Observation des interfaces par microscopie infrarouge ...€¦ · rendre « mobile » le liant...
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Observation des interfaces par microscopie infrarouge caractérisation de la remobilisation Sabine Vassaux
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Observation des interfaces par
microscopie infrarouge
caractérisation de la remobilisation
Sabine Vassaux
Mélange des bitumes neuf et vieilli
21/11/2017Journée d'information:
Recyclage à fort taux du laboratoire au chantier
Liant viergeGranulats vierges Agrégats d’enrobé
Double-enrobage
initial
Mélange
partiel
(Nahar, 2013),(Mouazen,2017)
Mélange total
homogène
Mélange total
non homogène
Comment les liants neuf
et vieilli se mélangent?
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Remobilisation
Comment la définir?
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Remobilisation
= capacité du liant neuf à
rendre « mobile » le liant vieilli
Etude locale de la migration des liants par le déplacement de traceurs
chimiques du vieillissement
Comment l’étudier?
Double-enrobage
initial
Mélange
partiel
Vieillissement du liant
- Fabrication
- Mise en œuvre
- Conditions de service
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Modification des propriétés du bitume, due à la réaction
avec l’oxygène O2, les rayons UV…
- Durcissement du liant: consistance, viscosité
- Composition chimique du bitume
1) Evolution des fractions du bitume: Maltènes→ Asphaltènes
2) Créations de fonctions chimiques oxydées- Sulfoxyde S=O
- Carbonyle C=O
(Witheoak, 1990)
Comment évaluer la remobilisation?
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Remobilisation
faible
- Etude modèle sur des échantillons liant neuf/liant vieilli
Remobilisation
partielle
Remobilisation
Totale
Non homogène
Remobilisation
Totale
Homogène
- Observation de profils de concentration en fonctions carbonyles (C=O) sur une distance
Quelle technique utiliser pour suivre
l’oxydation du liant?
Microscope infrarouge PerkinElmer Spotlight 400 FTIR Imaging System
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Obtention de cartographies
chimiques
Répartitions spatiales 2D
Platine de
positionnement
de l’échantillon
Cristal ATR
Germanium
Pointe: 600 µm
Principe: mode Imagerie ATR
(Attenuated Total Reflectance)
Comment interpréter les données
infrarouges?
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C=O
Caractérisation d’un échantillon bitume vieilli/bitume neuf
Bitume vieilli Bitume neuf
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Répartition spatiale de la fonction carbonyle associée au bitume vieilli
Visualisation d’un continuum de propriétés (oxydation du bitume)
Image
optique
Image
infrarouge
Comment quantifier la remobilisation?
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0
0,0005
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0 100 200 300 400
A(C
=O
)
Distance (µm)
0
0,0005
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0 100 200 300 400
A(C
=O
)Distance (µm)
BZL
- Obtention d’un profil de concentration en fonction carbonyle
• La zone de mélange (BZL)
• La pente du profil
Remobilisation effective lorsque
la pente est faible et la zone de mélange est grande
pente
- Introduction de 2 indicateurs de remobilisation
Quels sont les paramètres influents sur les
indicateurs?
Influence de la viscosité du liant vieilli
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y = 1,37x + 1,83
R² = 0,88
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8
pe
nte
(10
-6)
(µm
-1)
Viscosité du liant vieilli(Pa.s)
Une faible viscosité du liant vieilli améliore la remobilisation
Remobilisation totale si la viscosité du liant vieilli est inférieure à 3 Pa.s
Conclusion
Apport méthodologique
- Développement d’une méthodologie innovante à l’échelle des
liants (sans apport d’énergie mécanique d’agitation)
- Mise en place d’un traceur chimique in situ pour suivi du mélange
des liants
- Quantification de la remobilisation au moyen d’indicateurs
- Critère de remobilisation totale : pente inférieure à 6.10-6 µm-1
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Identification des facteurs influents- Température et viscosité du liant vieilli
- Nature des liants
- Effet du régénérant
Application/Bénéfices- Méthode par microscopie infrarouge pour évaluer l’efficacité
d’un régénérant- Information in situ et pas d’extraction des liants ni de solvant
Conclusion
- Influence de l’apport d’énergie mécanique d’agitation sur
l’homogénéité du mélange de liants
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Mélange homogène
Evaluation de l’homogénéité du mélange de liants
Après apport d’une
énergie mécanique
Mélange non homogène
Etape suivante
- Evaluation de l’homogénéité des liants dans les enrobés: faisabilité prouvée
Informations complémentaires
- Vassaux, S., Gaudefroy, V., Mouillet, V., Jean-Soro, L., Boulangé, L.,
Pévère, A., Michelet, A. & Barragan-Montero, V. Study of remobilization
phenomena at « reclaimed asphalt binder/virgin binder » interphases for
recycled asphalt mixtures using novel microscopic methodologies.
Article à paraître prochainement dans Construction and Building
Materials
Publications
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- Vassaux, S., Gaudefroy, V., Boulangé, L., Pévère, A., Mouillet, V., &
Barragan-Montero, V. (2017). Towards a better understanding of wetting
regimes at the interface asphalt/aggregate during warm-mix process of
asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 133, 182–195.
http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.015
- Vassaux, S., Gaudefroy, V., Boulangé, L., Pévère, A., Mouillet, V. (2017),
Identification des paramètres affectant l’enrobage des granulats, RGRA
949, page 40-45
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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Sabine [email protected]
Contacts :
Laurence Boulangé : [email protected]
Vincent Gaudefroy: [email protected]
Virginie Mouillet : [email protected]
