Description générale de l’Émulsion de bitume
Le bitume est l’un des matériaux thermoplastiques les plus anciens encore utilisés aujourd’hui. Son utilité provient de sa capacité thermoplastique simple : il devient liquide à haute température et presque solide à température ambiante.
Température et viscosité
Dans la majorité des applications, le bitume est utilisé dans une plage de température de 140 à 230 °C avec une viscosité d’environ 200 cSt (20 Pa.s). Ces conditions permettent un usage direct sans besoin de réchauffage entre la livraison en vrac et l’application finale.
Limitations d’application
L’application à chaud limite l’épaisseur du film de bitume. Dans certains cas, une application à température ou viscosité plus basse est requise en raison des contraintes de procédé, de sécurité, d’environnement ou de propriétés du produit final.
Méthodes de modification
Les deux méthodes principales pour modifier les propriétés du bitume sont :
- Émulsification avec de l’eau
- Dilution avec des solvants hydrocarbures
Ces méthodes permettent une application à froid : jusqu’à environ 80 °C pour les émulsions et jusqu’à 150 °C pour les bitumes fluidifiés, selon le solvant utilisé.
Structure de l’Émulsion de bitume
L’émulsion de bitume est un système hétérogène biphasé composé de deux liquides non miscibles : le bitume et l’eau, stabilisés par un émulsifiant. Cette structure la rend adaptée à de nombreuses conditions.
Types d’Émulsions de bitume
- Émulsions cationiques
- Émulsions anioniques
- Émulsions non-ioniques
Chaque type réagit différemment selon la charge électrique et l’interaction avec les granulats.
Méthode de production de l’Émulsion de bitume
Depuis sa création en 1900, l’utilisation des émulsions de bitume s’est développée de manière exponentielle. Aujourd’hui, elles représentent environ 20 % de l’utilisation mondiale du bitume.
Processus de fabrication
Les émulsions de bitume sont des dispersions huile-dans-eau (O/W), où les particules de bitume sont dispersées dans l’eau et stabilisées par des agents tensioactifs. Elles sont utilisées pour les couches d’accrochage, les couches d’imprégnation, et les enduits superficiels.
Composition chimique
Les émulsions de bitume contiennent généralement entre 55 % et 75 % de bitume, ainsi que 0,1 à 2 % d’émulsifiant (ou “savon”) et de faibles quantités d’additifs selon le grade.
Classification des Émulsions de bitume
- Rupture rapide (RS)
- Rupture moyenne (MS)
- Rupture lente (SS)
- Rupture instantanée (QS) & Micro-surface
Cette classification est liée à la vitesse de rupture de l’émulsion au contact des granulats.
Facteurs de stabilité
- Type et quantité d’émulsifiant
- Vitesse d’évaporation de l’eau
- Teneur en bitume
- Taille des globules de bitume
- Contraintes mécaniques
Ces facteurs influencent la stabilité et l’efficacité des émulsions selon les usages.
Catégories selon le temps de rupture
Lorsque l’émulsion est appliquée sur les granulats, l’eau s’évapore, permettant au bitume de se déposer et d’agir comme liant. La vitesse de cette réaction détermine la classification :
- Rupture rapide (RS)
- Rupture moyenne (MS)
- Rupture lente (SS)
Nomenclature et modifications
- RS = Rapid Set
- SS = Slow Set
- QS = Quick Set
- MS = Medium Set
- HFRS = High Float Rapid Set
- C = Cationique
- AE = Émulsion anionique
Cette nomenclature permet d’identifier rapidement les propriétés de chaque émulsion.
Modifications polymères
- Les polymères comme SBS et SBR améliorent la flexibilité et la durabilité
- Augmentent la durée de vie et la rétention précoce des gravillons
Les modifications polymériques renforcent considérablement la performance du bitume.
Classification des Émulsions de bitume selon la charge et le temps de rupture
| Lente |
Moyenne |
Rapide |
Temps de rupture / Charge |
| CSS |
CMS |
CRS |
Charge positive (cationique) |
| ASS |
AMS |
ARS |
Charge négative (anionique) |
