Émulsion d’Asphalte : Définition, Chimie, Types et Applications dans la Construction de Chaussées

Définition et Chimie de l’Émulsion d’Asphalte

L’émulsion d’asphalte (également appelée émulsion de bitume) est une dispersion colloïdale de gouttelettes microscopiques de liant asphaltique en suspension dans une phase aqueuse continue, stabilisée par des agents tensioactifs chimiques appelés émulsifiants ou surfactants. Contrairement au ciment asphaltique chaud qui doit être chauffé à 300-350 °F (150-175 °C) pour l’application, l’émulsion d’asphalte peut être appliquée à des températures ambiantes allant de 50 °F à 160 °F (10 °C à 70 °C), ce qui en fait un système de distribution de liant fondamentalement différent pour la construction et l’entretien des chaussées.

Le système d’émulsion est chimiquement de type huile-dans-eau (H/E), où l’asphalte constitue la phase dispersée huileuse et l’eau sert de phase continue. Les émulsions standard de qualité routière contiennent 40 % à 75 % de liant asphaltique en poids, 0,1 % à 2,5 % d’émulsifiant, 25 % à 60 % d’eau et des additifs mineurs tels que des stabilisants, des latex polymères ou des agents antigel. Les gouttelettes d’asphalte mesurent de 0,1 à 20 microns de diamètre, la plupart des émulsions commerciales ayant une taille moyenne de gouttelettes comprise entre 5 et 15 microns. L’apparence de l’émulsion d’asphalte varie d’un liquide laiteux brun fin semblable au lait au chocolat à une pâte brune visqueuse ressemblant à de la crème épaisse, selon la teneur en asphalte, la distribution de la taille des gouttelettes et la chimie de l’émulsifiant.

La chimie fondamentale permettant la formation de l’émulsion repose sur la réduction de la tension interfaciale entre l’asphalte et l’eau, qui sont naturellement non miscibles. Les molécules d’émulsifiant ont une structure double : une tête hydrophile (qui aime l’eau) qui se dissout dans la phase aqueuse et une queue hydrophobe (qui craint l’eau) qui se dissout dans la phase asphaltique. Lorsque l’émulsifiant est ajouté au mélange chaud asphalte-eau soumis à un cisaillement élevé dans un moulin colloïdal, les molécules s’orientent à l’interface asphalte-eau avec les queues hydrophobes intégrées dans les gouttelettes d’asphalte et les têtes hydrophiles s’étendant dans la phase aqueuse. Cet arrangement moléculaire crée une couche stabilisatrice autour de chaque gouttelette qui empêche la coalescence par deux mécanismes : la répulsion électrostatique (les gouttelettes de même charge se repoussent) et la stabilisation stérique (la couche d’émulsifiant empêche physiquement le contact des gouttelettes).

Le moulin colloïdal est l’appareil de fabrication central pour la production d’émulsion d’asphalte. Il se compose d’un rotor à grande vitesse (généralement 3 000-6 000 tr/min) tournant dans un stator à espacement étroit, créant un jeu étroit de 0,005 à 0,030 pouces (0,13 à 0,76 mm). L’asphalte chaud (généralement 250-350 °F / 120-175 °C) et la solution chauffée d’émulsifiant-eau (« solution savonneuse » à 100-160 °F / 40-70 °C) sont introduits simultanément dans le moulin colloïdal, où les forces de cisaillement mécanique intenses brisent l’asphalte en gouttelettes de taille micronique qui sont instantanément enrobées de molécules d’émulsifiant. L’émulsion résultante est ensuite refroidie et transférée dans des réservoirs de stockage.

La charge des gouttelettes est une caractéristique déterminante des émulsions d’asphalte. Les molécules d’émulsifiant se dissocient dans l’eau, laissant la gouttelette d’asphalte avec une charge de surface positive ou négative. Cette charge est essentielle car elle détermine la compatibilité de l’émulsion avec différents types de granulats. Les émulsions d’asphalte sont classées en trois catégories selon la charge des gouttelettes : cationique (charge positive), anionique (charge négative) et non ionique (sans charge). La grande majorité des émulsions utilisées dans la construction de chaussées aujourd’hui sont cationiques, les types anioniques étant utilisés pour des applications spécialisées et dans certaines régions géographiques avec une minéralogie de granulats spécifique.

Le pH de la phase aqueuse contrôle directement la chimie de l’émulsifiant et la stabilité de l’émulsion. Les émulsions cationiques utilisent des émulsifiants à base d’amine qui nécessitent une phase aqueuse acide (pH 2-6), généralement obtenue en ajoutant de l’acide chlorhydrique (HCl) à la solution savonneuse. Les émulsions anioniques utilisent des émulsifiants à base d’acides gras ou de savon qui nécessitent une phase aqueuse alcaline (pH 10-12), obtenue en ajoutant de l’hydroxyde de sodium (NaOH) ou de l’hydroxyde de potassium (KOH). Le niveau de pH influence le degré d’ionisation de l’émulsifiant, ce qui affecte la densité de charge des gouttelettes, la stabilité de l’émulsion et les caractéristiques de rupture.

La distribution de la taille des particules des gouttelettes d’émulsion est l’un des paramètres physiques les plus importants influençant les propriétés de l’émulsion. Une distribution de taille large ou bimodale réduit la viscosité de l’émulsion à la même teneur en asphalte, ce qui est bénéfique pour les applications par pulvérisation. Une taille moyenne de particule plus petite (inférieure à 5 microns) améliore la stabilité au stockage, la capacité d’enrobage et la pénétration dans les surfaces poreuses, mais augmente la viscosité de l’émulsion et la difficulté de fabrication. Une taille de particule plus grande (supérieure à 15 microns) réduit la stabilité et accélère la sédimentation. La technologie moderne de fabrication d’émulsion permet un contrôle précis de la taille des particules via des ajustements du jeu du moulin colloïdal, de la vitesse du rotor, de la concentration d’émulsifiant, de la température et des débits d’alimentation.

Classification par Vitesse de Prise de l’Émulsion

Les émulsions d’asphalte sont classées par vitesse de prise, qui décrit la vitesse à laquelle l’émulsion se sépare (rompt) et développe une résistance cohésive. La vitesse de prise détermine la fenêtre d’application : les émulsions à prise rapide rompent et prennent rapidement mais permettent un temps de mélange minimal, tandis que les émulsions à prise lente offrent une maniabilité prolongée mais mettent plus de temps à gagner en résistance. Le système de classification standard défini par ASTM D977, AASHTO M140 et AASHTO M208 comprend quatre catégories de prise principales :

Émulsions à Prise Rapide (RS et CRS) sont conçues pour rompre presque immédiatement au contact du granulat, généralement en quelques secondes à quelques minutes. Elles ont la réactivité d’émulsifiant la plus élevée et sont formulées avec la quantité minimale d’émulsifiant nécessaire à la stabilité. Les émulsions à prise rapide contiennent environ 0,1 % à 0,3 % d’émulsifiant en poids de l’émulsion. La faible teneur en émulsifiant signifie que l’équilibre chimique est facilement perturbé, provoquant une coalescence rapide des gouttelettes. CRS-1 (faible viscosité) et CRS-2 (viscosité élevée) sont les grades standard cationiques à prise rapide. La viscosité du CRS-2 à 77 °F (25 °C) varie généralement de 100 à 400 Saybolt Furol Secondes (SFS), tandis que celle du CRS-1 est plus faible, typiquement de 20 à 100 SFS. Les émulsions à prise rapide sont utilisées pour les enduits gravillonnés, les traitements de surface, les couches d’accrochage et les scellements au sable où une adhésion immédiate liant-granulat est requise et aucun mélange n’est impliqué.

Émulsions à Prise Moyenne (MS et CMS) ont une réactivité intermédiaire, rompant entre quelques minutes et 30 minutes après le contact avec le granulat. Elles contiennent plus d’émulsifiant que les grades à prise rapide, généralement 0,3 % à 0,7 %, offrant une stabilité modérée. CMS-2 est le grade standard cationique à prise moyenne. Le temps de prise prolongé permet un mélange mécanique limité, rendant les émulsions à prise moyenne adaptées aux matériaux de rebouchage d’enrobés à froid, aux mélanges de stock et à certaines applications de slurry. La viscosité du CMS-2 varie généralement de 50 à 300 SFS à 77 °F. Les émulsions à prise moyenne représentent un compromis entre maniabilité et gain de résistance précoce.

Émulsions à Prise Lente (SS et CSS) sont les plus stables chimiquement, conçues pour résister à la rupture pendant des périodes prolongées de 30 minutes à plusieurs heures, voire plusieurs jours. Elles contiennent la teneur en émulsifiant la plus élevée, généralement 0,7 % à 2,5 % en poids de l’émulsion, et comprennent souvent des stabilisants supplémentaires tels que des épaississants cellulosiques ou des tensioactifs non ioniques. CSS-1 (faible viscosité) et CSS-1h (base dure, faible viscosité) sont les grades standard cationiques à prise lente. SS-1, SS-1h, SS-1v (très haute viscosité) sont les équivalents anioniques. Les émulsions à prise lente ont une viscosité généralement inférieure à 100 SFS à 77 °F (CSS-1) ou peuvent être formulées jusqu’à 500+ SFS pour CSS-1v. Ces émulsions sont conçues pour les applications nécessitant des temps de mélange prolongés : enrobés à froid de granulométrie dense, slurry seals, fog seals, couches d’accrochage (où une pénétration dans les surfaces serrées est nécessaire), couches d’imprégnation et contrôle des poussières. La prise lente permet à l’émulsion d’enrober complètement les granulats fins et de pénétrer dans les surfaces poreuses avant la prise.

Émulsions à Prise Rapide Spéciale (QS ou CQS) sont une sous-catégorie spécialisée conçue pour les applications de slurry seal et de microsurfaçage. Elles contiennent des agents de rupture chimiques qui déclenchent une rupture quasi instantanée lors du mélange avec le granulat sous les forces de cisaillement du malaxeur. Les émulsions à prise rapide spéciale sont spécifiquement formulées pour rompre pendant le processus de mélange et de mise en œuvre lui-même, ni avant ni après. CQS-1h est un grade courant à prise rapide spéciale pour le microsurfaçage. La chimie comprend typiquement une combinaison d’émulsifiant à prise lente plus un système d’agent de rupture chimique (souvent basé sur un mécanisme de changement de pH) qui s’active pendant le mélange.

Le tableau suivant résume les grades d’émulsion standard et leurs principales caractéristiques :

Mécanismes de Rupture et de Cure

La rupture fait référence à la séparation de l’émulsion en ses phases constitutives — les gouttelettes d’asphalte coalescent en un film continu tandis que l’eau se sépare et soit s’écoule, soit s’évapore. Le processus de rupture est la transition critique de l’état d’émulsion liquide au film de liant asphaltique semi-solide sur la surface du granulat. Comprendre le mécanisme de rupture est essentiel pour sélectionner le grade d’émulsion et la technique d’application corrects.

Le processus de rupture se produit par trois mécanismes principaux qui peuvent agir indépendamment ou simultanément :

Rupture Chimique est le mécanisme le plus courant pour les émulsions à prise rapide et moyenne. Lorsque l’émulsion entre en contact avec la surface du granulat, la charge électrostatique de l’émulsifiant est neutralisée par la charge opposée des particules de granulat. La plupart des granulats naturels portent une charge de surface négative. Les gouttelettes d’émulsion cationique (chargées positivement) sont attirées électrostatiquement par la surface du granulat chargée négativement, ce qui fait que les molécules d’émulsifiant se lient au granulat. Cette neutralisation déstabilise l’émulsion, la couche protectrice d’émulsifiant s’effondre, la phase aqueuse perd sa fonction stabilisatrice et les gouttelettes d’asphalte coalescent en un film continu d’enrobage sur le granulat. La vitesse de la rupture chimique dépend de la chimie de surface du granulat, de la surface spécifique, de la teneur en humidité et de la réactivité de la chimie spécifique de l’émulsifiant. Les granulats acides (siliceux, comme le granit, le quartzite, le gravier) réagissent bien avec les émulsions cationiques. Les granulats basiques (calcaires, comme le calcaire, la dolomie) réagissent bien avec les émulsions anioniques.

Rupture par Évaporation est le mécanisme dominant pour les émulsions à prise lente et dans les applications plus épaisses. L’eau s’évapore de la surface de l’émulsion, concentrant progressivement les gouttelettes d’asphalte. Lorsque la fraction d’eau diminue en dessous d’environ 40 %, les gouttelettes deviennent si densément serrées qu’elles commencent à coalescer. La couche d’émulsifiant, n’étant plus complètement hydratée, devient moins efficace pour empêcher la coalescence. Finalement, suffisamment d’eau s’évapore pour que les gouttelettes d’asphalte fusionnent en un film continu. Le taux d’évaporation dépend de la température (une température plus élevée accélère l’évaporation), de l’humidité (une faible humidité accélère l’évaporation), de la vitesse du vent, de l’épaisseur de la couche et du taux d’application de l’émulsion. Dans des conditions favorables (85 °F / 30 °C, faible humidité, vent modéré), une émulsion pour enduit gravillonné peut rompre en 30 à 60 minutes. Dans des conditions fraîches et humides (50 °F / 10 °C, humidité élevée), la même émulsion peut prendre 4 à 8 heures pour rompre.

Rupture Mécanique se produit lorsque l’émulsion est soumise à des forces de cisaillement provenant du mélange, du pompage, de la pulvérisation ou du compactage. L’énergie mécanique rompt les gouttelettes stabilisées par l’émulsifiant, provoquant une coalescence immédiate. Ce mécanisme est intentionnellement utilisé dans les malaxeurs de slurry seal et de microsurfaçage où le cisaillement élevé du mélange de granulat, d’émulsion et d’eau déclenche la rupture. Il se produit également involontairement lorsque les émulsions sont excessivement pompées ou remises en circulation, ce qui peut provoquer une rupture prématurée dans les réservoirs de stockage. La sensibilité au cisaillement d’une émulsion est fonction de sa viscosité, de la taille des particules et de la concentration d’émulsifiant.

La cure est le processus qui suit la rupture, pendant lequel l’eau restante quitte complètement le film de liant asphaltique et le liant retrouve sa pleine résistance cohésive. Bien que la rupture puisse se produire en quelques minutes dans des conditions favorables, la cure prend beaucoup plus de temps car l’eau piégée dans le film de liant asphaltique doit diffuser vers la surface et s’évaporer. Le processus de cure comprend trois étapes :

Étape 1 (Cure Initiale) se produit pendant les 1 à 4 premières heures après la rupture. La majeure partie de l’eau s’est séparée et évaporée, mais une humidité significative reste piégée dans le film d’asphalte. Le liant a une certaine résistance cohésive mais reste mou et susceptible à la ré-émulsification s’il est exposé à l’eau. La surface apparaît brun foncé à noire mais peut encore être collante au toucher.

Étape 2 (Cure Intermédiaire) se produit entre 4 et 24 heures. À mesure que l’humidité interne continue de s’évaporer, le liant asphaltique retrouve progressivement ses propriétés rhéologiques d’origine. Le liant durcit et devient moins susceptible aux dommages par l’eau. La surface peut généralement accepter un trafic léger après 4 à 8 heures dans des conditions favorables.

Étape 3 (Cure Finale) se produit entre 24 heures et 7 jours selon les conditions. Le liant atteint sa pleine résistance et ses propriétés de dimensionnement. La teneur en humidité résiduelle tombe en dessous de 0,5 %. Le liant développe pleinement sa résistance cohésive et sa liaison adhésive au granulat. La susceptibilité à la température et les propriétés viscoélastiques se rapprochent de celles de l’asphalte chaud d’origine à partir duquel l’émulsion a été fabriquée.

Les facteurs influençant les vitesses de rupture et de cure comprennent : la température ambiante (la rupture s’accélère d’environ 2× pour chaque augmentation de 18 °F / 10 °C de la température), l’humidité relative (une humidité élevée ralentit considérablement la cure basée sur l’évaporation), la vitesse du vent (un vent modéré accélère l’évaporation), l’exposition au soleil (le rayonnement solaire chauffe la surface de la chaussée et accélère la cure), la porosité du granulat (les granulats poreux absorbent l’eau et accélèrent la cure), l’humidité du granulat (les granulats humides ralentissent la rupture), le taux d’application de l’émulsion (les applications plus épaisses mettent plus de temps à rompre et à curer) et le grade d’émulsion (les grades à prise rapide rompent plus vite mais peuvent nécessiter un temps de cure similaire).

La température ambiante et de chaussée minimale recommandée pour l’application d’émulsion est généralement de 50 °F (10 °C) et en hausse pour la plupart des types d’émulsion. En dessous de cette température, les vitesses de rupture et de cure deviennent peu pratiques, la phase aqueuse peut s’épaissir et il y a un risque de gel de l’eau dans le film de liant avant qu’il ne cure, causant des dommages permanents au traitement.

Sélection de l’Émulsion par Application de Chaussée

La sélection du grade d’émulsion correct pour une application spécifique nécessite d’adapter la vitesse de prise, la viscosité et la charge de l’émulsion à la méthode de construction, au type de granulat, aux conditions météorologiques prévues et aux exigences de trafic. Les directives détaillées suivantes couvrent les applications de chaussée les plus courantes :

Couches d’Accrochage nécessitent une émulsion qui formera une couche de liant mince et uniforme entre les couches de chaussée sans remontée (collage aux pneus) et sans être excessivement absorbée dans la surface existante. CRS-2, CRS-2P (modifié aux polymères), CSS-1 et SS-1 sont les émulsions pour couche d’accrochage les plus courantes. CRS-2 est préféré lorsqu’un temps de non-collage rapide est nécessaire (généralement 15-30 minutes de temps de rupture). CSS-1 est préféré lorsque la surface existante est dense, serrée et nécessite une pénétration plus profonde pour le développement de la liaison. L’émulsion est normalement diluée avec de l’eau dans un rapport de 1:1 à 2:1 (émulsion sur eau) pour réduire la viscosité pour une application par pulvérisation uniforme. Les taux d’application résiduels typiques sont de 0,02 à 0,08 gallons par yard carré (0,09 à 0,36 L/m²) d’asphalte résiduel. Du SS-1 ou CSS-1 dilué à 0,03-0,05 gal/yd² fournit une excellente résistance de liaison pour les revêtements d’enrobé à chaud.

Couches d’Imprégnation sont appliquées sur les couches de base granulaires non traitées pour pénétrer, lier et imperméabiliser la surface avant le revêtement. L’émulsion doit avoir une faible viscosité pour pénétrer dans la base granulaire. Les émulsions à prise lente (CSS-1, SS-1, SS-1h) sont utilisées pour les couches d’imprégnation car elles offrent le temps de pénétration nécessaire. Les taux d’application typiques vont de 0,20 à 0,60 gallons par yard carré (0,9 à 2,7 L/m²) d’émulsion non diluée, selon la porosité de la base. L’émulsion est souvent diluée 1:1 à 3:1 avec de l’eau pour la première application afin d’améliorer la pénétration, suivie d’une deuxième application non diluée. Le temps de cure avant revêtement est généralement de 24 à 72 heures.

Enduits Gravillonnés nécessitent des émulsions à prise rapide qui rompent rapidement au contact des gravillons pour assurer un enrobage et une rétention immédiats. CRS-2 et CRS-2P dominent les applications d’enduits gravillonnés. L’émulsion est pulvérisée à 0,25 à 0,50 gallons par yard carré (1,1 à 2,3 L/m²) suivie immédiatement de gravillons répandus à 15-30 lb/yd² (8-16 kg/m²). L’émulsion doit rompre dans les 5 à 30 minutes suivant l’application des gravillons pour permettre le compactage sans perte de gravillons. CRS-2P améliore considérablement la rétention des gravillons et la durabilité, prolongeant la durée de vie de l’enduit gravillonné de 3-5 ans à 5-8 ans. Les émulsions haute flottabilité (HFRS-2, HFMS-2) sont également utilisées pour les enduits gravillonnés dans certaines régions. Les émulsions haute flottabilité contiennent une structure de gel qui fournit un film de liant plus épais, réduisant l’enfoncement des gravillons et améliorant la rétention du liant en surface.

Slurry Seals utilisent des émulsions à prise lente ou rapide spéciale conçues pour se mélanger avec des granulats fins pendant 2 à 5 minutes dans un malaxeur à flux continu avant de rompre lorsque le matériau est répandu sur la chaussée. CSS-1, CSS-1h et CQS-1h sont utilisés selon le temps de rupture souhaité. La teneur en émulsion du slurry seal est typiquement de 10 à 15 % en poids du granulat sec. Les granulométries de slurry seal Type I (fine), Type II (moyenne) et Type III (grossière) nécessitent différents niveaux de réactivité d’émulsion. L’émulsion doit avoir une stabilité suffisante pour survivre au processus de mélange mais rompre assez rapidement après la mise en place pour accepter le trafic en 1 à 4 heures.

Microsurfaçage est un système de slurry modifié aux polymères qui utilise exclusivement des émulsions cationiques à prise rapide spéciale (CQS-1h ou grades CQS modifiés aux polymères personnalisés). L’émulsion contient un polymère (latex SBR généralement à 3-5 % du poids du liant) et des additifs spéciaux de contrôle de la rupture. L’émulsion de microsurfaçage doit rester stable dans le malaxeur pendant 5 à 15 secondes de temps de mélange mais rompre dans les 30 à 90 secondes après la mise en place. La rupture rapide permet au microsurfaçage d’accepter le trafic en 15 à 30 minutes. La teneur en émulsion du microsurfaçage est typiquement de 11,5 à 13,5 % en poids du granulat sec. La fenêtre de performance très serrée nécessite un réglage précis de la chimie de l’émulsion pour les conditions locales de granulat, de température et d’humidité.

Enrobés à Froid utilisent des émulsions à prise moyenne ou lente conçues pour enrober les granulats et rester maniables pendant des périodes prolongées. CMS-2, CSS-1, MS-2 et SS-1 sont utilisés pour les enrobés à froid selon la granulométrie des granulats et les exigences de stockage. Les enrobés à froid sont utilisés pour le rebouchage, les réparations temporaires et la construction de routes à faible trafic. La teneur en émulsion est typiquement de 5 à 8 % en poids du mélange total. Les enrobés à froid à granulométrie ouverte utilisent CMS-2 ou MS-2, tandis que les mélanges à granulométrie dense utilisent CSS-1 ou SS-1. Les mélanges de stock nécessitent des émulsions à prise lente avec une stabilité prolongée (30-90 jours de durée de conservation). Les enrobés à froid gagnent en résistance lentement à mesure que l’émulsion cure, nécessitant 2 à 14 jours avant d’atteindre leur pleine capacité structurelle.

Fog Seals utilisent des émulsions diluées à prise lente appliquées en pulvérisation légère pour rajeunir les surfaces vieillies, sceller les microfissures, réduire le désenrobage et améliorer l’apparence de surface. CSS-1, SS-1 ou SS-1h dilué 1:1 à 5:1 avec de l’eau est appliqué à 0,05 à 0,15 gallons par yard carré (0,2 à 0,7 L/m²) d’émulsion diluée. La faible viscosité assure que l’émulsion s’infiltre dans les fissures capillaires et enrobe la surface sans former un film épais. Les fog seals sont typiquement utilisés sur les parkings, les routes à faible trafic et comme traitement de finition pour les nouveaux enduits gravillonnés.

Scellement de Fissures utilise des émulsions à viscosité élevée spécialement formulées conçues pour remplir les fissures sans couler sur la chaussée adjacente. Du CRS-2 modifié aux polymères ou des émulsions spécialisées de remplissage de fissures (appliquées à chaud et à froid) sont utilisés. Pour les produits de scellement de fissures appliqués à froid, l’émulsion doit être thixotrope (gélifiée au repos mais fluide sous cisaillement) pour rester en place dans les parois verticales des fissures. L’émulsion remplit la fissure et cure pour former un joint flexible qui s’adapte aux mouvements thermiques.

Stockage et Manutention des Émulsions d’Asphalte

L’émulsion d’asphalte est un système colloïdal métastable qui nécessite des conditions de stockage et de manutention spécifiques pour maintenir ses propriétés avant application. Un stockage inapproprié est l’une des causes les plus courantes de défaillance et de gaspillage d’émulsion sur le terrain.

Température de Stockage est le paramètre de stockage le plus critique. L’émulsion d’asphalte est généralement stockée à 120-160 °F (50-70 °C). La température de stockage doit être maintenue en dessous de 185 °F (85 °C) car des températures plus élevées provoquent une évaporation excessive, accélèrent la dégradation chimique de l’émulsifiant et peuvent faire rompre l’émulsion prématurément dans le réservoir. Les températures inférieures à 40 °F (5 °C) augmentent considérablement la viscosité et rendent la manutention difficile. Le gel est catastrophique pour les émulsions — lorsque l’eau gèle, les cristaux de glace rompent physiquement les gouttelettes stabilisées par l’émulsifiant, provoquant une rupture irréversible lorsque l’émulsion dégèle. L’émulsion gelée est inutilisable et doit être éliminée.

Réservoirs de Stockage doivent être cylindriques avec des fonds coniques ou inclinés (pente minimale de 45 degrés) pour permettre un drainage complet et faciliter l’élimination des matériaux déposés. Les réservoirs à fond plat accumulent des sédiments difficiles à éliminer et conduisent à la contamination. Les réservoirs doivent être équipés de serpentins de chauffage (vapeur ou électrique) capables de maintenir la température de stockage requise, de systèmes de contrôle et de surveillance de la température, de pompes de recirculation pour l’agitation périodique et d’évents de surpression/dépression. La taille du réservoir doit être adaptée au taux de consommation pour éviter de stocker l’émulsion au-delà de sa durée de conservation.

Agitation et Recirculation est nécessaire pour empêcher la sédimentation des gouttelettes d’asphalte au fil du temps. Les émulsions contenant une teneur en asphalte plus élevée (65-70 %) et celles ayant des tailles de gouttelettes plus grandes sont plus sujettes à la sédimentation. La fréquence de recirculation recommandée est toutes les 2 à 4 semaines pour les émulsions à prise lente et toutes les 1 à 2 semaines pour les émulsions à prise rapide. La pompe de recirculation doit être dimensionnée pour un faible taux de cisaillement (généralement une pompe centrifuge fonctionnant à 20-50 % de la capacité maximale) car un cisaillement élevé peut provoquer une rupture mécanique. La recirculation doit être effectuée par une boucle de bas en haut pour remélanger tout matériau déposé.

Durée de Conservation varie selon le grade d’émulsion. Les émulsions à prise lente ont généralement 60 à 90 jours de durée de conservation. Les émulsions à prise moyenne ont 30 à 60 jours. Les émulsions à prise rapide ont 14 à 30 jours. Les émulsions modifiées aux polymères ont la durée de conservation la plus courte, généralement 14 à 30 jours, car le composant polymère peut se séparer. La durée de conservation peut être prolongée en maintenant une température appropriée, une agitation périodique et en protégeant l’émulsion de la contamination et de l’évaporation.

Prévention de la Contamination est essentielle. Même de petites quantités de contaminants peuvent déstabiliser tout un réservoir d’émulsion. Les contaminants courants à éviter comprennent : le ciment Portland, la chaux, les fluides hydrauliques, le carburant diesel, les huiles de coupe, les solvants, les détergents et les résidus d’autres grades d’émulsion. Des réservoirs de stockage dédiés pour chaque grade d’émulsion sont recommandés. La contamination croisée entre émulsions cationiques et anioniques est particulièrement dommageable car les charges opposées se neutralisent mutuellement, provoquant une rupture instantanée.

Chargement et Déchargement doivent être effectués par des conduites de chargement par le bas lorsque cela est possible pour minimiser les éclaboussures et l’aération. Une aération excessive introduit des bulles d’air qui peuvent provoquer un moussage, réduire la densité de l’émulsion et accélérer la dégradation. Les pompes de transfert doivent être de type centrifuge avec un fonctionnement à basse vitesse. L’émulsion ne doit pas être déversée depuis une hauteur dans des réservoirs vides — toujours remplir par le bas.

Dilution des émulsions avec de l’eau doit être effectuée avec précaution. Seule de l’eau potable propre doit être utilisée. L’eau dure (teneur élevée en calcium et magnésium) peut déstabiliser certaines chimies d’émulsion. La température de l’eau doit être proche de la température de l’émulsion — l’ajout d’eau froide à une émulsion chaude peut provoquer une rupture par choc thermique. La dilution doit être effectuée en ajoutant lentement l’eau dans l’émulsion avec une agitation douce continue, jamais l’inverse (ajout d’émulsion dans l’eau).

Tests de Qualité et Spécifications des Émulsions

L’assurance qualité des émulsions d’asphalte est régie par des méthodes d’essai standardisées de l’ASTM (American Society for Testing and Materials) et de l’AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Les tests suivants sont systématiquement effectués pour vérifier que les propriétés de l’émulsion répondent aux exigences des spécifications :

Résidu par Évaporation (ASTM D6934 / AASHTO T59) détermine la teneur réelle en liant asphaltique de l’émulsion en évaporant l’eau d’un échantillon de 50 grammes à 325 °F (163 °C). Le pourcentage de résidu est calculé comme le poids de l’asphalte restant divisé par le poids de l’échantillon d’origine. Les exigences standard de résidu d’émulsion vont d’un minimum de 57 % pour RS-1/CRS-1 à un minimum de 65 % pour CRS-2. Ce test est la mesure de qualité la plus fondamentale et est effectué sur chaque lot de production.

Test de Charge des Particules (ASTM D244 / AASHTO T59) détermine si une émulsion est cationique ou anionique. Un courant électrique continu est passé à travers l’échantillon d’émulsion à l’aide de deux électrodes. Les émulsions cationiques déposent de l’asphalte sur la cathode (électrode négative), tandis que les émulsions anioniques déposent de l’asphalte sur l’anode (électrode positive). Les émulsions non ioniques ne montrent aucun dépôt. Ce test est essentiel pour confirmer le type d’émulsion avant utilisation.

Viscosité (ASTM D7496 / AASHTO T59) est mesurée à l’aide du viscosimètre Saybolt Furol à 77 °F (25 °C) ou 122 °F (50 °C). Les résultats sont rapportés en Saybolt Furol Secondes (SFS). Les exigences de viscosité varient selon le grade : CRS-1 nécessite 20-100 SFS, CRS-2 nécessite 100-400 SFS, CSS-1 nécessite 20-100 SFS, SS-1 nécessite 20-100 SFS. La viscosité est corrélée à la teneur en asphalte, à la taille des particules et à la chimie de l’émulsifiant. Une viscosité hors spécification peut indiquer des erreurs de formulation ou des conditions de fabrication inappropriées.

Test de Sédimentation (ASTM D6930 / AASHTO T59) mesure la tendance des gouttelettes d’asphalte à se déposer pendant le stockage. Un échantillon de 500 mL est stocké sans perturbation pendant 5 jours, puis les parties supérieure et inférieure sont testées pour le résidu par évaporation. La différence de résidu entre le haut et le bas ne doit pas dépasser 5 % pour la plupart des spécifications. Une sédimentation excessive indique une mauvaise stabilité de l’émulsion qui causera des problèmes pendant le stockage et la manutention.

Test de Tamisage (ASTM D6933 / AASHTO T59) mesure la quantité de particules surdimensionnées et de coagulum dans l’émulsion. Un échantillon de 100 grammes est lavé à travers un tamis n° 20 (850 μm) ou n° 50 (300 μm). Le matériau retenu est séché et pesé. La rétention maximale autorisée est typiquement de 0,1 % ou moins. Un résidu de tamisage élevé indique une mauvaise émulsification, une contamination ou une rupture partielle dans le processus de fabrication.

Stabilité au Stockage (ASTM D6930) évalue le changement des propriétés de l’émulsion sur 24 heures à température ambiante. Une éprouvette graduée est remplie d’asphalte émulsionné et le pourcentage d’asphalte coalescé qui se sépare en haut et en bas est enregistré. L’émulsion ne doit pas montrer plus de 1 % de séparation en 24 heures.

Démulsibilité (ASTM D6936 / AASHTO T59) teste la tendance à la rupture de l’émulsion lorsqu’elle est mélangée avec des concentrations spécifiées de farine de silice ou de granulat. Ce test est spécifique aux émulsions à prise rapide et moyenne et mesure la réactivité chimique de l’émulsion avec les surfaces des granulats. Un échantillon est mélangé avec de la farine de silice standard pendant un temps spécifié, puis la quantité d’émulsion qui reste non rompue est déterminée par lavage à travers un tamis. Ce test est corrélé au comportement sur le terrain dans les applications d’enduits gravillonnés et de traitements de surface.

Capacité d’Enrobage et Résistance à l’Eau (ASTM D244) évalue comment l’émulsion enrobe le granulat et la résistance du granulat enrobé au lavage à l’eau. Le test est effectué avec des granulométries spécifiées de granulat standard. Une émulsion performante doit enrober au moins 90 % des particules de granulat et retenir au moins 90 % d’enrobage après immersion dans l’eau.

Test de Distillation (ASTM D6997) est le test définitif pour déterminer les propriétés du résidu d’asphalte récupéré après la rupture de l’émulsion. L’eau est éliminée par un processus de distillation contrôlé, et l’asphalte récupéré est testé pour la pénétration (ASTM D5), le point de ramollissement (ASTM D36), la ductilité (ASTM D113) et la viscosité. Ces propriétés garantissent que l’asphalte de base utilisé dans l’émulsion répond au grade de performance spécifié. Pour les émulsions modifiées aux polymères, des tests supplémentaires incluent la récupération élastique, la récupération en torsion et les mesures de force-ductilité.

Le tableau suivant résume les limites de spécification clés pour les grades d’émulsion courants (selon AASHTO M208) :

Émulsions d’Asphalte Modifiées aux Polymères

Les émulsions d’asphalte modifiées aux polymères (PMAE) représentent une avancée significative dans la technologie des émulsions, offrant des propriétés de performance considérablement améliorées par rapport aux émulsions non modifiées conventionnelles. Le composant polymère, généralement 2 % à 8 % en poids du liant asphaltique résiduel, modifie fondamentalement les propriétés rhéologiques du résidu de liant.

Types de Polymères utilisés dans les PMAE comprennent : le latex de Caoutchouc Styrène-Butadiène (SBR) est le polymère le plus courant pour la modification des émulsions. Le SBR est une dispersion de caoutchouc synthétique qui se mélange facilement avec l’émulsion d’asphalte car il est également à base d’eau. L’ajout de SBR améliore l’élasticité, la flexibilité à basse température, l’adhésion et la résistance à l’abrasion. Le dosage typique est de 2-5 % en poids du liant asphaltique. Le Styrène-Butadiène-Styrène (SBS) est un élastomère thermoplastique qui offre une élasticité supérieure et des performances à haute température mais nécessite un pré-mélange dans l’asphalte chaud avant émulsification car il n’est pas dispersible dans l’eau. La modification au SBS nécessite un processus de mélange à fort cisaillement. Le dosage typique est de 3-7 % en poids du liant asphaltique. Le Latex de Caoutchouc Naturel (NRL) offre une excellente élasticité et adhérence mais a une compatibilité limitée avec certaines chimies d’émulsifiant. L’Éthylène-Acétate de Vinyle (EVA) améliore la résistance à la chaleur et la rigidité, utilisé principalement dans les applications industrielles spécialisées. Le Caoutchouc Chloroprène (Néoprène) offre une résistance chimique et est utilisé dans les applications industrielles et d’étanchéité.

Pré-Mélange vs Post-Mélange sont les deux méthodes pour incorporer le polymère dans l’émulsion. Le pré-mélange consiste à mélanger le polymère dans l’asphalte chaud (généralement à 325-375 °F / 160-190 °C) sous fort cisaillement avant que l’asphalte n’entre dans le moulin colloïdal. Cette méthode est requise pour le SBS et autres polymères non dispersibles dans l’eau. Le post-mélange consiste à ajouter le polymère (généralement sous forme de dispersion de latex) à l’émulsion finie avec une agitation douce. Cette méthode est plus simple et moins coûteuse mais est limitée aux polymères dispersibles dans l’eau comme le latex SBR.

Avantages de Performance de la modification aux polymères comprennent : Récupération Élastique — les résidus modifiés aux polymères peuvent récupérer 50-80 % de la déformation d’origine après 100 % d’élongation, contre 5-15 % pour les résidus non modifiés. Cette élasticité est essentielle pour les enduits gravillonnés où le liant doit s’adapter au mouvement des granulats sans se fissurer. Cohésion — les liants modifiés aux polymères ont une résistance cohésive 2 à 5 fois plus élevée, ce qui empêche la perte de granulats et le désenrobage dans les enduits gravillonnés et les systèmes de slurry. Adhésion — le polymère améliore l’adhésion humide aux surfaces des granulats de 30 à 60 %, réduisant le potentiel de décollement. Susceptibilité à la Température — le polymère réduit la susceptibilité à la température, ce qui signifie que le liant reste flexible à basse température et résiste à l’écoulement à haute température. Résistance à la Fatigue — les liants modifiés aux polymères présentent une durée de vie en fatigue 5 à 10 fois plus longue sous charge répétée. Résistance à l’Abrasion — les surfaces modifiées aux polymères résistent à l’usure des pneus et à l’abrasion des pneus à crampons 2 à 4 fois mieux que les traitements non modifiés.

Applications nécessitant une modification aux polymères comprennent : Microsurfaçage (100 % des systèmes de microsurfaçage utilisent une émulsion modifiée aux polymères), Enduits Gravillonnés Haute Performance sur routes et autoroutes à fort trafic (CRS-2P avec 3-5 % de SBR), Couches de Scellement de Chaussées Aéroportuaires (FAA Item P-623 exige un minimum de 3 % de polymère), Membranes d’Étanchéité de Tablier de Pont (membranes en émulsion modifiée aux polymères), Couches d’Accrochage à Forte Contrainte aux intersections et aux fortes pentes, et Enrobés à Froid pour matériaux de rebouchage résistants à l’orniérage.

Tests des émulsions modifiées aux polymères nécessitent des tests supplémentaires au-delà des spécifications standard d’émulsion : Récupération Élastique (ASTM D6084) mesure le pourcentage de récupération d’un échantillon de liant étiré. Force-Ductilité (ASTM D5801) mesure la force nécessaire pour étirer un liant modifié aux polymères, fournissant des informations sur le développement du réseau polymère. Récupération en Torsion mesure la récupération du liant après torsion. Résilience (ASTM D6114) mesure la récupération élastique immédiate du liant.

Aspects Environnementaux et de Sécurité de l’Émulsion d’Asphalte

L’émulsion d’asphalte offre des avantages environnementaux significatifs par rapport à l’asphalte chaud et à l’asphalte cutback (asphalte dissous dans des solvants pétroliers), ce qui a conduit à son adoption généralisée comme système de liant appliqué à froid préféré pour la préservation et la construction des chaussées.

Réduction de la Consommation d’Énergie est le principal avantage environnemental. La fabrication et l’application d’émulsion consomment environ 40 à 60 % moins d’énergie que les opérations équivalentes d’enrobé à chaud. Une étude comparative de 2005 a calculé que la construction d’une route avec des techniques d’émulsion à froid consomme environ la moitié de l’énergie d’une route comparable construite avec de l’enrobé à chaud. Cette économie d’énergie provient de l’élimination du besoin de chauffer le granulat à 300-350 °F (150-175 °C) pour la production d’enrobé à chaud et de la réduction de la consommation de carburant pour le liant lui-même.

Réduction des Émissions comprend des émissions de CO₂ plus faibles (réduction de 40-50 % par rapport à l’enrobé à chaud), l’élimination des émissions de solvants (comparé aux asphaltes cutback qui libèrent 10-40 % de composés organiques volatils en poids), des émissions particulaires plus faibles provenant du séchage des granulats et une réduction du dégagement de composés organiques volatils (COV). La consommation de carburant des équipements de construction est également réduite car les applications d’émulsion sont effectuées à des températures plus basses avec des temps d’attente plus courts.

Compatibilité avec les Matériaux Recyclés est un avantage environnemental majeur. Le recyclage à froid en place (CIR) et la revalorisation à pleine profondeur (FDR) à base d’émulsion peuvent réutiliser 70-100 % des matériaux de chaussée existants, éliminant le transport et l’élimination de la chaussée fraisée et réduisant la consommation de granulats vierges. Les projets CIR à l’émulsion économisent 50-65 % sur les coûts de construction et réduisent l’empreinte carbone de la réhabilitation des chaussées de 60-70 % par rapport aux stratégies d’enlèvement et de remplacement.

Prévention de la Pollution de l’Eau est gérée par des procédures d’application appropriées. L’émulsion contient de l’asphalte, des émulsifiants et potentiellement des stabilisants acides ou alcalins. Pendant l’application, ces matériaux pourraient pénétrer dans les cours d’eau par le ruissellement s’ils ne sont pas correctement contrôlés. Les meilleures pratiques de gestion comprennent : éviter l’application avant une pluie prévue (fenêtre claire minimale de 8 heures), utiliser des bermes de confinement près des entrées de drainage, nettoyer les déversements immédiatement avant qu’ils n’atteignent les systèmes de drainage et ne jamais déverser les eaux de lavage des réservoirs dans les égouts pluviaux.

Sécurité des Travailleurs bénéficie de l’application à basse température. Les travailleurs manipulant l’émulsion ne sont pas exposés aux risques de brûlure à 300-350 °F (150-175 °C) associés à l’asphalte chaud. Le point d’éclair de l’émulsion d’asphalte est supérieur à 200 °F (93 °C), ce qui signifie qu’elle ne présente pas de risque d’incendie dans des conditions d’application normales. Les asphaltes cutback, en revanche, ont des points d’éclair inférieurs à 100 °F (38 °C) et présentent des risques importants d’incendie et d’explosion. Néanmoins, un équipement de protection individuelle (EPI) approprié est requis : gants résistants aux produits chimiques, lunettes de sécurité ou verres de protection, vêtements à manches longues et bottes. La solution d’émulsifiant (particulièrement dans les émulsions cationiques) peut contenir de l’acide chlorhydrique (pH 2-3), nécessitant des mesures de protection chimique supplémentaires.

Recyclage des Matériaux de l’émulsion non utilisée est préférable à l’élimination. L’excès ou l’émulsion retournée peut souvent être utilisé dans des applications de qualité inférieure telles que le contrôle des poussières ou la stabilisation des fondations. Si l’émulsion doit être éliminée, elle peut être rompue en ajoutant des produits chimiques (chaux, ciment, saumure) ou en l’étalant en couches minces pour évaporer l’eau et laisser l’asphalte curer. L’asphalte cuit peut être recyclé dans de nouveaux matériaux de chaussée. L’élimination de l’émulsion liquide dans les décharges est généralement interdite.

Conformité Réglementaire comprend : les réglementations de l’EPA sur les rejets d’eaux pluviales pendant la construction, les exigences de sécurité des travailleurs de l’OSHA pour la manipulation de matériaux chimiques, la classification DOT de l’émulsion d’asphalte comme matériau non dangereux pour le transport (lorsqu’elle est correctement stabilisée) et les réglementations locales sur la qualité de l’air qui peuvent restreindre les émissions de COV des asphaltes cutback mais permettent généralement l’utilisation d’émulsion sans permis spéciaux. L’Agence de Protection de l’Environnement des États-Unis ne classe pas l’émulsion d’asphalte comme déchet dangereux selon la RCRA.

Émulsion pour Couches d’Accrochage et d’Imprégnation en Détail

Les couches d’accrochage et les couches d’imprégnation sont deux des applications les plus fréquentes de l’émulsion d’asphalte dans la construction de chaussées. Bien que les deux impliquent l’application d’une couche mince d’émulsion sur une surface préparée avant le revêtement, leurs fonctions, taux d’application et critères de sélection d’émulsion sont distinctement différents.

Les couches d’accrochage fournissent une couche de liaison entre les surfaces de chaussée existantes et les nouveaux revêtements d’enrobé. La fonction principale est de créer une liaison adhésive complète entre les deux couches, assurant qu’elles agissent comme une structure de chaussée monolithique. Sans une couche d’accrochage efficace, le revêtement peut se délamer, conduisant à des fissures de glissement, une rupture par fatigue et une détérioration prématurée de la chaussée. L’émulsion pour couche d’accrochage est typiquement appliquée à un taux d’asphalte résiduel de 0,02 à 0,08 gallons par yard carré (0,09 à 0,36 L/m²). Le taux cible réel dépend de l’état de la surface : les surfaces fraisées (texturées, surface spécifique élevée) nécessitent 0,04-0,08 gal/yd², tandis que les surfaces lisses et denses nécessitent 0,02-0,04 gal/yd². Des études de l’EPA et de la FHWA ont montré qu’un excès de couche d’accrochage (au-dessus de 0,10 gal/yd² résiduel) peut créer un plan de glissement plutôt qu’une couche de liaison, réduisant la résistance au cisaillement à l’interface de 30-50 %.

Le CRS-2 est l’émulsion pour couche d’accrochage la plus largement spécifiée car elle offre une rupture rapide (15-30 minutes), permettant un retour précoce du trafic et la mise en place du revêtement le même jour. Elle est normalement diluée 1:1 avec de l’eau immédiatement avant application pour réduire la viscosité et assurer une couverture de pulvérisation uniforme. Le CSS-1 est spécifié pour les couches d’accrochage sur surfaces lisses et denses nécessitant une pénétration plus profonde pour développer la liaison. L’émulsion à prise lente a plus de temps pour s’écouler dans la texture de surface avant de rompre. SS-1 et SS-1h sont utilisés pour les couches d’accrochage sur les couches de base et les surfaces poreuses où une pénétration plus profonde est souhaitée.

Température d’application pour l’émulsion de couche d’accrochage doit être comprise entre 120 °F et 160 °F (50 °C à 70 °C). Une application en dessous de 100 °F (38 °C) entraîne une viscosité élevée et une mauvaise répartition de la pulvérisation. Une application au-dessus de 180 °F (82 °C) peut provoquer une rupture prématurée à la buse de pulvérisation. L’émulsion doit être appliquée en un motif uniforme sans stries, flaques ni lacunes. La hauteur de la rampe de pulvérisation et l’angle des buses doivent être ajustés pour fournir une double ou triple couverture pour une distribution uniforme. Le taux d’application doit être vérifié à l’aide de tapis d’étalonnage et en pesant l’émulsion appliquée sur une zone mesurée.

Temps de non-collage est la période après l’application de la couche d’accrochage avant que la surface de l’émulsion puisse supporter le trafic de construction sans coller aux pneus. Pour CRS-2, le temps de non-collage est typiquement de 15-30 minutes par temps chaud. Pour CSS-1, il est de 30-90 minutes. Si la couche d’accrochage est laissée à cuire complètement (plus de 24 heures) avant le revêtement, elle doit être réactivée ou une nouvelle couche d’accrochage doit être appliquée car le film de liant devient trop rigide pour fournir une liaison adéquate.

Les couches d’imprégnation sont appliquées sur les couches de base granulaires non traitées (base granulaire, sous-base ou base stabilisée) avant la première couche d’enrobé. Les fonctions principales d’une couche d’imprégnation sont : la pénétration dans la base granulaire pour lier les particules de surface, le scellement de la surface de la base pour empêcher l’infiltration d’eau, l’imperméabilisation de l’interface entre la base et la couche d’enrobé, et la fourniture d’une plateforme de travail pour les équipements de pavage. L’émulsion pour couche d’imprégnation doit avoir une faible viscosité pour pénétrer la base granulaire jusqu’à une profondeur d’au moins ¼ à ½ pouce (6-12 mm).

CSS-1 et SS-1h sont les émulsions standard pour couche d’imprégnation. Elles sont souvent appliquées en deux applications : une première application diluée 1:1 à 3:1 avec de l’eau à 0,10-0,25 gal/yd² pour pénétrer profondément, suivie d’une deuxième application d’émulsion non diluée à 0,10-0,35 gal/yd² pour sceller la surface. Le taux d’application résiduel total est typiquement de 0,15 à 0,40 gallons par yard carré (0,68 à 1,8 L/m²), selon la porosité de la base. Le temps de cure avant revêtement est généralement de 24 à 72 heures. La couche d’imprégnation doit être complètement cuite (pas d’humidité résiduelle ni de collant) avant la mise en place de la couche d’enrobé.

Émulsion pour Traitements de Surface

Les traitements de surface sont des applications de préservation des chaussées en couche mince qui prolongent la durée de vie de la chaussée en scellant la surface, en ajoutant de la résistance au dérapage et en restaurant les propriétés du liant. Les traitements de surface à base d’émulsion comprennent les enduits gravillonnés, les slurry seals, le microsurfaçage et les fog seals.

Enduits Gravillonnés (également appelés revêtements de surface ou scellements par pulvérisation) consistent en une seule application d’émulsion suivie immédiatement d’une couverture de gravillons qui sont compactés dans l’émulsion. L’émulsion CRS-2 ou CRS-2P est appliquée à 0,25-0,60 gal/yd², suivie de granulats à 15-30 lb/yd². L’émulsion rompt et cure, verrouillant les gravillons en place. L’enduit gravillonné fournit une surface imperméable, restaure la résistance au dérapage, scelle les fissures et prolonge la durée de vie de la chaussée de 5 à 10 ans. Les enduits gravillonnés doubles (deux couches) et triples sont utilisés pour les chaussées plus dégradées ou le trafic plus élevé. Les émulsions haute flottabilité (HFRS-2, HFMS-2) contiennent des additifs spéciaux qui produisent une structure de gel dans le liant, créant un film plus épais à la surface de la chaussée avec moins d’enfoncement des granulats.

Slurry Seals sont un mélange d’émulsion à prise lente/rapide spéciale, de granulats fins, de filler minéral et d’eau, mélangé dans un malaxeur à flux continu et répandu sur la surface de la chaussée en une couche mince (3-8 mm d’épaisseur). L’émulsion CSS-1, CSS-1h ou CQS-1h est utilisée à 10-15 % en poids du granulat sec. Les slurry seals de Type I (fin, 0-5 mm), Type II (moyen, 0-8 mm) et Type III (grossier, 0-10 mm) sont utilisés selon le niveau de trafic et l’état de la surface. Les slurry seals assurent le scellement de surface, le remplissage des fissures, l’amélioration de la résistance au dérapage et l’uniformité esthétique. La durée de vie est de 3 à 7 ans. Le temps de rupture est de 15 à 60 minutes, avec retour du trafic en 1 à 4 heures.

Microsurfaçage est un système de slurry modifié aux polymères qui utilise une émulsion à prise rapide spéciale (CQS-1h avec polymère). L’ajout de polymère offre une liaison, une flexibilité et une durabilité supérieures par rapport aux slurry seals standard. Le microsurfaçage est utilisé dans les applications structurelles, y compris le remplissage d’ornières, la correction de surface et la préservation des routes à fort trafic. Il peut être appliqué en couche simple ou multiple jusqu’à 15 mm d’épaisseur. Le microsurfaçage accepte le trafic en 15 à 30 minutes. La durée de vie est de 5 à 10 ans. Le liant modifié aux polymères résiste mieux à l’usure, au désenrobage et au ressuage que les slurry seals standard. Le microsurfaçage est spécifié pour les routes avec un TMJA jusqu’à 20 000+ véhicules par jour et peut être utilisé sur les autoroutes et les routes à grande vitesse.

Fog Seals sont le traitement de surface à l’émulsion le plus simple — une légère application par pulvérisation d’émulsion diluée à prise lente (CSS-1 ou SS-1 dilué 1:1 à 5:1 avec de l’eau) appliquée à 0,05-0,15 gal/yd². Les fog seals sont utilisés pour sceller les microfissures, réduire le désenrobage et l’oxydation, assombrir la chaussée décolorée et prolonger la durée de vie de la surface de 2 à 4 ans. Ils n’apportent aucune amélioration structurelle. Les fog seals sont souvent appliqués comme traitement de finition sur les nouveaux enduits gravillonnés pour verrouiller les gravillons libres et améliorer l’apparence. Le retour du trafic est généralement de 30 à 60 minutes après la cure.

ASTM D6997 et ASTM D977 couvrent la spécification standard pour l’asphalte émulsionné pour ces traitements de surface. La FAA a des exigences spécifiques en matière d’émulsion dans la circulaire consultative AC 150/5370-10 pour les traitements de surface des chaussées aéroportuaires, y compris l’article P-623 pour les couches de scellement modifiées aux polymères sur les chaussées aéronautiques.

Contrôle qualité pour les traitements de surface comprend : la vérification de la température de l’émulsion à la rampe de pulvérisation (120-160 °F / 50-70 °C), la mesure du taux d’application à l’aide de passages d’étalonnage sur des plaques de pesée, la mesure par jauge de la vitesse de répandage des granulats, l’inspection visuelle pour une couverture uniforme, la surveillance des conditions météorologiques (température supérieure à 50 °F / 10 °C et en hausse, pas de pluie dans les 8 heures), et la vérification du temps de rupture et de cure. Le traitement achevé doit avoir une distribution uniforme du liant, un enfoncement adéquat des granulats (50-70 % dans les enduits gravillonnés), pas de flaques ni de zones nues, et une définition de bordure appropriée.