<B>Composition comprenant une matière asphaltique.</B> La présente invention est relative à une composition comprenant une matière asphal tique, composition possédant une adhérence améliorée aux solides, même en présence d'hu midité. Cette composition est spécialement utile dans la production de produits de pave ment, de revêtement pour routes, planchers, comme peinture, antirouille, etc.
Par matière asphaltique , on entend les matières contenant des asphaltènes ou cons tituants goudronneux, par exemple les rési dus de pétrole, brais, bitumes, asphaltes albino, asphaltes naturels, asphaltes obtenus par distillation directe ou asphaltes crackés, roches asphaltiques naturelles, goudrons et brais provenant de la distillation ou extrac tion de charbons, schistes, lignites, bois, etc.
La présente composition peut se présenter sous la forme d' asphaltes-cutbacks ou de solutions ou dispersions aqueuses.
On sait que les asphaltes possèdent des propriétés adhésives et couvrantes relative ment bonnes vis-à-vis des solides secs, tels que roches, pierres, sable, ciment, fer, verre, etc. Toutefois, lorsque le solide est humide ou mouillé, il devient souvent difficile, voire même impossible, d'obtenir un joint satisfai sant entre l'agrégat et le bitume. De plus, lorsqu'un solide recouvert d'une couche d'as phalte est exposé à l'eau, il arrive souvent que l'eau déplace plus ou moins rapidement l'as phalte du solide et puisse même séparer com- plètement cet asphalte du solide qu'il re couvre.
Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé, à multiples reprises, d'améliorer l'adhérence des asphaltes à des solides en pré sence d'humidité par l'addition de quantités relativement petites de diverses substances parfois appelées agents liants.
Ainsi, l'addition de cire paraffinique, de cire de lignite et de matières similaires est parfois recommandée pour empêcher l'enlève ment de l'asphalte de l'agrégat, mais, en gé néral, ces matières ne sont pas très efficaces.
L'addition d'agents tensioactifs anioni- ques, tels que des acides organiques lipophi- les, a été préconisée aussi et quelques-uns de ces agents ont, en effet, des propriétés lientes. Toutefois, leur degré d'efficacité varie nota blement suivant leur nature. Ainsi, les acides gras saturés supérieurs, c'est-à-dire les acides gras à plus de 12 atomes de carbone, sont parmi les agents les plus efficaces. Les acides aromatiques et les acides non saturés n'ont, par contre, que peu ou pas de pouvoir liant, même s'ils sont fortement tensioactifs.
Les agents liants tensioactifs anioni- ques améliorent notablement l'adhérence des asphaltes à des roches basiques, telles que la pierre calcaire, certains dolomites et basaltes, mais n'ont aucun effet sur l'adhérence des asphaltes à des roches acides, telles que le gra nit. Le traitement des roches acides à l'aide d'hydroxydes ou de sels de métaux polyva- lents, comme le calcium, avant de les revêtir d'un asphalte contenant des agents liants tels que spécifiés ci-dessus, améliore parfois les résultats, mais ce traitement a l'inconvénient de compliquer grandement le procédé et d'être incertain quand à son effet.
Des agents tensioactifs cationiques ont également été proposés pour améliorer l'ad hérence des asphaltes aux agrégats acides.
Un agent liant tensioactif cationique très satisfaisant est le produit qui est obtenu par chloruration et ammonolyse de cire, la chlo- ruration se faisant à une température de 110 C environ, jusqu'à l'obtention d'une te neur en chlore d'environ 30 %, et l'ammono- lyse se faisant à 150 C environ, en présence d'un solvant tel que l'alcool. Dans la descrip tion suivante, les agents liants tension-actifs cationiques ainsi obtenus seront appelés amine de cire paraffinique ou en bref amine de cire .
D'autre part, d'autres agents tensioactifs cationiques, notamment des arylamines, telles que la naphtylamine ou l'aniline, ainsi que des composés azocycliques, tels que la py ri- dine ou les bases azotées. naturellement pré sentes dans de nombreux asphaltes, n'amélio rent pas notablement l'adhérence des asphal tes aux surfaces sur lesquelles ils sont appli qués. Il est également à noter que le pouvoir liant de certains asphaltes peut ne pas être appréciablement amélioré par des agents liants tensioactifs cationiques ou que l'amé lioration peut n'être que temporaire.
Ce man que éventuel d'amélioration est dû à la pré sence dans ces asphaltes d'alcalis solubles dans l'eau ou de certains sels alcalins solubles dans l'eau. Lorsque le pouvoir liant d'un asphalte est amélioré par un agent liant et que leur mélange est stable, ces deux produits sont dits compatibles . si le mélange n'est pas stable, ces deux produits sont dits incompatibles .
Or, on a constaté que l'addition d'agents tensioactifs anioniques, en particulieed'acides lipophiles, à des asphaltes contenant un agent liant tensioactif cationique augmente l'effica cité de ce dernier vis-à-vis de surfaces acides. Ceci est surprenant, en raison du fait que l'in- troduction d'un groupe carboxylique libre dans un agent liant tensioactif cationique diminue normalement son efficacité de façon notable et en raison du fait que l'effet d'agents liants tensioactifs cationiques sur des agents liants tensioactifs anioniques, est, en général, une tendance à faire diminuer l'efficacité de ces derniers agents liants vis-à-vis de roches ba siques.
La composition selon l'invention est. donc caractérisée en ce qu'elle contient, en outre, une faible quantité d'un agent liant tensio- actif cationique et d'un agent tensioactif anionique, en vue de favoriser l'adhérence de la matière asphaltique à des solides.
Les solides, vis-à-vis desquels l'adhérence de la composition est améliorée, comprennent des agrégats acides , tels que le granit, le quartz, le feldspath et nombre d'autres roches ignées, les sables siliceux, les terres de diato mées, les argiles, le mica, l'asbeste, le verre, le ciment Portland, le fer et nombre d'autres métaux, le bois, les résines synthétiques, telles que les résines phénoliques, les résines glyp- tal, etc.
L'adhérence de la composition vis-à-vis des solides basiques est, aussi notablement amélio rée si l'agent tensioactif anionique possède lui même un pouvoir liant et est présent en pro portion relativement grande par rapport à la quantité d'agent liant tensioactif cationique. Dans ces conditions, on peut obtenir des com positions d'asphalte à pouvoir liant fort, non seulement vis-à-vis des solides acides, mais aussi vis-à-vis des surfaces basiques et spécia lement vis-à-vis des agrégats comprenant à la fois des composants acides et basiques, tels que, par exemple, le sable quartzeux mélangé à. des fines de pierre calcaire on des roches qui possèdent à la fois des surfaces acides et des surfaces basiques.
Il est évident que les deux agents tensio- actifs doivent être compatibles l'un avec. l'au tre, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas agir l'un sur l'autre, ni se détruire ou se modifier l'un l'autre de façon appréciable, par exemple par oxydation, réduction, hydrolyse, décomposi tion catalytique, etc. Un avantage de la combinaison d'un agent liant tensioactif cationique et d'un agent tensioactif anionique réside dans le fait que l'agent tensioactif anionique, de nature acide, neutralise dans une mesure plus ou moins grande l'alcali libre, qui peut être présent dans certains asphaltes, en sorte que ces der niers peuvent être rendus plus compatibles vis-à-vis de l'agent liant cationique.
L'agent liant tensioactif cationique et L'agent tensioactif anionique peuvent être incorporés à l'asphalte, soit directement par agitation vigoureuse, soit en dissolvant d'abord ces agents dans un solvant approprié et en mélangeant la solution obtenue à l'as phalte, qui a été liquéfié. soit par chauffage, soit par dissolution dans un solvant appro prié. 1;n chauffage modéré peut être utile. Les deux agents peuvent être incorporés sé parément ou peuvent être introduits ensem ble après avoir été mélangés l'un à l'autre.
lies proportions de ces agents varient sui vant la nature de la surface à revêtir, la na ture de l'asphalte, la nature de chacun d'eux, la destination de la composition et le degré d'amélioration désiré.
Ordinairement, 0,01- à 2,5 % en poids d'agent liant tensioactif cationique et 0,01 à 5 % en poids d'agent tensio-actif anioni- que (pourcentages calculés par rapport à la quantité de la matière asphaltique) sont incorporés dans la matière asphaltique.
Si L'agent anionique possède des propriétés liantes et si on désire obtenir une liaison amé liorée vis-à-vis de surfaces basiques, la quan tité d'agent tensioactif anionique doit être supérieure à celle requise lorsque seul le pou voir liant vis-à-vis de surfaces acides doit. être amélioré.
Lorsqu'on emploie un agent tensio- actif cationique et un agent tensioactif anio- nique qui tous deux ont un bon pouvoir liant, l'incorporation de 0,1 à. 1,5 % de cha- cun de ces agents sur la base du poids de la matière asphaltique donne de bons résultats.
Parmi les agents liants tensioactifs catio- niques, pouvant être employés en combinai son avec des agents tensioactifs anioniques, on peut citer, par exemple, la plupart des composés d'ammonium quaternaire, des mono- ou poly amines primaires, secondaires ou ter tiaires aliphatiques ou cycliques (nucléaire ou extra-nucléaire), pourvu que ces amines et composés d'ammonium quaternaires aient une chaîne aliphatique saturée à 12 ou plus de 12 atomes de carbone.
Les composés susdits peuvent avoir des substituants tels qu'un atome de chlore, des groupes hydroxyle, éther, ester et sulfo. Des composés analogues de soufre, de phosphore, d'arsenic, d'anti moine peuvent, être employés aussi. Parmi les composés spécifiés ci-avant, on peut citer, par exemple, les amines de cire, les sels de tri- méthyl-cétyl-ammonium, les sels de laury 1- py ridinium; la méthyl-stéarylamine, la chloro- palmitylamine, l'ester stéarique d'éthanol amine, etc.
La plupart de ces derniers com posés possèdent toutefois certains inconvé nients, qui les rendent inférieurs aux amines de cire susindiquées.
Pour déterminer si un agent tensioactif cationique possède des propriétés liantes, il est en général suffisant de réaliser l'essai d'immersion totale dans l'eau ci-dessous dé crit, sur du granit.
Parmi les composés tensioactifs anioni- ques, qui peuvent être employés pour réaliser l'invention, il faut distinguer ceux qui possè dent des propriétés liantes et ceux qui n'en possèdent point. Les premiers sont requis, lorsqu'on désire un asphalte à pouvoir liant amélioré aussi bien vis-à-vis de solides basi ques qu'acides.
Parmi les agents tensioactifs anioniques à propriétés liantes, on peut citer, par exemple, les acides naphténiques, les aci des verts ou acajous tels que ceux qui se for ment lors du traitement d'huiles lubrifiantes à l'aide d'acide sulfurique concentré, les aci des poly carboxyliques supérieurs, spéciale ment des acides dicarboxyliques alcoylés, tels que les acides alcoylsucciniques, alcoylsébaci- (lues, etc., les acides gras saturés supérieurs pos sédant au moins 12 atomes de carbone, les com posés aliphatiques ou araliphatiques,
sulfonés ou sulfatés, l'huile de ricin sulfatée, etc. Les agents tensioactifs anioniques à pouvoir liant faible ou nul sont, par exemple, des acides gras non saturés inférieurs, des acides car boxyliques aromatiques, des acides alpha- amino-carboxyliques, des acides polyhydroxy- carboxyliques, etc.
Quelques-uns des compo sés tensioactifs anioniques susmentionnés, qui n'ont pas de pouvoir liant par eux-mêmes, acquièrent quelque peu un tel pouvoir par addition d'un agent liant tensio-actif catio- nique. Ce pouvoir liant acquis reste, toute fois, généralement inférieur à celui des bons agents liants tensioactifs anioniques seuls.
Pour déterminer la tensio-activité d'un composé, il est en général suffisant de me surer la tension interfaciale entre l'eau et une huile hydrocarbonée en sa présence. Dans le présent mémoire, on attribue à un agent une tensio-activité cationique ou anionique suivant que le cation ou l'anion est hydro phobe.
Le pouvoir liant des matières asphaltiques peut être déterminé par un essai connu sous le nom d'essai d'immersion totale dans l'eau.
500 g d'un agrégat passant au travers d'un tamis à mailles de 3,8 cm, mais ne pas sant pas au travers d'un tamis à mailles de 1,9 cm sont immergés pendant30minutes dans de l'eau, égouttés et mélangés pendant cinq minutes à 35 g d'asphalte cutback dans un grand têt en porcelaine, à l'aide d'une grande cuillère en aluminium. Les pierres recouvertes d'asphalte sont placées dans une fiole à large col et à cou vercle à visser. Après fermeture du couvercle et repos de 30 minutes, le contenu de la fiole est recouvert d'eau distillée, puis la fiole est fermée et placée dans un bain thermostatique à 40 C pendant 3 heures.
A la fin de cette période, les pierres sont inspectées une à une, tout en étant mainte nues sous eau, et la surface restée revêtue d'asphalte est évaluée à vue et une moyenne est calculée pour toutes les pierres. Le résul tat est exprimé en dixièmes de la surface, arrondi au nombre entier le phis proche.
En conséquence, si les pierres restent en moyenne recouvertes à 95 % ou plus par l'asphalte à la fin de l'essai, la valeur de l'essai est 10; si 45 à 55 % de la surface des pierres restent revêtus d'asphalte, la valeur de l'essai est 5.
Les valeurs de 1 à 3 peuvent être considérés comme représentant un pouvoir liant peu sa tisfaisant, tandis que les valeurs de 4 à 8 signifient un bon pouvoir liant et les valeurs 9 et 10 un excellent pouvoir liant. Exemple <I>1:</I> Un agrégat de granit et de pierre calcaire est soumis à une série d'essais par immersion totale dans l'eau, cet agrégat étant recouvert d'échantillons d'asphalte cutback contenant divers agents d'addition. Les résultats des essais sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI0004.0035
'Valeur <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> par <SEP> immersion
<tb> Agent <SEP> d'addition <SEP> totale <SEP> dans <SEP> l'eau
<tb> Granit <SEP> Pierre <SEP> calcaire
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> 7 <SEP> 3
<tb> 1 <SEP> % <SEP> acide <SEP> benzoïque <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1% <SEP> acide <SEP> benzoïque <SEP> 8 <SEP> 6
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 0 <SEP> 10
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1% <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> 3 <SEP> % <SEP> bêta-naphtylamine <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 3 <SEP> % <SEP> bêta-naphtylamine <SEP> + <SEP> 1/2 <SEP> % <SEP> d'acide <SEP> stéa rique <SEP> 1 <SEP> 7
<tb> 1 <SEP> % <SEP> acide <SEP> alpha-amino-caprylique <SEP> 1 <SEP> 2 Ces
résultats montrent que la présence simultanée d'un agent liant tensioactif catio- nique (amine de cire) et d'un agent tensio- actif anionique (acide benzoïque) ou d'un agent liant tensioactif anionique (acide stéa rique) donne des valeurs plus élevées pour l'essai sur granit par immersion totale dans l'eau, que celles qui peuvent être obtenues, lorsque chacun des types précités d'agents est employé seul, et que les essais réalisés sur la pierre calcaire donnent des valeurs plus éle vées, que lorsque seul. un agent liant tensio- actif cationique est employé.
<I>Exemple 2:</I> L'essai par immersion totale dans l'eau est réalisé avec différents solides, en em ployant: 1 un eutback, 2 le même eutback additionné de 1% d'amine de cire, 3 le même cutback contenant 1% d'acide stéarique et 4:
le même cutback contenant 1% d'amine de cire et 1% d'acide stéarique. Les résultats sont les suivants:
EMI0005.0036
valeurs <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> par <SEP> immersion <SEP> totale <SEP> dans <SEP> l'eau
<tb> avec <SEP> cutback
<tb> Solide <SEP> + <SEP> 1 <SEP> % <SEP> amine
<tb> seul <SEP> + <SEP> 1 <SEP> <B>%</B> <SEP> amine <SEP> -E-1 <SEP> /a <SEP> acide <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1 <SEP> %
<tb> de <SEP> cire <SEP> stéarique <SEP> acide <SEP> stéa rique
<tb> Perles <SEP> de <SEP> verre <SEP> 1 <SEP> 9 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> Béton <SEP> concassé <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Billes <SEP> d'acier <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Bois <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 5 Ce tableau montre à nouveau que les ré sultats obtenus avec la combinaison d'agents propre à l'invention sont supérieurs à ceux obtenus avec chacun de ces agents seul.
<I>Exemple '3:</I> Un agrégat constitué de sable siliceux et de pierre calcaire en poudre est mélangé à 7 % de cutback et recouvert d'eau. Après quelques minutes de repos à température am biante, il se sépare du cutback pur de l'agré gat et ce cutbaek vient flotter à la surface.
Après trois mois, le même asphalte cutback contenant 1% d'amine de cire se détache quelque peu de l'agrégat,
mais lorsque le cut- back contient à la fois 1 % d'amine de cire et 1 % d'acide stéarique, on obtient un béton asphaltique solide et cohérent, dont aucune séparation d'asphalte ne s'est manifestée après 6 mois.
Exemple <I>4:</I> Des échantillons d'un asphalte de pavage ayant à 25 C une pénétration de 60 et con- tenant divers agents d'addition sont artifi ciellement vieillis dans un four par chauf fage à 163 C pendant une semaine. Après ce traitement, la pénétration est tombée à 10. Les échantillons sont soumis avant et après chauffage à l'essai suivant.
Un agrégat de rhyolite, passant au tra vers d'un tamis à mailles de 0,63 cm, mais retenu par un tamis à mailles de 0,25 cm, et de l'asphalte sont chauffés à 163 C, après quoi l'agrégat est rapidement revêtu de 5 % en poids d'asphalte; 50 grammes du mélange sont introduits dans de l'eau bouillante. On agite le bain au moyen d'une baguette en verre tournant en raison d'un tour par se conde et après trois minutes d'ébullition inin terrompue, .on verse le mélange sur un pa pier filtre.
Les pierres sont alors inspectées et évaluées comme dans l'essai par immer sion totale dans l'eau. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI0005.0080
Agent <SEP> d'addition <SEP> Essai <SEP> avant <SEP> chauffage <SEP> Essai <SEP> après <SEP> chauffage
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> 10 <SEP> 5
<tb> 3/4 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1/4 <SEP> % <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 10 <SEP> 10