Etude d'une methode de simulation du vieillissement sur route des bitumes

Study of a simulation method for asphalt service ageing

• Auteur / Autrice : Fabienne Farcas
• Direction : Robert Rosset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Afin de mieux comprendre les phenomenes responsables du vieillissement sur route des bitumes, un essai de vieillissement accelere de laboratoire a ete developpe dans ce travail. Cet essai a ete valide par comparaison des resultats obtenus avec ceux de bitumes vieillis pendant sept ans sur l'autoroute a08. En supposant que le vieillissement sur route des liants est essentiellement du a un phenomene d'oxydation, et afin de rester proche des conditions reelles, un essai de laboratoire qui privilegie les oxydations a basse temperature, les vitesses d'oxydation etant accelerees par une augmentation de la pression en oxygene, a ete adapte au bitumes. La mise au point de l'essai de vieillissement accelere a ete faite sur un bitume francais de classe 35/50 classique avant d'etre teste sur un deuxieme bitume de meme classe, plus susceptible au vieillissement, egalement vieilli sur l'autoroute a08. L'oxydation de ces bitumes realisee a 50c et 70c sous une pression d'oxygene de 2 mpa a ete suivie par caracterisation de l'evolution de sa consistance, par les essais normalises de penetrabilite et de point de ramollissement, et par l'evolution de sa composition chimique par chromatographie sur baguettes de silice (iatroscan) (separation et determination des familles generiques), et par chromatographie d'exclusion sterique (ces) a grande vitesse (image de la structure colloidale des bitumes). Pour ces deux bitumes, l'essai d'oxydation artificielle permet de simuler correctement la cinetique d'evolution de leur consistance. La simulation des modifications chimiques et structurales s'est averee plus difficile, et semble necessiter des temperatures d'essai plus elevees. L'etude de l'influence du vieillissement des bitumes sur route a ete approfondie par la recherche des effets de l'oxydation, artificielle et reelle, sur l'equilibre micellaire des bitumes. Cette etude a ete apprehendee par ces, associee a un modele cinetique que nous avons developpe. Apres avoir verifie la coherence du modele sur des solutions d'asphaltenes issus d'un rsv safaniya, le modele a ete applique a des asphaltenes provenant d'un bitume routier neuf et vieilli sur route et en laboratoire. Un temps de dissociation des micelles d'asphaltenes de l'ordre de deux minutes, et une quantite moyenne d'especes dissociables en tete de colonne de 20% a ete determinee. L'application du modele a l'etude des phenomenes de vieillisement des bitumes a montre que l'oxydation reelle ou artificielle conduit a la formation d'associations moleculaires 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'oxygene semble reproduire assez correctement les caracteristiques technologiques et le comportement des associations moleculaires d'un bitume vieilli longtemps sur route.