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Formation technique – 2015

BITUMES FLUIDIFIÉS / FLUXÉS

et L’ENVIRONNEMENT

Par Roxana Balba, Ing. M. Ing.

PLAN DE PRÉSENTATION

• Introduction

• Aperçu – définition, classification, spécifications

• Applications

• Aspects environnementaux o MSDS

o Transport

o Composés Organiques Volatils (COV)

• La route verte

• Conclusions

INTRODUCTION

• Environnement – le mot de nos jours!

• Des hautes émissions de COV

• Nouvelles réglementations mises en place pour minimiser et/ou éliminer les émissions de COV.

• Nécessité de nouveaux produits abordables, mais sans compromettre la performance

APERÇU – définition

Qu'est-ce qu'un bitume fluidifié (cutback asphalt)?

• « Liant liquide à base de bitume obtenu par dissolution d’un bitume routier dans un solvant hydrocarboné

d’origine pétrolière » (Tome VII Norme 4104).

Qu’est-ce qu’un bitume fluxé? (fluxed asphalt)

• « Bitume amolli par addition d’une huile peu volatile dite de fluxage. » (Éditions-eyrolles)

APERÇU – classification

Classification ASTM et MTQ

• Séchage rapide (RC, rapid-curing): o Classes : RC–30, RC–70, RC–250, RC–800, RC–3000

PdE Naphta (40):

• Séchage moyen (MC, medium-curing): o Classes : MC–30, MC–70, MC–250, MC–800, MC–3000

PdE Kerosene (120):

• Séchage lent (SC, slow-curing): o Classes : SC–70, SC–250, SC–800, SC–3000

PdE Mazout (170)

• Séchage mi-rapide (RM) : o Classe : RM–20

RC MC

SC

30

70 250

800

3000

Specifications

• ASTM o D 2026 « Standard Specification for Cutback Asphalt (Slow-

Curing Type) »

o D 2027 « Standard Specification for Cutback Asphalt (Medium-

Curing Type) »

o D 2028 « Standard Specification for Cutback Asphalt (Rapid-

Curing Type) »

• MTQ o Tome VII Norme 4104 « Bitumes fluidifiés ».

• CAN/CGSB 16.1 – M89

Exigence Méthodes d’essai

Essais

Viscosité cinématique à 60 °C (mm2/s) ASTM D 2170

Essai de distillation, % du distillat total jusqu’à 360 °C ASTM D 402

jusqu’à 190 °C

jusqu’à 225 °C

jusqu’à 260 °C

jusqu’à 315 °C

Résidu de distillation jusqu’à 360 °C, diff. de volume (%)

Essais sur le résidu de distillation

Pénétration à 25 °C, 100 g, 5 s (dmm) ASTM D 5

Ductilité à 25 °C (cm) ASTM D 113

Solubilité dans le trichloroéthylène (% en masse) ASTM D 2042

Eau (% en volume) ASTM D 95

Applications

Utilisations typiques:

o Liants d'imprégnation, enduit de surface

o “Cold Patch”

o Liants d’accrochage

Source: Google Images

o Scellant d’asphalte

o Primer d’imperméabilisation / étanchéité

o Membrane d'étanchéité

Applications

Source: les émulsions de bitumes, SFERB

Liant d’imprégnation / enduits superficiels

• Stabiliser les éléments superficiels • Renforcer la cohésion déjà existante • Empêcher la remontée de l’eau

• Bon accrochage pour le nouveau revêtement.

Applications

Liant d’accrochage

• Empêcher le glissement des couches • Maintenir la structure comme un ensemble “monilitique” • Augmenter la stabilité de la structure

Qui utilise les BF?

Municipalités

Qui utilise les BF?

Province Période d’application

Colombie-Britannique 1er mai et le 30 septembre (saison type de l'ozone)

Ontario Éliminé progressivement l'utilisation de bitume fluidifié pendant la saison

type de l'ozone

Québec Au Québec, les restrictions concernant le bitume fluidifié pendant la

saison type de l'ozone sont précisées par le ministère des Transports.

États-Unis

Environmental Protection Agency recommande l'utilisation d'émulsion

de bitume plutôt que de bitume fluidifié, sauf dans certains cas hors de

la saison type de l'ozone.

Californie (ÉU) Règles spécifiques pour chaqu’un de RC, MC, SC.

RC sont interdits!

Royaume-Uni ou Union

européenne Aucun règlement concernant les produits de bitume fluidifié.

Asie

Les bitumes fluidifiés ont été progressivement éliminés au Japon, à

Singapour et en Corée du Sud. Les émulsions de bitume sont

actuellement utilisées.

Avantages

• Reste fluides pendant une période prolongée après avoir été appliquée sur la route.

• Viscosité réduite facile: le pompage et la manipulation.

• Réaliser des mélanges avec des granulats non chauffés.

• On les pose à froid, c'est à dire à la température ambiante.

• Pas affectés par le gel, on peut donc les utiliser en hiver ou en période de gel.

Désavantages

Continent du solvant hydrocarboné d’origine pétrolière de

type naphte (ou la gazoline) ou kerosene:

• Le solvant s’évapore dans l'atmosphère o la pollution de l'air – émissions de COV - une préoccupation

majeure de nos jours

o Santé de travailleurs

• Il existe un risque potentiel d'incendie!

Aspects environnementaux

• MSDS – Fiche de données de sécurité (FDS)

Règlement No UN Appellation réglementaire Classe

Groupe d’emballage

TMD canadien 3256 NOM (Liquide transporté à chaud, inflammable, n.s.a., avec point d’éclair supérieur à 60,5 C (141 F), à une température égale ou supérieure à son point d’éclair)

3 III

US DOT 3256 Name (Elevated Temperature Liquid, flammable, N.O.S, with flash point above 37.8C (100F), at or above its flash point)

3 III

No UN Appellation réglementaire

1999 NOM (Goudrons, Liquides, y compris le bitume routier, les huiles, le bitume et les bitumes fluidifiés)

1999 Name (Tars, liquids, including road asphalt and oils, bitumen and cutbacks)


• TRANSPORT

Source: GUIDE sur le transport DES MATIÈRES DANGEREUSES

3256


• TRANSPORT

1999

1999


• La majorité des fluxants ou fluidifiants – d’origine carbochimique ou d’origine pétrochimique.

• Les composés organiques volatils (COV) - produits chimiques avec au moins un atome de carbone évaporent facilement dans l'atmosphère.

• COV + atmosphère = PM (particulate matter) + O3 = SMOG

• Leur usage est dangereux et inconfortable (vapeurs désagréables et danger d’inflammabilité).


Étude menée pour Environnement Canada en 2010

59%

2009

301 kt Bitume liquéfié

85% Émulsion de

bitume

15% Bitume fluidifié

8.8kt COV

3.6kt Émulsion de

bitume

5.2kt Bitume fluidifié


1) Étude technique et économique sur les émissions de COV provenant des émulsions de bitumes et bitumes fluidifiés au Canada, Stratégies de la santé environnementale, octobre 2010

Un facteur d’émission est une valeur représentative qui concerne la quantité de polluants rejetés dans l’atmosphère lors d’une activité associée à la libération de ce polluant.

Composés Organiques Volatils (COV)

• Le réseau routier canadien - près de 900 000 kilomètres de routes, assez pour faire le tour du monde 22 fois.

• Le réseau routier québécois — 185 000 km d'autoroutes, de routes nationales, régionales, de rues et de chemins locaux.

• Pour construire et entretenir ces routes –

• (QC) Au cours de l’année 2013-2014 – 4671 employés, 1673 employés occasionnels = SANTÉ.

• L’industrie réfléchie au développement de nouveaux produits « verts ».

Bitumes biologique? Pourquoi pas?

Bitumes biologique? Pourquoi pas?

• L’utilisation actuelle – se justifie seulement sur le plan technique – rencontre les spécifications.

• Protection de l’environnement!

• Les producteurs sont directement concernés!

• En conséquence, toute solution alternative doit impérativement atteindre le même niveau de

performances.

La route verte d’Appia

• Depuis 1996 - une nouvelle génération de flux pour le bitume

• Objectifs qualitatifs de base: o « ramollir » (diminuer sa viscosité) suffisamment pour faciliter sa

mise en œuvre (répandage),

o Assurer un bon enrobage des agrégats concernés,

o Puis conduire à une remontée de consistance (augmentation de la viscosité) dans des délais courts.

• 1997 — brevet • 1999 – industrialisation de produits


Huiles végétales (lin, tournesol, colza):

• Matières premières renouvelables, facilement disponibles et à des prix intéressants.

• Aucun effet environnemental défavorable (pas d’évaporation, donc pas de COV).

• Bons solvants du bitume.

• Produisent peu de fumées (leur température de combustion est élevée), contrairement aux fluxants classiques.


• Seul point à maîtriser – réaction chimique pour augmenter rapide de viscosité du mélange.

• Propriété possédée par les chaînes grasses insaturées – siccativation

• Les esters méthyliques de tournesol (EMT)


Caractéristiques écotoxicité des fluxants classiques et du biofluxant EMT.

Source: Appia, La route se met au vert


La société Appia a développé toute une gamme de liants bitumineux écologiques adaptés aux besoins:

• enduits superficiels (ES) o à chaud (liant anhydre)

o à froid (émulsion)

• enrobés stockables o à chaud (liant anhydre)

o à froid (émulsion)

• régénération d’agrégats d’enrobés bitumineux (émulsion)

Source: DJL web site


Source: Appia, La route se met au vert

Réalisation d’un enduit utilisant un liant pétrofluxé. Réalisation d’un enduit utilisant un liant biofluxé.

La route verte de Colas

On 2003, Colas brevète son premier produit 100% végétal:

• Fabriqué à partir de matières premières renouvelables provenant de l’agriculture.

• Substitue le bitume lors de la construction de routes, de places ou de pistes cyclables.

• Totalement transparent ou coloré (ajout de pigment).

• Ne dégage ni vapeur ni gaz toxique.

• Fabriqué et appliqué à une température inférieure (40 °C de moins).


CTAA 2013 – utilisation des bio-solvants dans la production

des émulsions utilisées comme liant d’imprégnation.

• 3 (trois) types de bio-solvants sont pris en compte.

• Les résultats ont été comparés à MC-30.

• Examiner différentes chimies et formulations.

• Analyser différents agrégats, émulsifiants.

Source: BIO-SOLVENTS IN THE PRODUCTION OF EMULSIFIED PRIME COAT SYSTEMS


• Évaluer les émissions de COV

• Essai de distillation à 260 oC (ASTM D402/ D244)

• Perte de la masse totale :

Environnement Canada — limite de 3 %

Produit Perte de sa masse totale (%)

MC-30 27.2

Émulsion de référence 6

Émulsion avec Bio-Solv 1

La route verte - bioasphalt

• Transformer les microalques – industrie cosmétique - créer un matériau noir, visqueux qui ressemble à

l'asphalte

La route verte - bioasphalt

• Des chercheurs néerladais - bioasphalt à base de lignine

• Améliorer les propriétés de leur asphalte, sa résistance au roulement et aussi la rendre plus silencieuse

Conclusions

• Optimiser l’utilisation de ressources naturelles et réduire la consommation d’énergie;

• Limiter la pollution (air, eau),

• Réduire les gaz à effet de serre,

• Améliorer la sécurité de travailleurs,

• Assurer un bon niveau de confort et de sécurité pour l’usagé

MERCI DE VOTRE

ATTENTION

Roxana Balba, Ing. M. Ing.

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