Composants de base

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Les divers constituants entrant dans la composition de l’un ou l’autre des matériaux peuvent être caractérisés comme suit.

2.4.7.1. Bitumes

 Généralités

Les bitumes sont des mélanges d’hydrocarbures à masses moléculaires élevées pouvant appartenir aux trois groupes suivants :

- aliphatique ; - naphténique ; - aromatique.

L’utilisation, comme solvant sélectif, d’un hydrocarbure léger en grand excès permet de fractionner un bitume en deux parties :

- la partie dissoute à l’aspect d’une huile visqueuse de couleur foncée, désigné par le thème malthènes ;

- la fraction précipitée, les asphaltènes est constituée par des corps de masses moléculaires très élevées, se présentant sous la forme d’une substance solide et noirâtre.

Il n’y a pas de discontinuité entre malthènes et asphaltènes, le fractionnement obtenu dépendant du solvant employé.

On a longtemps utilisé l’éther de pétrole, maintenant remplacé par l’heptane normal.

On constate que les malthènes se comportent comme un fluide parfaitement visqueux (fluide newtonien). La présence des asphaltènes confère aux bitumes des propriétés caractéristiques de l’état colloïdal.

Les asphaltènes ont tendance à absorber la fraction aromatique la plus lourde des malthènes et forment ainsi des corpuscules

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complexes (les micelles) qui sont en suspension dans une phase continue formée par les malthènes de basse masse moléculaire.

En règle générale, les bitumes sont caractérisés par les spécifications suivantes :

- la pénétration, suivant norme la NF T 66-004 (qui caractérise la dureté ;

- le point de ramollissement bille et anneau, suivant la norme NF T 66-008 (qui caractérise la susceptibilité thermique) ; Et souvent aussi par :

- la ductilité, suivant la norme NF T 66-006 (qui caractérise l’allongement à la rupture);

- le point Fraass (qui caractérise la fragilité aux basses températures).

Les bitumes sont obtenus : - soit sous forme naturelle ;

- soit, plus couramment, par distillation du pétrole.

Bitumes naturels

Le monde recèle les gisements les plus divers, dont une grande partie est sans doute encore inconnue. Toutefois, le seul bitume naturel couramment utilisé, en particulier en France et en Europe (Grande-Bretagne, République fédérale d’Allemagne, Suisse), est le bitume naturel de Trinidad. Extrait d’un gisement situé dans l’île de Trinidad (Antilles) et commercialisé après traitement sous le nom de Trinidad épuré, ce bitume est connu pour la remarquable constance de ses composants et pour sa propriété de conférer aux matériaux bitumineux une très bonne tenue dans le temps et une résistance accrue à la fissuration aux basses températures. Ses caractéristiques principales sont :

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- solubilité dans le sulfure de carbone : 55 % ; - pénétration à 25 oC : 2 ;

- point de ramollissement bille et anneau : 95 oC.

L’utilisation du bitume naturel de Trinidad fait l’objet de règles précises

Bitumes de pétroles

Figure 12 : schéma de principe de la fabrication des bitumes à partir de la distillation du pétrole brut

Les bitumes sont fabriqués industriellement à partir des pétroles bruts d’où l’on extrait, au préalable, les fractions les plus légères.

De la partie restante, constituée par des huiles visqueuses, on sépare un bitume de la dureté désirée. Certaines qualités sont fabriquées par :

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- oxydation plus ou moins poussée d’une base bien choisie ; cette opération, qui s’effectue dans une installation spéciale où l’on insuffle de l’air à travers la masse de bitume chauffée à 260 oC environ, a pour effet de relever le point de ramollissement et de diminuer la susceptibilité (variation des propriétés en fonction de la température) ;

- désasphaltage de certaines bases lourdes en traitant le distillat au moyen d’un solvant sélectif (phénol ou propane)

; on obtient ainsi des bitumes plus durs.

Pour la réalisation des asphaltes et des chapes d’étanchéité, on utilise généralement les bitumes de pénétration 40 / 50, 80 / 100, 180/220.

2.4.7.2. Asphalte naturel

Objet de la norme NF B 13-001, il constitue l’élément essentiel du mastic entourant le squelette minéral de l’asphalte coulé. Dans les formulations de l’asphalte coulé, l’asphalte naturel est introduit sous forme de poudre réalisée à partir d’un produit naturel, en l’occurrence une roche, définie comme suit.

Roche sédimentaire, généralement calcaire, naturellement imprégnée de bitume natif.

L’article 2.1.1. de la norme NF B 13-001 spécifie par ailleurs que : - la teneur minimale en bitume natif est de 6 % de la masse

de la roche d’asphalte naturel ;

- la teneur en CaCO3 de la fraction minérale est au minimum de 90 %.

Ainsi, la poudre de roche d’asphalte naturel constitue, à l’état natif, la meilleure forme d’association de poudre minérale (fines)

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et de bitume qui soit. Les propriétés essentielles des composantes de l’asphalte naturel sont les suivantes :

 le calcaire imprégné de bitume naturel est une roche relativement poreuse, composée de 85 % de calcite et 15 % d’argile (kaolinite, illite, montmorillonite) ; il comporte une forte proportion d’éléments fins (90 % du tamisât à 80 µm passent au tamis de 50 µm) ;

 le bitume naturel, soluble dans le benzène, le trichloréthylène, etc., peut être assimilé à un bitume de distillation direct d’un grade intermédiaire entre un 180/220 et un 80/110 ; riche en asphaltènes, du fait d’une exsudation par la roche des malthènes et autres huiles non colloïdales, ce bitume naturel est très visqueux et agglutinant ; de plus, il a une très faible susceptibilité à la température (point de ramollissement bille et anneau : 38,5 oC).

L’imprégnation à cœur de l’asphalte naturel (à raison de 9 % en moyenne de bitume), à des températures qui n’ont jamais été voisines du cracking, confère aux matériaux fabriqués à partir de cette roche :

- une résistance exceptionnelle aux effets de vieillissement ; Et donc une longévité quasi légendaire (de nombreuses toitures- terrasses ont des étanchéités en asphalte âgées de 40, voire 50 ans).

2.4.7.3. Goudrons et brais de houille

Obtenus par distillation de la houille, ils servent de base à la fabrication des ciments volcaniques, à l’imprégnation des cartons feutres goudronnés, à leur surfaçage, à la fabrication des produits pâteux appliqués à froid.

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2.4.7.4. Résines

Des résines synthétiques ont fait leur apparition dans certains travaux d’étanchéité depuis peu.

Il s’agit notamment de résines polyesters, polyuréthannes et époxydes, le dernier type étant d’usage le plus courant.

Les résines époxydes, en particulier, sont des produits de condensation de l’épichlorhydrine avec des polyalcools ou des polyphénols, en présence de soude ; les autres produits de la réaction sont le chlorure de sodium et l’eau.

Les résines peuvent comporter des charges, le plus souvent minérales, qui réduisent le retrait et le coefficient de dilatation thermique. Les résines conviennent particulièrement bien pour traiter des fissures pour des ragréages et pour certains types d’étanchéité délicats.

La qualité des supports devant recevoir les résines ainsi que l’application de ces dernières requièrent une main-d’œuvre qualifiée.

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2.4.8. Principales caractéristiques des revêtements