Etude du vieillissement simulé et in situ des bitumes routiers par IRTF et fluorescence UV en excitation-émission synchrones : détermination des relations structures chimiques - propriétés rhéologiques par analyse en composantes principales

Chemical characterization of bitumen aging by ftir and uv synchronous fluorescence. Determination of relationships with their rheological properties using principal componant analysis

• Auteur / Autrice : Nathalie Balandraud
• Direction : Jacky Kister
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique analytique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse en composantes principales

Asphalte

Analyse

Oxydation

Bitume

Résumé

L'oxydation et le vieillissement de la matiere se traduisent le plus souvent par des evolutions structurales entrainant des modifications de comportement. Ceci est particulierement important en industrie, notamment pour les produits fossiles et derives. Ainsi, les phenomenes de vieillissement des bitumes routiers peuvent etre suivis par differentes methodes physiques et rheologiques. Cependant, pour mieux les apprehender, il est necessaire d'etudier l'evolution chimique des bitumes, en preservant au maximum leur integralite (approche globale). L'etude de leur oxydation apres vieillissement par test rtfot (en film mince, a chaud et sous air) ou en service (sur la route), a ete menee ponctuellement par prise de spectres irtf et de fluorescence uv en excitation-emission synchrones (ees). L'evolution des bitumes a ete simulee par oxydation en continu, dans une cellule irtf mise au point a cet effet. Resituer les phenomenes naturels et les tests industriels, en comparant les indices obtenus en discontinu avec ceux en continu, a permis de mieux apprehender les chemins reactionnels de ces matieres organiques complexes. Dans cet objectif, des indices de vieillissement ont ete determines a partir des spectres des bitumes et de leurs fractions asphalteniques et malteniques. En fluorescence uv ees, ces indices traduisent l'etat de condensation des especes aromatiques presentes. En irtf, les indices decrivent les structures chimiques et les groupements fonctionnels. Leur evolution est correlee a celle des indices de fluorescence. Cette etude a permis de mettre en evidence des differences de reactivite selon l'origine du bitume (sa composition, etc. ) et les conditions d'utilisation. L'analyse en composantes principales (acp) des bitumes, en fonction soit de leurs proprietes rheologiques et mecaniques, soit de leurs indices spectrometriques, est semblable. En consequence, l'influence du taux et de la nature de certaines structures chimiques du liant sur ses proprietes rheologiques est indeniable. Il est maintenant possible, connaissant la structure initiale des bitumes, d'estimer sinon de prevoir une partie de leurs comportements rheologiques et chimiques, durant les vieillissements thermiques et sur site, par une regression multilineaire de certains indices spectrometriques. L'interet des outils analytiques developpes (indices spectrometriques d'irtf et de fluorescence uv), simples a realiser, ne s'arrete pas a l'etude du vieillissement des bitumes. En effet, l'etude prospective realisee sur les bitumes polymeres a aussi demontre la pertinence de l'information apportee par cette methodologie analytique. Les fractions bitumineuses responsables du gonflement du polymere ont ainsi ete determinees. De meme, il est possible, par comparaison avec une banque de donnees spectrales, de prevoir les phenomenes de demixtion de polymere au sein du bitume et l'interet industriel de ces melanges