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Dans les travaux publics, l’asphalte désigne un mélange de bitume et de granulats. C'est un matériau « fermé » ne comportant pas ou peu de vide.

Pour le géologue, les asphaltes naturels sont des pétroles extra-lourds de consistance très visqueuse à solide. Ces pétroles ultra-lourds proviennent de kérogène dégradé par la chaleur et ayant migré à partir d'une roche-mère vers une roche-réservoir plus poreuse¹. On les trouve piégés dans des matrices sableuses (sables bitumineux) ou des matrices calcaires (calcaires asphaltiques ou bitumineux créés à la suite de la compression conjointe de ces deux matériaux au cours du temps par des couches supérieures ; le calcaire est alors imprégné à cœur par le bitume (environ 12 % de bitume). Cette roche est actuellement exploitée sous forme de poudre que l'on incorpore à d'autres formules, à partir de mines ou d'affleurements de surface.

Près de la surface, au contact de l'eau et de l'oxygène qu'elle apporte et via les colonies bactériennes qui s'y développent, le pétrole subit une lente dégradation chimique et biochimique, plus rapide sur les zones d'affleurements de réservoirs, ou en présence de failles ou de zones d'érosion qui auraient exposé une roche riche en pétrole à des conditions permettant sa dégradation. Par rapport au pétrole, les asphaltes contiennent moins d'alcanes, ont perdu une partie des cyclanes et des hydrocarbures aromatiques de bas poids moléculaire. Ils sont donc proportionnellement plus riches en résines et asphaltènes. Ils sont souvent enrichis en soufre, azote et métaux lourds (dont nickel et vanadium) et donc source de pollution en cas de combustion. En tant qu'hydrocarbures, les asphaltes sont trop pâteux pour être extraits par les techniques pétrolières classiques. Des techniques minières classiques (carrière) sont utilisées ou des procédés (polluants et coûteux en énergie) visant à liquéfier les hydrocarbures par traitement thermique (eau chaude ou vapeur surchauffée avec produits chimiques).

Historique

L'asphalte est un matériau connu depuis l'Antiquité. Il aurait été utilisé très tôt, par exemple pour étanchéifier les jardins suspendus de Babylone, et la Bible raconte que Noé en aurait fait usage pour assurer l'étanchéité de son arche (Gn 6, 14).

Le mot asphalte, qui a son origine dans le terme akkadien « asphaltu », fut adopté par les Grecs sous la forme de l'adjectif « aspales » qui signifie « durable ».

Dans l'Antiquité on extrayait de la Mer Morte, appelée alors « lac Asphaltite », du bitume acheminé en Égypte pour l'embaumement des morts.

France

En France, les gisements d'asphalte furent exploités en Alsace (Merkwiller-Pechelbronn, littéralement fontaine de poix) et à Seyssel (Ain), dès la fin du XVIII^e siècle, pour l'étanchéité des fortifications et le graissage des essieux de canon. Au début des années 1820, l'asphalte servit de revêtement pour les trottoirs de Paris et de Londres. Mais son emploi s'est surtout répandu avec le développement de l'automobile (les premiers essais ont eu lieu en Californie et à Monaco vers 1900). L'asphalte permet de réduire considérablement l'usure des chaussées et par conséquent la poussière due à la circulation. Un gisement important, la gilsonite, se trouve dans l'Utah, au sud-ouest des États-Unis. On utilise cet asphalte dans la fabrication de peintures et de laques.

Le seul gisement (avec d'importantes réserves) encore exploité en France est près de Nîmes (Gard), mais d'autres sources étaient autrefois exploitées « depuis très longtemps en Savoie, dans le Jura méridional, à Pyrimont-Seyssel et à Lovagny, près d'Annecy »². Une autre hypothèse d'origine géologique est une production de pétrole dans certaines roches-mères elles-mêmes ; à partir des organismes en décomposition anaérobie (nécromasse des coquillages de calcaires zoogènes coquillers par exemple. Cette théorie est notamment soutenue par Jaccard³ pour l'Urgonien français qui pourrait être à la fois la source de pétrole et sa roche-réservoir, car il ne trouve pas de traces de circulation d'hydrocarbures à partir d'autres couches potentiellement sources (houille ou autres).

L'asphalte d'étanchéité

Les propriétés de l'asphalte sont utilisées dans le domaine de l'étanchéité dans le bâtiment et le génie civil. Le complexe d'étanchéité classique en génie civil se compose d'une couche de 8 mm d'asphalte pur (poudre d'asphalte) et de bitume appelée « chape » et généralement posée sur du papier perforé sur 15 % de sa surface, puis de 22 mm d'asphalte porphyré (Filler + sable + graviers fins + bitume). Ce complexe est utilisé pour l'étanchéité des ponts et terrasses d'ouvrages publics ou constructions de belle qualité. Le papier permet à la chape d'étanchéité de ne pas faire corps avec le support et donc de ne pas se fendre avec lui.

Elle se composait auparavant d'une couche de 5 mm d'asphalte pur et de 15 mm d'asphalte gravillonné, qui a été transformé en monocouche d'environ 17 mm, pour l'étanchéité des toitures ou loggias.

Les matériaux sont chauffés et malaxés puis répandus à température, à l'aide d'une raclette en bois pour la chape à 160-180 °C, puis avec une palette (genre de taloche) en bois pour le sablé à 220 °C. Une fois refroidi, le revêtement est lisse au toucher, et dur, totalement hermétique à l'air et à l'eau. On le recouvre d'une couche de gravillons de 5 à 8 mm dans les régions sujettes à de grandes variations climatiques. Dans le midi, les terrasses accessibles sont carrelées par dessus l'asphalte.Cependant l'asphalte est rarement utilisé sur les terrasses accessibles et sur les terrasses d'immeubles du fait de son prix élevé ainsi que de l'importance des moyens matériels à mettre en place. Il est plus adapté aux parkings et aux ouvrages de grande surface

L'asphalte porphyré

On appelle asphalte porphyré un mélange de :

• bitume (environ 6 %)
• charge (calcaire broyé finement, environ 25 %),
• sable (environ 40 %)
• gravillons (encore appelé porphyre, environ 27 %).

Cet asphalte, qui est très différent de l'asphalte d'étanchéité, est utilisé sur certains trottoirs (notamment à Paris) ou en tant qu'asphalte de chaussée. L'asphalte porphyré peut être coloré dans la masse pour des raisons esthétiques. C'est notamment le cas pour les trottoirs de la ville de Montpellier (coloré en rouge avec de l'oxyde de fer), dans le sud de la France. L'asphalte porphyré est aussi utilisé comme dallage industriel. Dans ce cas on diminue la proportion de bitume en augmentant la température d'application, ou on ajoute des durcisseurs permettant d'améliorer sa résistance au poinçonnement.

Mise en œuvre

Avant d'appliquer l'asphalte en génie civil, il faut constituer une assise en béton, suffisamment rigide pour éviter des fluages ou déformations dues au tassement du sous-sol. La chape en béton de portland est épaisse de 10 à 15 cm sur les trottoirs et jusqu'à 25-30 cm en chaussée. L'asphalte (porphyré ou sablé) est fabriqué dans des centrales d'asphalte. Les composants sont mélangés dans un pétrin fixe, le bitume provenant d'une citerne où il est constamment maintenu en fusion (de 90 à 110 °C). Les autres composants (sable, filler calcaire, poudre d'asphalte) sont pesés et introduits progressivement dans le pétrin. Ensuite l'asphalte est transporté sur le chantier dans des pétrins mobiles installés sur des camions qui maintiennent sa température entre 180 et 220 °C, puis étalé manuellement à l'aide d'une « palette » en bois en une épaisseur de 2 à 3 cm. Il est transporté du camion jusqu'au poste de travail de l'applicateur dans des brouettes prévues à cet effet, ou dans des seaux en bois. Dans certains cas, l'application est suivie d'un sablage avec un sable très fin que l'on fait adhérer à l'asphalte encore chaud à l'aide d'une marijeanne (sorte de taloche articulée montée au bout d'un manche). L'asphalte ainsi fini est moins glissant en hiver. À Paris, les bateaux d'entrée de garage sont marqués avec des fers imitant un dallage en losange appelé boucharde, pour faciliter l'adhérence des véhicules. Certains asphaltes de dallages industriels ou de chaussées parcourues par des camions sont renforcés par un filet textile pris dans la masse lors de l'application.

Ne pas confondre

On confond souvent l'asphalte avec :

• le bitume synthétique d'origine pétrolière (sous-produit du raffinage du pétrole) et qui est l'un des composants actuels des enrobés (routiers notamment) d'asphalte ;
• le goudron de houille : d'origine houillère, il était utilisé en lieu et place du bitume, avant que l'on ne prenne conscience qu'il était cancérigène. En anglais, le goudron de houille se dit « coal tar ».
• l'enrobé, aussi appelé béton bitumineux : c'est ce qui constitue le plus souvent la (ou les) couche(s) supérieure(s) d'une chaussée, (la couche de roulement, la couche de base, et parfois la couche de fondation). La majeure partie des routes et des rues, en France, sont revêtues d'enrobés.
• le macadam : contrairement à une idée reçue, pour son inventeur (John Loudon McAdam), cette technique d'empierrement de chaussée, qui utilise des pierres cassées liées à la glaise et au sable puis compactés au rouleau compresseur, ne contient aucun liant à base de goudron ou d'asphalte.

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Pétrole
• Géologie
• Travaux publics

Bibliographie

• L. Malo, L'asphalte: son origine, sa préparation, ses applications, Baudry et cie, 1898
• A. Jaccard, Le pétrole, l'asphalte et le bitume au point de vue géologique, F. Alcan, 1895
• J. Meia, Derniers regards sur la mine d'asphalte de la Presta (Val-de-Travers, Jura neuchâtelois, Suisse), Bulletin der Vereinigung Schweizerischer Petroleum, 1987 [présentation en ligne]
• J-J. Pittard, Le gisement d'asphalte de Volland-Pyrimont et son origine, imprimerie du Journal de Genève, 1932
• H. de Thury, Notice sur les mines d'Asphalte, bitume et lignites de Lobsann,(arrondissement de Wiessebourg) département du Bas-Rhin, 1838 [avec books.google lire en ligne]
• E. Huguenot, Considérations générales sur l'origine et la formation des asphaltes: et de leur emploi comme ciment naturel, appliqué aux travaux d'utilité publique et privés, 1847 [avec google books lire en ligne]