Histoire des liants hydrocarbonés

L'objectif d'amélioration de la sécurité sur les routes par le biais d'un accroissement de l'adhérence des couches de roulement allait être un élément important de stimulation des recherches à cette époque. Les enduits superficiels présentaient alors plusieurs défauts, celui de souvent ressuer (du fait de l'utilisation de bitumes mous du type 180/220 comme base), d'être fragiles l'hiver, de subir un vieillissement précoce, et surtout d'être généralement peu résistants à l'usure sous trafic lourd. Les recherches conduites par les laboratoires pétroliers et certains organismes comme le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées permirent alors la mise au point de bitumes modifiés adaptés aux applications routières avec de nouveaux polymères, les élastomères thermoplastiques.

Parallèlement, l'industrie de l'étanchéité s'intéressait également à l'apport des bitumes polymères, ici fortement modifiés : des bitumes élastomères de type SBS en France et en Allemagne, des bitumes plastomères principalement en Italie et en Belgique. Il s'agissait alors de constituer des chapes capables de suivre les mouvements de dilatation – contraction des isolants thermiques (nouvellement apparus dans cette industrie pour satisfaire aux besoins d'économie d'énergie) sur lesquels elles devaient reposer.

Par ailleurs, les liants modifiés permettaient de constituer des systèmes monocouches (donc plus économiques) en substitution des systèmes multi-couches à base de bitumes oxydés. Après des recherches ayant débuté à la fin des années 1960, le passage progressif de l'industrie de l'étanchéité vers les liants modifiés s'est renforcé vers la fin des années 1970, entraînant du même coup une accélération de la mise au point de liants modifiés pour la route, d'abord pour les enduits dits « améliorés » comme vu précédemment puis pour les mélanges enrobés.

Le développement de bitumes modifiés par des polymères et de l'emploi d'additifs est intimement lié à la mise au point de nouvelles formules d'enrobés bitumineux de couches de surface en faible épaisseur, offrant de meilleures performances sur le plan de la qualité d'usage et de la durabilité.

C'est tout un ensemble de techniques de chaussée qui s'industrialisera dans les années 1980 :

• les bétons bitumineux minces ou BBM (3 à 4 cm) pour lesquels les bitumes modifiés ont permis l'utilisation sur des supports dégradés et déformables, ce qui n'était pas réalisable durablement avec un bitume pur.
• les bétons bitumineux très minces ou BBTM (2 à 3 cm) est issu de la recherche de solutions d'entretien de surface en couche la plus mince possible sur des chaussées neuves ou déjà renforcées et en bon état structurel, et adaptées à des trafics poids lourds élevés,
• les béton bitumineux ultra-minces ou BBUM (1 à 2 cm), ont suivi de près les BBTM, cette technique assurant en quelque sorte une transition entre les enduits superficiels et les revêtements en enrobés.

L'utilisation, avec ces formules d'enrobés fortement discontinues, de liants modifiés et d'additifs, fibres en particulier (d'abord amiante, puis fibres végétales ou minérales) allait permettre d'accroître la teneur en liant sans ressuage, de donner la cohésion voulue au mélange et d'assurer l'imperméabilisation du support. Durant la même période, l'ajout de fibres allait permettre l'essor de la technique du Splitt Mastix Asphalt, en Allemagne puis dans d'autres pays.

Bien que les premières réalisations d'enrobés drainants aient été faites avec des bitumes purs dans de nombreux pays et que les bitumes purs restent souvent employés pour cette application sous trafic modéré, l'emploi de bitume modifié (bitume-caoutchouc ou bitume polymère) s'est généralisé pour les chaussées fortement circulées et autoroutières.

Une autre application des liants modifiés est celle des membranes anti-fissures et des chapes d'étanchéité. Pour traiter les remontées de fissures qui sont apparues dans les chaussées dont les couches d’assises ont été traitées aux liants hydrauliques, construites essentiellement en Allemagne et en France.

Les liants modifiés sont maintenant largement employés pour la constitution de couches intermédiaires minces et de membranes destinées à retarder la remontée des fissures du support à travers la nouvelle couche de surface. De même, les bitumes modifiés sont largement utilisés pour les chapes d'étanchéité d'ouvrages d'art du fait de leur aptitude à résister aux allongements élevés supportés par les revêtements de surface de ce type de construction.

L’emploi de liants modifiés a aussi été envisagé en matériau d'assise de chaussée du fait de l'amélioration qu'ils apportent à la résistance en fatigue. Mais l'avantage économique recherché par une réduction sensible d'épaisseur a plutôt conduit à l'emploi de bitumes durs afin d'atteindre des modules de rigidité élevés. Ces bitumes dits « spéciaux » (de pénétration 10/20, 15/25, etc.) se sont avérés pour cette application plus économiques que les bitumes modifiés malgré la nécessité d'une teneur en liant forte pour assurer une bonne résistance en fatigue. Ils ont permis de constituer les Enrobés à Module Élevé (EME) et les Bétons Bitumineux à Module Élevé (BBME).

Enfin, les préoccupations d'orniérage de la couche de surface, face à un trafic poids lourd croissant et plus agressif ont amené l'invention et le développement, ces dernières années, de bitumes spéciaux de type multigrade, de pénétration semi-dure (40/60, 60/80...). Ces bitumes spéciaux présentent une moindre susceptibilité thermique que les bitumes purs de même pénétration à 25 °C, ils ont ainsi une rigidité plus grande aux températures élevées et une moindre fragilité aux basses températures que les bitumes purs durs.

C'est également vers la fin des années 1980 que seront mis au point les liants de synthèse pigmentables permettant la réalisation de revêtements de chaussée de couleurs variées, ce qui apporte de nouvelles solutions pour les aménagements urbains et de sécurité.

Les études débutent avec la réalisation de chantiers expérimentaux utilisant un procédé à l'émulsion de bitume. Ce type d'enrobés est en fait pour l'instant destiné à la réalisation de couches de roulement minces sur des chaussées de trafic faible à moyen. Son domaine standard est l'utilisation en mono-couche de reprofilage ou de roulement avec une épaisseur moyenne de 3 à 4 cm. Il est caractérisé par des formulations en granulométrie 0/10. Son utilisation doit être quasi immédiate après la fabrication.

Les enrobés à basses températures ou enrobés tièdes sont fabriqués à une température de 125 °C, inférieure de 40 °C à la température classique de fabrication des enrobés. Ils sont étendus à la température de 120 °C et le compactage s'effectue à moins de 100 °C. Cette réduction de 40° entraîne une très forte réduction de toutes les émissions observées. Mais probablement qu'un abaissement de température plus important peut être recherché.