Étude d'une méthode de simulation du vieillissement des bitumes sur route

FARCAS

Type de document
LIVRE
Langue
français
Auteur
FARCAS
Résumé / Abstract
Afin de mieux comprendre les phénomènes responsables du vieillissement sur route des bitumes, un essai de vieillissement accéléré de laboratoire a été développé dans ce travail. Cet essai a été validé par comparaison des résultats obtenus avec ceux de bitumes vieillis pendant sept ans sur l'autoroute A08. En supposant que le vieillissement sur route des liants est essentiellement dû à un phénomène d'oxydation, et afin de rester proche des conditions réelles, un essai de laboratoire qui privilégie les oxydations à basse température, les vitesses d'oxydation étant accélérées par une augmentation de la pression en oxygène, a été adapté au bitumes. La mise au point de l'essai de vieillissement accéléré a été faite sur un bitume français de classe 35/50 classique avant d'être testé sur un deuxième bitume de même classe, plus susceptible au vieillissement, également vieilli sur l'autoroute A08. L'oxydation de ces bitumes réalisée à 50°C et 70°C sous une pression d'oxygène de 2 MPa a été suivie par caractérisation de l'évolution de sa consistance, par les essais normalisés de pénétrabilité et de point de ramollissement, et par l'évolution de sa composition chimique par chromatographie sur baguettes de silice (IATROSCAN) (séparation et détermination des familles génériques), et par chromatographie d'exclusion stérique (CES) à grande vitesse (image de la structure colloïdale des bitumes). Pour ces deux bitumes, l'essai d'oxydation artificielle permet de simuler correctement la cinétique d'évolution de leur consistance. La simulation des modifications chimiques et structurales s'est avérée plus difficile, et semble nécessiter des températures d'essai plus élevées. L'étude de l'influence du vieillissement des bitumes sur route a été approfondie par la recherche des effets de l'oxydation, artificielle et réelle, sur l'équilibre micellaire des bitumes. Cette étude a été appréhendée par CES, associée à un modèle cinétique que nous avons developpé. Après avoir vérifié la cohérence du modèle sur des solutions d'asphaltènes issus d'un RSV Safaniya, le modèle a été appliqué à des asphaltènes provenant d'un bitume routier neuf et vieilli sur route et en laboratoire. Un temps de dissociation des micelles d'asphaltènes de l'ordre de deux minutes, et une quantité moyenne d'espèces dissociables en tête de colonne de 20% a été déterminée. L'application du modèle à l'étude des phénomènes de vieillisement des bitumes a montré que l'oxydation réelle ou artificielle conduit à la formation d'associations moléculaires dont les vitesses de dissociation sont plus rapides ou plus lentes que les temps d'analyser par CES. En conclusion, l'essai d'oxydation sous pression d'oxygène semble reproduire assez correctement les caractéristiques technologiques et le comportement des associations moléculaires d'un bitume vieilli longtemps sur route.
Editeur
LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES - LCPC

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