en bitume présentant une pénétration à 25°C inférieure à 5 dmm. Néanmoins, ce type de granules n'empêche pas le fluage du bitume constituant le cœur des granules lors du stockage et/ou du transport du bitume à température ambiante élevée car la coque réalisée en bitume présentant une pénétration à 25°C inférieure à 5 dmm n'est pas suffisamment résistante vis-à-vis des nombreux chocs lors du stockage et/ou du transport du bitume.

US 2011/0290695 décrit un système permettant de transporter du bitume sous la forme de pavés, lesdits pavés étant recouverts d'un film bitumineux comprenant du bitume naturel et de la gomme polymère synthétique.

Cependant, il ne décrit pas de bitume solide à température ambiante sous la forme de granules. Il ne décrit pas non plus de couche de revêtement en un matériau bitumineux enrichi en asphaltènes.

La Demanderesse a donc cherché à mettre au point des bitumes capables d'être soumis aux conditions de transport et/ou stockage et/ou manipulation à températures ambiantes élevées sans fluer, en particulier des bitumes sous forme de granules dont l'adhésion et l'agglomération lors de leur transport et/ou stockage et/ou manipulation à température ambiante élevée sont réduites par rapport aux granules de l'art antérieur.

Il existe donc un besoin de fournir un bitume routier transportable et/ou stockable et/ou manipulable à température ambiante, permettant de remédier aux inconvénients de l'art antérieur.

FR 3 024 454 décrit des granules de bitume comprenant au moins un additif chimique répondant à la problématique de transport et/ou stockage et/ou manipulation du bitume routier à températures ambiantes. Toutefois, le bitume mis en œuvre dans FR 3 024 454 n'est pas un bitume reconstitué et par conséquent, l'utilisateur ne peut moduler ses propriétés en vue de les optimiser en fonction de son utilisation finale.

Un objectif de la présente invention est de fournir un bitume routier transportable et/ou stockable et/ou manipulable à température ambiante élevée, et dont les propriétés sont conservées au cours du temps.

En particulier, le but de la présente invention est de fournir un bitume routier transportable et/ou stockable pendant une durée supérieure à 2 mois, de préférence à 3 mois, et à température ambiante élevée, notamment à une température inférieure à 100°C, de préférence de 20°C à 80°C.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un bitume routier facilement manipulable, notamment à température ambiante élevée, en particulier à une température allant jusqu'à 100°C, de préférence de 20°C à 80°C.

En particulier, le but de la présente invention est de fournir un bitume routier facilement manipulable après une durée de transport et/ou de stockage prolongée à température ambiante élevée, notamment pendant une durée de transport et/ou de stockage supérieure à 2 mois, de préférence supérieure à 3 mois, et à une température allant jusqu'à 100°C, de préférence entre 20°C et 80°C.

Un objectif de la présente invention est de fournir un bitume routier sous une forme qui permette son écoulement sous forme solide à température ambiante, de façon à pouvoir le manipuler sans perte de matière. On a cherché à fournir un bitume routier qui soit sous une forme permettant de le conditionner dans un emballage, de le déconditionner, de le transvaser dans un équipement, même à une température ambiante élevée, sans avoir besoin de le chauffer, et sans perte de matière. Le bitume proposé est sous forme divisée et solide à température ambiante de telle sorte qu'il permet de résoudre de façon satisfaisante les problèmes évoqués ci-dessus. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un bitume routier transportable et/ou stockable et/ou manipulable à température ambiante élevée, dont les propriétés sont conservées au cours du temps et dont la composition peut préalablement être modulée en fonction de son utilisation finale.

Un autre objectif est de proposer un procédé industriel et économique pour fabriquer du bitume routier transportable et/ou stockable à température ambiante.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé industriel et économique pour fabriquer des enrobés à partir de bitume routier transportable et/ou stockable à température ambiante.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé écologique et économique pour transporter et/ou stocker et/ou manipuler le bitume routier à température ambiante, permettant d'éviter l'utilisation de moyens supplémentaires pour le maintien en température dudit bitume lors du transport et/ou du stockage et/ou de la manipulation et permettant de minimiser la présence de déchets et/ou de résidus.

Résumé de l'invention

L'invention concerne un bitume solide à température ambiante sous forme de granules comprenant un cœur en un premier matériau bitumineux et une couche de revêtement en un second matériau bitumineux, dans lequel le second matériau bitumineux comprend des asphaltènes en une teneur allant de 30% à 50% en poids par rapport au poids total de la couche de revêtement.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un bitume solide tel que défini ci-dessus et ci-dessous, ce procédé comprenant :

i) la mise en forme du cœur à partir d'au moins un premier matériau bitumineux, ii) la mise en forme de la couche de revêtement à partir du second matériau bitumineux sur tout ou partie de la surface du cœur.

L'invention concerne encore un bitume solide à température ambiante tel que défini ci- dessus et susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé de l'invention.

Selon un mode de réalisation préféré, le second matériau bitumineux présente une pénétrabilité à l'aiguille mesurée à 25°C selon la norme EN 1426 supérieure à 5 1/10 mm, de préférence allant de 6 à 50 1/10 mm, de préférence de 6 à 40 1/10 mm. Selon un mode de réalisation préféré, le second matériau bitumineux est une base bitume additivée en asphaltènes insolubles dans les n-alcanes.

Selon un mode de réalisation encore préféré, la quantité d'asphaltènes insolubles dans les n-alcanes ajoutés à la base bitume pour former le second matériau bitumineux représente de 5% à 30% en poids, de préférence de 10% à 30%> en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux.

Selon un mode de réalisation encore plus avantageux, les asphaltènes ajoutés à la base bitume sont insolubles dans le n-pentane.

Selon un mode de réalisation préféré, le premier matériau bitumineux présente une pénétrabilité à l'aiguille mesurée à 25°C selon la norme EN 1426 de 50 à 330 1/10 mm, de préférence de 50 à 220 1/10 mm.

Selon un mode de réalisation préféré, le premier matériau bitumineux est choisi parmi une fraction malténique, une base bitume, et leurs mélanges.

Selon un mode de réalisation préféré, le bitume solide à température ambiante de l'invention présente une stabilité au transport et au stockage à une température allant de 20 à 80°C pendant une durée supérieure ou égale à 2 mois, de préférence supérieure ou égale à 3 mois.

L'invention a encore pour objet l'utilisation de bitume solide tel que défini ci-dessus comme liant routier.

Avantageusement, le bitume solide est utilisé pour la fabrication d'enrobés.

L'invention concerne encore un procédé de fabrication d'enrobés comprenant au moins un liant routier et des granulats, le liant routier étant choisi parmi les bitumes solides tels que définis ci-dessus, ce procédé comprend au moins les étapes de :

- chauffage des granulats à une température allant de 100°C à 180°C, de préférence de 120°C à 160°C, - mélange des granulats avec le liant routier dans une cuve telle qu'un malaxeur ou un tambour malaxeur,

- obtention d'enrobés. Selon un mode de réalisation préféré de ce procédé, celui-ci ne comporte pas d'étape de chauffage du liant routier avant son mélange avec les granulats.

L'invention concerne également un procédé de transport et/ou de stockage de bitume routier, ledit bitume routier étant transporté et/ou stocké sous forme de bitume solide à température ambiante tel que défini ci-dessus.

Description détaillée

Les objectifs que la demanderesse s'est fixés ont été atteints grâce à la mise au point de compositions de bitume sous une forme divisée, présentant une structure cœur/enveloppe, dans laquelle le cœur est à base d'un premier matériau bitumineux et la couche de revêtement à base d'un second matériau bitumineux. Le choix des compositions de matériaux constituant le cœur et l'enveloppe confère à la structure globale des propriétés améliorées par rapport aux granules de bitumes connues de l'art antérieur.

Un premier objet de l'invention concerne un bitume solide à température ambiante sous forme de granules comprenant un cœur en un premier matériau bitumineux et une couche de revêtement en un second matériau bitumineux. Le second matériau bitumineux formant la couche de revêtement présente une teneur totale en asphaltènes comprise entre 30% et 50% en poids par rapport au poids total du bitume de la couche de revêtement. Cette teneur en asphaltènes est supérieure à celle présente dans une grande partie des bases bitumes. Ces asphaltènes sont avantageusement obtenus à partir d'une base bitume par extraction avec un n- alcane. Les asphaltènes forment le résidu d'extraction insoluble dans le n-alcane.

Par « n-alcane », on entend un alcane linéaire et saturé, comprenant de 3 à 10 atomes de carbone, de préférence de 3 à 8 atomes de carbone. On peut envisager de faire une extraction par étapes, avec un premier alcane pour une première extraction puis avec un second alcane pour une seconde extraction. Encore plus préférentiellement, le n-alcane est choisi parmi les alcanes en C5 à C7. Avantageusement, le n-alcane utilisé selon l'invention est le n-pentane.

Par « température ambiante », on entend la température résultante des conditions climatiques dans lesquelles est transporté et/ou stocké le bitume routier. Plus précisément, la température ambiante équivaut à la température atteinte lors du transport et/ou du stockage du bitume routier, étant entendu que la température ambiante implique qu'aucun apport de chaleur n'est apporté autre que celui résultant des conditions climatiques.

L'invention concerne des bitumes susceptibles d'être soumis à une température ambiante élevée, en particulier une température allant jusqu'à 100°C, de préférence de 20°C à 80°C.

Par « bitume solide à température ambiante », on entend un bitume présentant un aspect solide à température ambiante quelles que soient les conditions de transport et/ou de stockage. Plus précisément, on entend par bitume solide à température ambiante, un bitume qui conserve son aspect solide tout au long du transport et/ou du stockage à température ambiante, c'est-à- dire un bitume qui ne flue pas à température ambiante sous son propre poids et de plus, qui ne flue pas lorsqu'il est soumis à des forces de pressions issues des conditions de transport et/ou de stockage.

Par « cœur en matériau bitumineux », on entend un cœur qui est formé d'au moins un matériau bitumineux. De préférence, le matériau bitumineux est choisi parmi une fraction malténique, une base bitume, et leurs mélanges.

Par « couche de revêtement », on entend une couche homogène recouvrant tout en partie de la surface du cœur. Plus précisément, on entend que la couche de revêtement recouvre au moins 90% de la surface du cœur, de préférence au moins 95% de la surface du cœur, plus préférentiellement au moins 99% de la surface du cœur.

Par « couche de revêtement en bitume », on entend une couche de revêtement homogène qui est formée par une ou plusieurs bases bitumes et qui présente une teneur totale en asphaltènes comprise entre 30% et 50% en poids par rapport au poids total de la couche de revêtement. Certaines bases bitumes sont naturellement riches en asphaltènes, d'autres sont additivées pour atteindre une teneur en asphaltènes de 30 à 50 % en poids.

Par « asphaltènes extraits au n-alcane », on entend des fractions pétrolières, obtenues à partir d'une base bitume par extraction au moyen d'un n-alcane et qui sont insolubles dans le n-alcane. Avantageusement, les asphaltènes selon l'invention sont insolubles dans le n-pentane. Au sens de l'invention, les asphaltènes insolubles dans le n-pentane peuvent également être appelés « asphaltènes extraits au n-pentane ».

Les asphaltènes ont une fonction viscosifiante au sein du bitume. Dès lors, la modulation de leur concentration au sein d'un bitume permet de varier la viscosité du bitume de manière contrôlée.

L'expression « consiste essentiellement en » suivie d'une ou plusieurs caractéristiques, signifie que peuvent être inclus dans le procédé ou le matériau de l'invention, outre les composants ou étapes explicitement énumérés, des composants ou des étapes qui ne modifient pas significativement les propriétés et caractéristiques de l'invention.

Les bases bitume Dans la présente invention, on utilise une base bitume, ou un produit dérivé d'une base bitume, tel qu'une fraction malténique, pour la préparation du premier matériau bitumineux. On utilise une base bitume pour la préparation du second matériau bitumineux. On peut utiliser une même base bitume ou des bases bitume différentes pour la formulation des deux matériaux bitumineux. Au sens de l'invention, les termes « bitume » et « bitume routier » sont utilisés, de manière équivalente et indépendamment l'un de l'autre. Par « bitume » ou « bitume routier », on entend toutes compositions bitumineuses constituées d'une ou de plusieurs bases bitumes, lesdites compositions étant destinées à une application routière.

Parmi les bases bitumes utilisables selon l'invention, on peut citer tout d'abord les bitumes d'origine naturelle, ceux contenus dans des gisements de bitume naturel, d'asphalte naturel ou les sables bitumineux et les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bases bitumes selon l'invention sont avantageusement choisies parmi les bases bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bases bitumes peuvent être choisies parmi les bases bitumes ou mélanges de bases bitumes provenant du raffinage du pétrole brut, en particulier des bases bitumes contenant des asphaltènes ou des brais. Les bases bitumes peuvent être obtenues par des procédés conventionnels de fabrication des bases bitumes en raffinerie, en particulier par distillation directe et/ou distillation sous vide du pétrole. Ces bases bitumes peuvent être éventuellement viscoréduites et/ou désasphaltées et/ou rectifiées à l'air. Il est courant de procéder à la distillation sous vide des résidus atmosphériques provenant de la distillation atmosphérique de pétrole brut. Ce procédé de fabrication correspond, par conséquent, à la succession d'une distillation atmosphérique et d'une distillation sous vide, la charge alimentant la distillation sous vide correspondant aux résidus atmosphériques. Ces résidus sous vide issus de la tour de distillation sous vide peuvent être également utilisés comme bitumes. Il est également courant d'injecter de l'air dans une charge composée habituellement de distillais et de produits lourds provenant de la distillation sous vide de résidus atmosphériques provenant de la distillation du pétrole. Ce procédé permet d'obtenir une base soufflée, ou semi-soufflée ou oxydée ou rectifiée à l'air ou rectifiée partiellement à l'air. Les différentes bases bitumes obtenues par les procédés de raffinage peuvent être combinées entre elles pour obtenir le meilleur compromis technique. La base bitume peut aussi être une base bitume de recyclage.

Selon l'invention, pour les procédés conventionnels de fabrication des bases bitumes, on opère à des températures de fabrication comprises entre 100°C et 200°C, de préférence entre 140°C et 200°C, plus préférentiellement entre 140°C et 170°C, et sous agitation pendant une durée d'au moins 10 minutes, de préférence comprise entre 30 minutes et 10 heures, plus préférentiellement entre 1 heure et 6 heures. On entend par température de fabrication, la température de chauffage de la ou des bases bitumes avant mélange ainsi que la température de mélange. La température et la durée du chauffage varient selon la quantité de bitume utilisée et sont définies par la norme NF EN 12594.

Selon l'invention, les bitumes soufflés peuvent être fabriqués dans une unité de soufflage, en faisant passer un flux d'air et/ou d'oxygène à travers une base bitumineuse de départ. Cette opération peut être menée en présence d'un catalyseur d'oxydation, par exemple de l'acide orthophosphorique. Généralement, le soufflage est réalisé à des températures élevées, de l'ordre de 200 à 300°C, pendant des durées relativement longues typiquement comprises entre 30 minutes et 2 heures, en continu ou par lots. La durée et la température de soufflage sont ajustées en fonction des propriétés visées pour le bitume soufflé et en fonction de la qualité du bitume de départ.

Le cœur en matériau bitumineux

Selon l'invention, le noyau ou cœur des granules de bitume solide est composé d'au moins un premier matériau bitumineux.

De préférence, la partie bitumineuse est choisie parmi une fraction malténique, une base bitume, et leurs mélanges.

Par « fraction malténique», on entend une fraction pétrolière, initialement présente dans une base bitume, qui est soluble dans les n-alcanes. Avantageusement, la fraction malténique mise en œuvre selon l'invention est soluble dans le n-pentane. Au sens de l'invention, la fraction malténique soluble dans le n-pentane peut également être appelée « maltènes extraits au n- pentane ».

Selon un mode de réalisation particulier, la fraction malténique est extraite au n-pentane à partir d'une base bitume.

De préférence, lorsque le premier matériau bitumineux est une fraction malténique, il comprend une teneur en maltènes supérieure ou égale à 60% en masse, de préférence supérieure ou égale à 70% en poids par rapport au poids total du premier matériau bitumineux. Préférentiellement, le premier matériau bitumineux, mis en œuvre pour fabriquer le cœur des granules de l'invention présente une pénétrabilité à l'aiguille mesurée à 25°C selon la norme EN 1426 de 20 à 330 1/10 mm, de préférence de 50 à 220 1/10 mm.

De manière bien connue, la mesure dite de « pénétrabilité à l'aiguille » est réalisée au moyen d'un test normalisé NF EN 1426 à 25°C (P25). Cette caractéristique de pénétrabilité est exprimée en dixièmes de millimètre (dmm ou 1/10 mm). La pénétrabilité à l'aiguille, mesurée à 25°C, selon le test normalisé NF EN 1426, représente la mesure de la pénétration dans un échantillon de bitume, au bout d'un temps de 5 secondes, d'une aiguille dont le poids avec son support est de 100 g. La norme NF EN 1426 remplace la norme homologuée NF T 66-004 de décembre 1986 avec effet au 20 décembre 1999 (décision du Directeur Général d'AFNOR en date du 20 novembre 1999).

Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau bitumineux comprend au moins une base bitume.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le premier matériau bitumineux comprend au moins une fraction malténique.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le premier matériau bitumineux comprend au moins une fraction malténique et au moins une base bitume. Dans ce mode de réalisation, la teneur en fraction malténique représente avantageusement de 10% à 90% en poids, de préférence de 20% à 80% en poids par rapport au poids total du premier matériau bitumineux.

Selon cette variante, les maltènes peuvent avoir été obtenus à partir de la même base bitume que celle utilisée dans la formulation du premier matériau bitumineux. Ils peuvent aussi avoir été obtenus à partir d'une autre base bitume que celle utilisée dans la formulation du premier matériau bitumineux.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau bitumineux formant le cœur des granules selon l'invention peut également comprendre au moins un élastomère pour bitume connu tel que les copolymères SB (copolymère à blocs du styrène et du butadiène), SBS (copolymère à blocs styrène-butadiène-styrène), SIS (styrène-isoprène-styrène), SBS* (copolymère à blocs styrène-butadiène-styrène en étoile), SBR (styrène -b-butadiène-rubber), EPDM (éthylène propylène diène modifié). Ces élastomères peuvent en outre être réticulés selon tout procédé connu, par exemple avec du soufre. On peut également citer les élastomères réalisés à partir de monomères styrène et de monomères butadiène permettant une réticulation sans agent réticulant tels que décrits dans les documents WO2007/058994, WO2008/137394 et par la demanderesse dans la demande de brevet WOl 1/013073. La couche de revêtement en matériau bitumineux

Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche de revêtement est en un second matériau bitumineux, qui présente une teneur totale en asphaltènes allant de 30% à 50% en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux. La couche de revêtement est solide à température ambiante, y compris à température ambiante élevée.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le second matériau bitumineux formant la couche de revêtement présente une pénétrabilité à l'aiguille mesurée à 25°C selon la norme EN 1426 supérieure à 5 1/10 mm, de préférence allant de 6 à 50 1/10 mm, de préférence de 6 à 40 1/10 mm.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le second matériau bitumineux formant la couche de revêtement est composé d'une base bitume additivée en asphaltènes. Avantageusement, ces asphaltènes ont été extraits au n-alcane, de préférence extraits au n- pentane.

De préférence, la teneur en asphaltènes extraits au n-alcane, préférentiellement au n-pentane, ajoutée à la base bitume représente de 5% à 30%> en poids, de préférence de 10%> à 30%> en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux.

La base bitume elle-même comprend habituellement des asphaltènes, l'addition d'asphaltène en plus de ceux déjà présents dans la base bitume modifie les propriétés de pénétrabilité et de viscosité de la base bitume d'origine.

Par « bitume additivé en asphaltènes extraits au n-alcane », on entend une base bitume d'origine à laquelle une teneur supplémentaire en asphaltènes extraits au n-alcane est ajoutée.

Plus préférentiellement, par « bitume additivé en asphaltènes extraits au n-pentane », on entend une base bitume d'origine auquel une teneur supplémentaire en asphaltènes extraits au n-pentane est ajoutée.

Les asphaltènes peuvent avoir été obtenus à partir de la même base bitume que celle utilisée dans la formulation du second matériau bitumineux. Ils peuvent avoir été obtenus à partir d'une autre base bitume que celle utilisée dans la formulation du second matériau bitumineux.

Avantageusement, le second matériau bitumineux est obtenu par mise en contact d'une base bitume avec des asphaltènes extraits au n-alcane, de préférence au n-pentane, et chauffage à 200°C pendant une durée comprise entre 10 min et 2h, de préférence sous atmosphère inerte. La composition ainsi obtenue est homogénéisée pendant une durée comprise entre 5 minutes et 20 minutes, puis laissée au repos à température ambiante pendant une durée comprise entre 15 minutes et 45 minutes. Par « base bitume d'origine », on entend une base bitume non additivée par des asphaltènes extraits au n-alcane, notamment au n-pentane.

Lorsqu'un bitume présente une teneur totale en asphaltènes inférieure à 30%, ledit bitume présente un aspect collant à température ambiante et par conséquent, ne permet pas d'obtenir du bitume solide sous forme de granules facilement manipulables lors d'un stockage et/ou d'un transport à température ambiante élevée car ces granules adhèrent entre-elles.

Lorsqu'un bitume présente une teneur totale en asphaltènes supérieure à 50%, ledit bitume ne forme pas une composition homogène du fait de sa trop grande teneur en asphaltènes. Par conséquent, le bitume présentant une teneur totale en asphaltènes supérieure à 50%> ne peut être mis sous la forme d'une couche de revêtement.

Selon un mode de réalisation préféré, le second matériau bitumineux dont est composée la couche de revêtement est essentiellement constitué de bitume présentant une teneur totale en asphaltènes comprise entre 30%> et 50%> en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux.

Les granules :

Selon l'invention, le bitume solide à température ambiante est conditionné sous une forme divisée, c'est-à-dire sous forme d'unités de petite taille, que l'on nomme granules ou particules, comportant un cœur à base d'un matériau bitumineux et une enveloppe ou coque ou enrobage ou couche de revêtement ou revêtement.

De préférence, les granules de bitume solide selon l'invention peuvent avoir au sein d'une même population de granules, une ou plusieurs formes choisies parmi une forme cylindrique, sphérique ou ovoïde. La taille des granules de bitume est telle que la dimension moyenne la plus longue est de préférence inférieure ou égale à 30 mm, plus préférentiellement de 5 à 30 mm, encore plus préférentiellement comprise de 5 à 20 mm. La taille et la forme des granules de bitume peuvent varier selon le procédé de fabrication employé. Par exemple, l'utilisation d'une filière permet de contrôler la fabrication de granules d'une taille choisie. Un tamisage permet de sélectionner des granules en fonction de leur taille.

De préférence, les granules de bitume selon l'invention présentent un poids compris entre 1 mg et 5 g, de préférence entre 10 mg et 4 g, plus préférentiellement entre 50 mg et 2 g.

Sans être liée à la théorie, la Demanderesse a découvert de manière inattendue que la teneur en asphaltènes extraits au n-alcane, de préférence au n-pentane, comprise entre 30% et 50% en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux selon l'invention permet d'obtenir une couche de revêtement : qui est résistante aux conditions climatiques et aux conditions de transport et/ou de stockage du bitume routier solide,

qui se casse facilement sous un effet de cisaillement mécanique, comme par exemple sous l'effet d'un cisaillement mécanique appliqué dans une cuve telle qu'un malaxeur ou un tambour-malaxeur lors de la fabrication d'enrobés,

qui se liquéfie facilement au contact des granulats chauds utilisés lors de la fabrication d'enrobés.

Plus particulièrement, la couche de revêtement résiste au transport et/ou au stockage du bitume à température ambiante dans des « Big Bags » tout en étant appropriée à la fabrication des enrobés. Elle permet la libération du cœur en matériau bitumineux lors de la fabrication d'enrobés sous l'effet d'un cisaillement mécanique et/ou en se liquéfiant au contact des granulats chauds.

Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement préféré, le bitume solide présente :

- un cœur en un premier matériau bitumineux et,

une couche de revêtement en un second matériau bitumineux présentant une teneur totale en asphaltènes extraits au n-alcane, de préférence au n-pentane, allant de 30% à 50% en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux.

De manière encore préférée, le bitume solide présente :

- un cœur en un premier matériau bitumineux choisi parmi une fraction malténique, une base bitume, et leurs mélanges et,

une couche de revêtement en un second matériau bitumineux comprenant une base bitume additivée en asphaltènes extraits au n-alcane, de préférence au n-pentane, et présentant une teneur totale en asphaltènes allant de 30% à 50% en poids par rapport au poids total du bitume de la couche de revêtement.

Selon un mode de réalisation encore plus avantageux, le bitume solide est essentiellement constitué de :

un cœur constitué d'un premier matériau bitumineux et,

une couche de revêtement constituée d'un second matériau bitumineux comprenant une base bitume et présentant une teneur totale en asphaltènes allant de 30% à 50% en poids par rapport au poids total du second matériau bitumineux. Procédé de fabrication des granules :

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un bitume solide à température ambiante sous forme de granules composé d'un cœur en un premier matériau bitumineux et d'une couche de revêtement du cœur en un second matériau bitumineux, ce procédé comprenant :

i) la mise en forme du cœur à partir du premier matériau bitumineux,

ii) la mise en forme de la couche de revêtement à partir du second matériau bitumineux sur tout ou partie de la surface du cœur.

De préférence, l'étape ii) de mise en forme se fait par trempage, pulvérisation, co-extrusion, etc.

La mise en forme du cœur des granules selon l'invention à partir d'au moins un matériau bitumineux peut être réalisée selon tout procédé connu, par exemple selon le procédé de fabrication décrit dans le document US 3 026 568, le document WO 2009/153324 ou le document WO 2012/168380. Selon un mode de réalisation particulier, la mise en forme du cœur du bitume solide peut être réalisée par égouttage, en particulier à l'aide d'un tambour.

D'autres techniques peuvent être utilisées dans le procédé de fabrication du coeur de bitume solide, en particulier le moulage, le pastillage, l'extrusion...

De préférence, les particules de cœur de bitume solide présentent une dimension moyenne la plus longue allant de 1 à 20 mm, avantageusement de 4 à 15 mm.

Un autre objet de l'invention est un bitume solide à température ambiante sous forme de granules susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Un tel bitume solide sous forme de granules présente avantageusement les propriétés décrites ci-dessus.

Utilisation des granules de bitume solide :

Un autre objet de l'invention concerne également l'utilisation des granules de bitume solide à température ambiante selon l'invention comme liant routier.

Le liant routier peut être employé pour fabriquer des enrobés, en association avec des granulats selon tout procédé connu.

De préférence, le bitume solide à température ambiante selon l'invention est utilisé pour la fabrication d'enrobés.

Les enrobés bitumineux sont utilisés comme matériaux pour la construction et l'entretien des corps de chaussée et de leur revêtement, ainsi que pour la réalisation de tous travaux de voiries. On peut citer par exemple les enduits superficiels, les enrobés à chaud, les enrobés à froid, les enrobés coulés à froid, les graves émulsions, les couches de base, de liaison, d'accrochage et de roulement, et d'autres associations d'un liant bitumineux et du granulat routier possédant des propriétés particulières, telles que les couches anti-orniérantes, les enrobés drainants, ou les asphaltes (mélange entre un liant bitumineux et des granulats du type du sable).

Préférentiellement, un enrobé bitumineux comprend :

- de 3 à 10% en masse d'un liant bitumineux, et

- de 90 à 97% en masse de granulats,

les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de l'enrobé bitumineux. Par « granulats », on entend au sens de l'invention des charges minérales telles que des fines, du sable ou des gravillons mais aussi des charges synthétiques.

Les charges minérales sont constituées de fines ou fïllers (particules de dimensions inférieures à 0,063 mm), de sable (particules de dimensions comprises entre 0,063 mm et 2 mm) et éventuellement de gravillons (particules de dimensions supérieures à 2 mm, de préférence comprises entre 2 mm et 4 mm).

Les fines ou fïllers, les sables et les gravillons sont des granulats répondant de préférence aux spécifications de la norme NF EN 13043. Un granulat peut être naturel, artificiel ou recyclé. Le granulat naturel est un granulat d'origine minérale n'ayant subi aucune transformation autre que mécanique. Le granulat artificiel est un granulat d'origine minérale résultant d'un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Les granulats sont généralement désignés en termes de dimensions inférieure (d) et supérieure (D) de 25 tamis, exprimées sous forme « d/D » correspondant à la classe granulaire. Cette désignation admet que des grains puissent être retenus sur le tamis supérieur (refus sur D) et que d'autres puissent passer au travers du tamis inférieur (passant à d). Les granulats sont des grains de dimensions comprises entre 0 et 125mm. Les fines comme les fïllers sont une fraction granulaire d'un granulat qui passe au tamis de 0,063 mm. Le fïller est un granulat dont la plupart des grains passe au tamis de 0,063 mm et qui peut être ajouté aux matériaux de construction pour leur conférer certaines propriétés. Les sables sont des granulats 0/2 selon la norme NF EN 13043 pour les mélanges bitumineux. Les gravillons sont des granulats pour lesquels d >2 mm et D <45 mm selon la norme NF EN 13043 pour les mélanges bitumineux et enduits.

Selon l'invention, les fines sont de toute nature minérale. Elles sont de préférence choisies parmi les fïllers de type calcaire. La granulométrie des fines selon l'invention est de préférence inférieure à 63μιη. Selon l'invention, les sables sont de préférence choisis parmi les sables semi concassés ou roulés. La granulométrie des sables selon l'invention est de préférence comprise entre 63 μιη et 2mm.

Selon l'invention, les gravillons sont choisis parmi les gravillons de toute nature géologique de densité supérieure à 1,5. De préférence, la granulométrie des gravillons selon l'invention est comprise entre 2mm et 14mm. Les gravillons sont de préférence choisis parmi les granulométries 2/6, 4/6, 6/10, et 10/14.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'enrobés comprenant au moins un liant routier et des granulats, le liant routier étant le bitume solide selon l'invention, ce procédé comprenant au moins les étapes de :

chauffage des granulats à une température allant de 100°C àl80°C, de préférence de 120°C à 160°C,

mélange des granulats avec le liant routier dans une cuve telle qu'un malaxeur ou un tambour malaxeur,

- obtention d'enrobés.

Le procédé de l'invention présente l'avantage de pouvoir être mis en œuvre sans étape préalable de chauffage des granules de bitume solide.

Le procédé de fabrication d'enrobés selon l'invention ne requiert pas d'étape de chauffage des granules de bitume solide avant mélange avec les granulats car au contact des granulats chauds, le bitume solide à température ambiante fond.

Le bitume solide à température ambiante selon l'invention tel que décrit ci-dessus présente l'avantage de pouvoir être ajouté directement aux granulats chauds, sans avoir à être fondu préalablement au mélange avec les granulats chauds.

De préférence, l'étape de mélange des granulats et du liant routier est réalisée sous agitation, puis l'agitation est maintenue pendant au plus 5 minutes, de préférence au plus 1 minute pour permettre l'obtention d'un mélange homogène.

Le bitume solide sous forme de granules selon la présente invention est remarquable en ce qu'il permet le transport et/ou le stockage de bitume routier à température ambiante dans des conditions optimales, en particulier sans qu'il y ait agglomération et/ou adhésion du bitume solide lors de son transport et/ou son stockage, même lorsque la température ambiante est élevée. Par ailleurs, la couche de revêtement des granules casse sous l'effet du contact avec les granulats chauds et du cisaillement et il libère la base bitume. Enfin, la présence de la couche de revêtement dans le mélange de liant routier et de granulats permet de moduler les propriétés dudit bitume routier en fonction de l'application routière, comparativement à une base bitume non enrobée.

Procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de bitume routier

Un autre objet de l'invention concerne également un procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de bitume routier, ledit bitume routier étant transporté et/ou stocké et/ou manipulé sous forme de granules de bitume solides à température ambiante.

De préférence, le bitume routier est transporté et/ou stocké à une température ambiante élevée pendant une durée supérieure ou égale à 2 mois, préférence à 3 mois.

De préférence, la température ambiante élevée est de 20°C à 90°C, de préférence de 20°C à 80°C, plus préférentiellement de 40°C à 80°C, encore plus préférentiellement de 40°C à 60°C.

Les granules de bitume selon l'invention présentent l'avantage de conserver leur forme divisée, et donc de pouvoir être manipulés, après un stockage et/ou un transport à une température ambiante élevée. Elles présentent en particulier la capacité de s'écouler sous leur propre poids sans fluer, ce qui permet leur stockage dans un conditionnement en sacs, en fûts ou en containers de toutes formes et de tous volumes puis leur transvasement depuis ce conditionnement vers un équipement, comme un équipement de chantier (cuve, mélangeur etc .).

Les granules de bitume sont, de préférence, transportés et/ou du stockés en vrac dans des sacs de 1 kg à 100 kg ou de 500 kg à 1000 kg couramment appelés dans le domaine des bitumes routiers des « Big Bag », lesdits sacs étant de préférence en matériau thermofusible. Ils peuvent également être transportés et/ou du stockés en vrac dans des cartons de 5 kg à 30 kg ou dans des fûts de 100 kg à 200 kg.

Les différents modes de réalisation, variantes, les préférences et les avantages décrits ci- dessus pour chacun des objets de l'invention s'appliquent à tous les objets de l'invention et peuvent être pris séparément ou en combinaison.

L'invention est illustrée par les exemples suivants donnés à titre non limitatif.

Exemples

Matériel et méthodes

Les caractéristiques rhéologiques et mécaniques des bitumes auxquelles on fait référence dans ces exemples sont mesurées de la façon indiquée dans le tableau 1. Tableau 1

La variation de la température de ramollissement bille et anneau (TBA) de ladite composition est mesurée selon la norme NF EN 1427 entre l'échantillon extrait de la partie haute du tube d'échantillon et l'échantillon extrait de la partie basse du tube d'échantillon.

Les bases bitumes B ₂ et B ₃ sont préparées à partir :

d'une base bitume de grade 35/50, notée Bi, ayant une pénétrabilité P ₂₅ de 43 1/10 mm et une TBA de 51°C et disponible commercialement auprès du groupe TOTAL sous la marque AZALT ^® ;

- d'asphaltènes extraits au n-pentane ;

de maltènes extraits au n-pentane.

Protocole d'extraction des aphaltènes et des maltènes extraits au n-pentane

10 g de la base bitume Bi sont déposés dans un bêcher et 400 mL de n-pentane sont ajoutés dans ce bêcher. L'ensemble est placé sous agitation pendant 12h puis ce mélange est filtré par fîltration Buchner avec des filtres de 3 μιη.

On obtient 2,5 g de résidu de fîltration composé d'asphaltènes et nommé « asphaltènes extraits au n-pentane ». Le filtrat est ensuite évaporé sous vide et on obtient 7,5 g de résidu d'évaporation composé de maltènes et nommé « maltènes extraits au n-pentane ». Les quantités en pourcentage massique utilisées pour chaque bitume sont indiquées dans le tableau 2 ci-dessous.

Tableau 2

Bitume B ₂ B ₃

Base bitume Bi 80% -

Asphaltènes extraits 20%

au n-pentane

Maltènes extraits au 100 %

n-pentane

P25 (1/10 mm) 6-40 220-330 Les bitumes sont préparés de la manière suivante.

Pour le bitume B ₂ , 1,25 g d'asphaltènes extraits au n-pentane sont ajoutés à température ambiante dans 5 g de base bitume Bi. L'ensemble est ensuite chauffé à 200 °C sous flux d'argon pendant 30 min. Le mélange ainsi obtenu est homogénéisé à la spatule pendant 5 min puis laissé de nouveau sans agitation pendant 25 min supplémentaires.

Le matériau bitumineux B3 correspond à 2 g de maltènes extraits au n-pentane. 1. Préparation des granules de bitume solides G ₂ et G3

1.1 Méthode générale pour la préparation des granules de bitume selon l'invention

La base bitume B ₂ est réchauffée à 160°C pendant deux heures à l'étuve avant d'être coulée dans un moule en silicone présentant différents trous de forme sphérique. La base bitume B ₂ , préalablement chauffée, est coulée dans les moules puis des empreintes sont appliquées directement sur les moules remplis de bitume de façon à obtenir des couches de revêtement de bitume sous la forme de demie-sphère creuse. Après avoir constaté la solidification du bitume dans le moule, le surplus est arasé avec une lame chauffée au bec bunsen. Après 30 minutes, la couche de revêtement formée est démoulée. On laisse ensuite refroidir la couche de revêtement en bitume à température ambiante pendant 10 à 15 minutes.

Chacune des couches de revêtement de bitume solide sous la forme de demie-sphère creuse est ensuite remplie à température ambiante avec le matériau bitumineux B3. Les demies- sphères ainsi remplies sont ensuite scellées deux par deux au moyen d'une spatule préalablement chauffée de façon à obtenir un bitume solide à température ambiante sous forme de granules selon l'invention comprenant un cœur en bitume et une couche de revêtement en bitume.

Trois granules de bitume solide Gi, G ₂ et G ₃ selon l'invention ont été préparées selon la méthode générale 1.1 décrite ci-dessus. Les compositions de ces granules sont décrites dans le Tableau 3 : Tableau 3

Les granules de bitume solide Gi, G ₂ et G3 selon l'invention présentent une taille comprise entre 10 mm et 30 mm.

2. Essai de résistance à température ambiante des bitumes solides G^, G ₂ , et G3 selon l'invention

Cet essai est mis en œuvre afin d'évaluer la résistance à température ambiante des granules Gi à G ₃ à une température de 40°C. En effet, cet essai permet de simuler les conditions de température des granules auxquelles elles sont soumises lors du transport et/ou du stockage en vrac dans des sacs de 10 à 100 kg ou dans des Big Bag de 500 à 1000 kg ou dans des fûts de 200 kg et d'évaluer leur résistance dans ces conditions.

L'essai de résistance à température ambiante à 40°C est réalisé en mettant les granules selon l'invention dans un récipient métallique placé à l'intérieur d'une enceinte thermique réglée à une température de 40°C pendant 15 jours. Les observations sont répertoriées dans le tableau 4 ci-dessous.

Tableau 4

les granules conservent leur forme initiale et n'adhèrent pas entre elles.

les granules n'adhèrent pas entre elles mais ne présentent plus leur forme arrondie. les granules adhèrent légèrement entre elles.

les granules sont assez fondues.

les granules sont fondues. Les granules Gi, G ₂ et G3 selon l'invention présentent une très bonne résistance à une température ambiante de 40°C dans la mesure où elles n'adhèrent pas entre elles et conservent leur forme initiale. Ainsi, la manipulation et le transport/stockage desdites granules Gi, G ₂ et G3 seront aisés dans la mesure où les granules ne fondent pas et ne s'agglomèrent pas entre elles à température ambiante élevée.