Étude de la nanostructure du bitume lors du vieillissement et du rajeunissement par diffusion des rayons X aux petits angles, microscopie à force atomique et microscopie électronique

Investigating the nanostructure of bitumen upon ageing and rejuvenation via Small Angle X-Ray Scattering, Atomic Force Microscopy and Electronics Microscopy

• Auteur / Autrice : Dorian Lemasson
• Direction : François Henn, Matthieu George
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe de Recherche Nanostructures et Spectroscopies

Mots clés

Mots clés libres

Afm

Drx

Asphaltene

Nanostructure

Microscopies électroniques

Bitume

Nanostructure

Bitumen

Electronics microscopy

Xrd

Asphaltene

Afm

Résumé

Les revêtements bitumineux recyclés (RAP), un matériau obtenu à partir de la déconstruction de routes existantes, sont de plus en plus utilisés comme une alternative sérieuse aux nouveaux revêtements (bitume frais et granulats) dans un effort pour répondre aux exigences du développement durable. Cependant, soumis à son environnement, le bitume peut vieillir, subissant principalement des réactions d'oxydation et des changements structurels à l'échelle nanométrique. Même si les propriétés mécaniques du liant RAP ont été largement étudiées, montrant son caractère de plus en plus fragile et susceptible de se fissurer avec le vieillissement, une relation claire entre la structure du (des) bitume(s), leur évolution avec le temps sur la route et leur comportement thermomécanique n'est pas encore totalement comprise. En outre, il est nécessaire de mieux comprendre l'impact des rajeunisseurs ajoutés aux bitumes vieillis sur leur structure à l'échelle nanométrique en relation avec la récupération de leurs propriétés viscoélastiques initiales. Le projet de recherche proposé ici sera développé dans le cadre d'un consortium national de recherche avec des universitaires et des partenaires industriels. Le poste est financé par des fonds de l'Agence nationale de la recherche Il sera axé sur la combinaison de diverses techniques de caractérisation telles que SAXS, AFM, TEM et SEM afin de proposer une vision nanoscopique de la structure colloïdale du bitume vieilli et rajeuni. L'objectif principal est de comprendre comment le vieillissement et le rajeunissement affectent la nanostructure et de rechercher des corrélations avec les propriétés viscoélastiques.

Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), a material obtained from the deconstruction of existing roads, are increasingly used as a serious alternative to new pavements (fresh bitumen and aggregates) as an effort to fulfil sustainable development requirements. However, when subjected to its environment, bitumen can age, primarily undergoing oxidation reactions and structural changes at the nanoscale. Even though the mechanical properties of the RAP binder have been extensively studied, showing its more and more fragile and prone to cracking character upon ageing, a clear relationship between the structure of bitumen(s), their evolution with time on the road, and their thermomechanical behaviour is still yet to be fully understood. Furthermore, there is a need to get insights into the impact of rejuvenators added to aged bitumens on their nanoscale structure in connection with the recovery of their initial visco-elastic properties. The research project proposed here will be developed in the framework of a national research consortium with academics and industrial partners. The position is financed by funds from the National Research Agency It will be focused on combining various characterization techniques such as SAXS, AFM, TEM and SEM in order to propose an overall snapshot of the colloidal structure of aged and rejuvenated bitumen. The main objective is to understand how ageing and rejuvenation affects the nanostructure and to search for correlations with the visco-elastic properties.