Types de bitume, préparations et liants bitumineux

Preston-kegs.jpgCette page a pour objectif de donner une présentation succincte du bitume et des produits à base de bitume ou en contenant. Le bitume et les produits bitumineux sont souvent utilisés pour leurs propriétés d’adhésion et d’étanchéité. C’est pourquoi on utilise parfois le terme « liants » pour les désigner.

Normes EN

Il existe des normes européennes harmonisées pour la plupart des liants bitumineux. En Europe, les spécifications applicables aux liants bitumineux sont :

EN12591 – Bitumes et liants bitumineux - Spécifications des bitumes routiers
EN13924 – Bitumes et liants bitumineux - Spécifications des bitumes routiers de grade dur
EN14023 – Bitumes et liants bitumineux - Cadre de spécifications des bitumes modifiés par des polymères
EN13808 – Bitumes et liants bitumineux – Cadre de spécifications pour les émulsions cationiques de bitume
EN13304 – Bitumes et liants bitumineux - Cadre de spécifications des bitumes oxydés
EN13305 – Bitumes et liants bitumineux - Cadre de spécifications des bitumes industriels durs
EN15322 – Bitumes et liants bitumineux - Cadre de spécifications pour les liants bitumineux fluidifiés et fluxés

Bitume et spécifications de produits

Le bitume est disponible en plusieurs grades. Les spécifications, qui varient suivant les besoins des industries, reposent sur une série de tests physiques déterminant la sécurité, la solubilité, la durabilité et les propriétés physiques des bitumes. Les propriétés physiques sont étudiées pour définir les caractéristiques de performances nécessaires dans les conditions de climat et de charge auxquelles le bitume sera exposé une fois en service.
Le bitume est classé en grades suivant des méthodes de tests standardisées. Ces tests sont à l’origine de deux « termes » courants qui décrivent la méthode de mesure plutôt qu’un « type » de bitume :

Bitume classé par degré de pénétration

pentest.jpgOn classe le bitume par la profondeur à laquelle une aiguille standard va pénétrer dans des conditions de test spécifiques. Ce classement par test à l'aiguille sert à indiquer la dureté du bitume, une pénétration plus faible indiquant un bitume plus dur. Les spécifications de pénétration des bitumes indiquent normalement une fourchette de grade, 50/70 par exemple. On a recours à d'autres tests (point de ramollissement, solubilité, point d’éclair, etc.) pour classer le bitume à des fins de spécifications.

Bitume classé par degré de viscosité

Les bitumes sont également classés et spécifiés par leur viscosité à une température de référence (normalement 60°C). Les spécifications de viscosité des bitumes indiquent normalement la viscosité nominale précédée de la lettre V, V1500 par exemple.

Grades de bitumes oxydés

On peut aussi faire passer de l’air dans le bitume à température élevée afin de modifier ses propriétés physiques pour certaines applications commerciales. Cette oxydation peut aller d’un degré très faible, souvent appelé « semi-soufflage », qui ne modifie que légèrement les propriétés du bitume, à un soufflage « total » donnant des propriétés de bitume sensiblement différentes de celles de la pénétration du bitume. La nomenclature et les catégories de produits de bitumes oxydés sont basées, d’une part, sur la température à laquelle le bitume atteint une certaine malléabilité quand on le réchauffe à la température de test de ramollissement « anneau et bille » et, d’autre part, sur la valeur de la pénétration.

Liants bitumineux, préparations

Lab test crop1.jpgLes bitumes servent aussi de matière première pour fabriquer des mélanges (préparations) permettant d'améliorer la manipulation et les caractéristiques d’application ou pour rehausser les propriétés physiques. Dans ces produits, le bitume est souvent le composant principal mais ils peuvent aussi contenir des proportions importantes d’autres matériaux. Ces produits, souvent appelés liants bitumineux ou produits bitumineux, rentrent dans la classification chimique des préparations bitumineuses.
Les trois plus courantes sont :

Le bitume fluidifié

Les bitumes fluidifiés (cut-backs) sont des préparations bitumineuses où la viscosité du liant a été réduite par l’ajout d’un solvant volatil, normalement d’origine pétrolière. Les solvants généralement utilisés sont le white-spirit et le kérosène. D'ordinaire, les produits fluidifiés sont utilisés pour la vaporisation et pour certains mélanges.

Le bitume fluxé

Les bitumes fluxés sont des préparations bitumineuses où la viscosité du liant a été réduite par l’ajout d’huiles relativement peu volatiles. Le diesel et les huiles d’origine végétale font partie des fluxants courants.

Le bitume modifié

Les bitumes modifiés sont des liants bitumineux dont les propriétés de performances (l'élasticité, l'adhésivité ou la force de cohésion, etc.) ont été modifiées au moyen d’un ou plusieurs agents chimiques. Ces agents peuvent être, entre autres, des polymères, de la poudrette de caoutchouc, du soufre et de l’acide polyphosphorique. Les bitumes modifiés sont très répandus dans la production du feutre bitumé pour toitures et dans les applications routières.

Les émulsions de bitume

Les émulsions de bitume sont des produits dans lesquels de minuscules gouttelettes (phase dispersée) de bitume ou de liant bitumineux sont dispersées dans un milieu aqueux (phase continue). La particule de bitume peut avoir une charge positive (cationique), négative (anionique) ou non chargée (non-ionique) suivant l’émulsifiant employé. Le liant peut être soit un bitume, un bitume fluidifié ou un bitume modifié. Les émulsions de bitume interviennent surtout dans les applications de revêtements routiers tels que les enduits superficiels, les enrobés à froid et les coulis bitumineux.

Les enrobés

Un enrobé est un mélange de liant bitumineux et d’agrégat minéral (pierre), de sable et de filler qui contient normalement environ 4 à 7 % (en masse) de bitume. Les enrobés sont principalement utilisés dans la construction des chaussées. Comme leurs propriétés dépendent du type, de la taille et de la quantité d’agrégat utilisé dans le mélange, tous ces facteurs sont ajustés pour obtenir les propriétés correspondant à l’application prévue.

Remarque : Le bitume de pétrole est connu sous différents noms dans le monde. En Europe, par exemple, on utilise normalement le terme « bitume » pour désigner le liant liquide, alors que ce même liant liquide est appelé « asphalt » ou « asphalt cement » en Amérique du Nord.