Les asphaltes peuvent généralement être définis comme des mélanges complexes de composés chimiques de poids moléculaire élevé, principalement des asphaltènes, des hydrocarbures cycliques (aromatiques ou naphténiques) et une quantité moindre de composants saturés de faible réactivité chimique. La composition chimique des asphaltes dépend à la fois du pétrole brut d'origine et du procédé utilisé lors du raffinage. Les asphaltes sont principalement dérivés de pétroles bruts, en particulier de pétrole brut résiduel plus lourd. L'asphalte se présente également sous forme de dépôt naturel, où il s'agit généralement du résidu résultant de l'évaporation et de l'oxydation du pétrole liquide. De tels gisements ont été découverts en Californie, en Chine, dans la Fédération de Russie, en Suisse, à Trinité-et-Tobago et au Venezuela. Les asphaltes ne sont pas volatils à température ambiante et se ramollissent progressivement lorsqu'ils sont chauffés. L'asphalte ne doit pas être confondu avec le goudron, qui est physiquement et chimiquement différent.
Une grande variété d'applications comprend le pavage des rues, des autoroutes et des aérodromes ; fabrication de matériaux de couverture, d'imperméabilisation et d'isolation; revêtement des canaux d'irrigation et des réservoirs; et le revêtement des barrages et des digues. L'asphalte est également un ingrédient précieux de certaines peintures et vernis. On estime que la production mondiale annuelle actuelle d'asphalte est supérieure à 60 millions de tonnes, dont plus de 80 % sont utilisés dans les besoins de construction et d'entretien et plus de 15 % dans les matériaux de couverture.
Les mélanges d'asphalte pour la construction de routes sont d'abord produits en chauffant et en séchant des mélanges de pierre concassée calibrée (comme le granit ou le calcaire), de sable et de filler, puis en les mélangeant avec du bitume de pénétration, appelé aux États-Unis asphalte à coulée droite. Il s'agit d'un processus à chaud. L'asphalte est également chauffé à l'aide de flammes au propane lors de l'application sur une plate-forme routière.
Expositions et dangers
Les expositions aux hydrocarbures aromatiques polynucléaires (HAP) particulaires dans les fumées d'asphalte ont été mesurées dans divers contextes. La plupart des HAP trouvés étaient composés de dérivés du naphtalène, et non des composés à quatre ou six cycles qui sont plus susceptibles de présenter un risque cancérigène important. Dans les unités de traitement de l'asphalte des raffineries, les niveaux de HAP respirables vont de non détectables à 40 mg/m3. Pendant les opérations de remplissage des fûts, les échantillons de zone respiratoire de 4 heures variaient de 1.0 mg/m3contre le vent à 5.3 mg/m3 sous le vent. Dans les centrales d'asphalte, les expositions aux composés organiques solubles dans le benzène variaient de 0.2 à 5.4 mg/m3. Pendant les opérations de pavage, les expositions aux HAP respirables variaient de moins de 0.1 mg/m3 à 2.7 mg/m3. Des expositions potentiellement notables des travailleurs peuvent également se produire lors de la fabrication et de l'application de matériaux de toiture en asphalte. Peu d'informations sont disponibles concernant les expositions aux fumées d'asphalte dans d'autres situations industrielles et lors de l'application ou de l'utilisation de produits d'asphalte.
La manipulation d'asphalte chaud peut provoquer de graves brûlures car il est collant et ne s'enlève pas facilement de la peau. La principale préoccupation du point de vue toxicologique industriel est l'irritation de la peau et des yeux par les fumées d'asphalte chaud. Ces fumées peuvent provoquer des dermatites et des lésions ressemblant à de l'acné ainsi que de légères kératoses lors d'expositions prolongées et répétées. Les fumées jaune verdâtre dégagées par l'asphalte en ébullition peuvent également provoquer une photosensibilisation et une mélanose.
Bien que tous les matériaux asphaltiques brûlent s'ils sont suffisamment chauffés, les ciments bitumineux et les asphaltes oxydés ne brûlent normalement que si leur température est élevée à environ 260°C. L'inflammabilité des asphaltes liquides est influencée par la volatilité et la quantité de solvant pétrolier ajouté au matériau de base. Ainsi, les enrobés liquides à durcissement rapide présentent le plus grand risque d'incendie, qui diminue progressivement avec les types à durcissement moyen et lent.
En raison de son insolubilité dans les milieux aqueux et du poids moléculaire élevé de ses composants, l'asphalte a un faible degré de toxicité.
Les effets sur l'arbre trachéobronchique et les poumons de souris inhalant un aérosol d'asphalte de pétrole et un autre groupe inhalant de la fumée d'asphalte de pétrole chauffé comprenaient une congestion, une bronchite aiguë, une pneumonite, une dilatation bronchique, une infiltration de cellules rondes péribronchiolaires, la formation d'abcès, la perte de cils, des lésions épithéliales atrophie et nécrose. Les modifications pathologiques étaient inégales et, chez certains animaux, étaient relativement réfractaires au traitement. Il a été conclu que ces modifications étaient une réaction non spécifique à l'air respirable pollué par des hydrocarbures aromatiques et que leur étendue était dose-dépendante. Des cobayes et des rats inhalant des fumées d'asphalte chauffé ont montré des effets tels qu'une pneumonite fibrosante chronique avec adénomatose péribronchique, et les rats ont développé une métaplasie des cellules squameuses, mais aucun des animaux n'avait de lésions malignes.
Des asphaltes pétroliers raffinés à la vapeur ont été testés par application sur la peau de souris. Les tumeurs cutanées ont été produites par des asphaltes non dilués, des dilutions dans du benzène et une fraction d'asphalte raffiné à la vapeur. Lorsque des asphaltes raffinés à l'air (oxydés) ont été appliqués sur la peau de souris, aucune tumeur n'a été trouvée avec un matériau non dilué, mais, dans une expérience, un asphalte raffiné à l'air dans un solvant (toluène) a produit des tumeurs cutanées topiques. Deux asphaltes contenant des résidus de fissuration ont produit des tumeurs cutanées lorsqu'ils ont été appliqués sur la peau de souris. Un mélange d'asphaltes de pétrole soufflés à la vapeur et à l'air dans du benzène a produit des tumeurs au site d'application sur la peau des souris. Un échantillon d'asphalte chauffé et raffiné à l'air injecté par voie sous-cutanée à des souris a produit quelques sarcomes aux sites d'injection. Un mélange d'asphaltes de pétrole soufflés à la vapeur et à l'air a produit des sarcomes au site d'injection sous-cutanée chez la souris. Des asphaltes distillés à la vapeur injectés par voie intramusculaire ont produit des sarcomes locaux dans une expérience chez le rat. Un extrait d'asphalte de revêtement routier et ses émissions étaient mutagènes pour Salmonelle typhimurium.
Les preuves de cancérogénicité pour l'homme ne sont pas concluantes. Une cohorte de couvreurs exposés à la fois aux asphaltes et aux brais de goudron de houille a montré un risque excessif de cancer respiratoire. De même, deux études danoises sur les travailleurs de l'asphalte ont révélé un risque excessif de cancer du poumon, mais certains de ces travailleurs peuvent également avoir été exposés au goudron de houille et ils étaient plus susceptibles d'être des fumeurs que le groupe de comparaison. Parmi les travailleurs routiers du Minnesota (mais pas de Californie), des augmentations ont été notées pour la leucémie et les cancers urologiques. Même si les données épidémiologiques à ce jour sont insuffisantes pour démontrer avec un degré raisonnable de certitude scientifique que l'asphalte présente un risque de cancer chez l'homme, un consensus général existe, sur la base d'études expérimentales, que l'asphalte peut présenter un tel risque.
Mesures de sécurité et de santé
Étant donné que l'asphalte chauffé provoque de graves brûlures cutanées, les personnes qui l'utilisent doivent porter des vêtements amples et en bon état, avec le cou fermé et les manches retroussées. Une protection des mains et des bras doit être portée. Les chaussures de sécurité doivent avoir une hauteur d'environ 15 cm et être lacées de manière à ne laisser aucune ouverture par laquelle l'asphalte chaud pourrait atteindre la peau. Une protection du visage et des yeux est également recommandée lors de la manipulation d'asphalte chauffé. Des vestiaires et des installations de lavage et de bain appropriées sont souhaitables. Dans les installations de concassage où de la poussière est produite et dans les marmites d'où s'échappent des fumées, une ventilation par aspiration adéquate doit être prévue.
Les marmites à asphalte doivent être solidement fixées et nivelées pour éviter qu'elles ne basculent. Les travailleurs doivent se tenir au vent d'une bouilloire. La température de l'asphalte chauffé doit être vérifiée fréquemment afin d'éviter une surchauffe et une éventuelle inflammation. Si le point d'éclair est proche, le feu sous une bouilloire doit être éteint immédiatement et aucune flamme nue ou autre source d'inflammation ne doit être autorisée à proximité. Lorsque l'asphalte est chauffé, l'équipement d'extinction d'incendie doit être à portée de main. Pour les feux d'asphalte, les types d'extincteurs à poudre chimique ou à dioxyde de carbone sont considérés comme les plus appropriés. L'épandeur d'asphalte et le conducteur d'une machine à enrober doivent se voir proposer des demi-masques respiratoires avec cartouches contre les vapeurs organiques. De plus, pour éviter l'ingestion accidentelle de matières toxiques, les travailleurs ne doivent pas manger, boire ou fumer à proximité d'une bouilloire.
Si de l'asphalte fondu entre en contact avec la peau exposée, il doit être immédiatement refroidi par trempe à l'eau froide ou par toute autre méthode recommandée par des conseillers médicaux. Une brûlure étendue doit être recouverte d'un pansement stérile et le patient doit être transporté à l'hôpital; les brûlures mineures doivent être examinées par un médecin. Les solvants ne doivent pas être utilisés pour enlever l'asphalte de la chair brûlée. Aucune tentative ne doit être faite pour enlever les particules d'asphalte des yeux; au lieu de cela, la victime doit être emmenée immédiatement chez un médecin.
Classes de bitumes / asphaltes
Classe 1 : Les bitumes de pénétration sont classés selon leur valeur de pénétration. Ils sont généralement produits à partir du résidu de la distillation atmosphérique du pétrole brut en appliquant une distillation supplémentaire sous vide, une oxydation partielle (rectification à l'air), une précipitation au solvant ou une combinaison de ces procédés. En Australie et aux États-Unis, les bitumes sensiblement équivalents à ceux décrits ici sont appelés ciments bitumineux ou enrobés à gradient de viscosité et sont spécifiés sur la base de mesures de viscosité à 60°C.
Classe 2 : Les bitumes oxydés sont classés selon leurs points de ramollissement et leurs valeurs de pénétration. Ils sont produits en faisant passer de l'air à travers du bitume chaud et mou dans des conditions de température contrôlées. Ce processus modifie les caractéristiques du bitume pour donner une susceptibilité réduite à la température et une plus grande résistance aux différents types de contraintes imposées. Aux États-Unis, les bitumes produits par soufflage d'air sont connus sous le nom d'asphaltes soufflés ou d'asphaltes de toiture et sont similaires aux bitumes oxydés.
Classe 3 : Les bitumes fluidifiés sont produits en mélangeant des bitumes de pénétration ou des bitumes oxydés avec des diluants volatils appropriés à partir de pétroles bruts tels que le white spirit, le kérosène ou le gazole, afin de réduire leur viscosité et de les rendre plus fluides pour faciliter leur manipulation. Lorsque le diluant s'évapore, les propriétés initiales du bitume sont retrouvées. Aux États-Unis, les bitumes fluidifiés sont parfois appelés huiles routières.
Classe 4 : Les bitumes durs sont normalement classés selon leur point de ramollissement. Ils sont fabriqués de la même manière que les bitumes de pénétration, mais ont des valeurs de pénétration plus faibles et des points de ramollissement plus élevés (c'est-à-dire qu'ils sont plus cassants).
Classe 5 : Les émulsions de bitume sont de fines dispersions de gouttelettes de bitume (des classes 1, 3 ou 6) dans l'eau. Ils sont fabriqués à l'aide de dispositifs de cisaillement à grande vitesse, tels que des moulins à colloïdes. La teneur en bitume peut aller de 30 à 70 % en poids. Ils peuvent être anioniques, cationiques ou non ioniques. Aux États-Unis, ils sont appelés asphaltes émulsionnés.
Classe 6 : Les bitumes mélangés ou fluxés peuvent être produits en mélangeant des bitumes (principalement des bitumes de pénétration) avec des extraits de solvants (sous-produits aromatiques du raffinage des huiles de base), des résidus de craquage thermique ou certains distillats de pétrole lourd dont le point d'ébullition final est supérieur à 350 °C. .
Classe 7 : Les bitumes modifiés contiennent des quantités appréciables (généralement 3 à 15 % en poids) d'additifs spéciaux, tels que des polymères, des élastomères, du soufre et d'autres produits utilisés pour modifier leurs propriétés ; ils sont utilisés pour des applications spécialisées.
Classe 8 : Les bitumes thermiques étaient produits par distillation prolongée, à haute température, d'un résidu pétrolier. Actuellement, ils ne sont pas fabriqués en Europe ou aux États-Unis.
Source : CIRC1985