Etude de l'influence du rayonnement UV sur le vieillissement des bitumes purs et modifiés par des polymères
KIENER
Type de document
RAPPORT DE STAGE
Langue
français
Auteur
KIENER
Résumé / Abstract
Les bitumes, résidus de la distillation du pétrole, sont des mélanges complexes de composés hydrocarbonés très utilisés comme liant routier. Sur la route, le bitume subit différents types de contraintes à l'origine de son vieillissement : passage des véhicules, températures, rayonnements solaires. Le vieillissement chimique des bitumes, essentiellement dû à la température et aux radiations solaires, se traduit par des réactions d'oxydation. Ce travail porte sur l'étude du vieillissement photochimique des bitumes et sur l'influence de l'ajout de polymères dans ce type de vieillissement. Pour cela, un bitume de base, de classe 35/50 et deux bitumes polymères composés de la même base bitume modifiée par des copolymères de type styrène-butadiène-styrène linéaire (SBS )et ramifiés (SBS*) sont soumis, en laboratoire, à des radiations UV de type A. Les essais sont réalisés sur les bitumes ayant préalablement subi un essai Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT). Le vieillissement à différentes échéances est suivi en évaluant, par spectrométrie IRTF, l'évolution de la quantité de fonctions carbonyles (1700 cm-1). Les modifications de la structure colloïdale des bitumes sont caractérisées par chromatographie d'exclusion stérique (CES) utilisée dans ses conditions particulières de concentration et de vitesse élevées (3% et 2 mL/min), conditions qui permet d'apporché de l'image de la structure colloïdale des bitumes. Les analyses IRTF et CES des trois bitumes vieillis 5 semaines en film épais (2 mm), ne permet pas de mettre en évidence le phénomène d'oxydation. Les effets des rayonnements UV ont donc été évalués par un vieillissement des bitumes en film mince (quelques µm) étalés sur une lamelle de CsI. Chaque échantillon est analysé toutes les heures par spectroscopie IRTF. L'augmentation des fonctions carbonyle met en évidence une oxydation du bitume pur pendant les 55 premières heures d'irradiation, durée d'essai au delà laquelle la bande d'absorption caractéristique des carbonyles n'évolue plus. Dans les mêmes conditions, la vitesse d'oxydation des deux bitumes SBS et SBS* s'avère plus grande que celle du bitume de base, et la quantité de carbonyles formés plus importante. Les résultats exposés montrent que le photo-vieillissement ne concerne que la couche superficielle du bitume pur, et semble atteindre des couches plus profondes des bitumes polymères. L'oxydation plus importante observée pour des bitumes modifiés peut être due à l'apport de site oxydables supplémentaires, et/ou à une plus grande profondeur d'oxydation.
