Academic literature on the topic 'Bitume'

Dans le domaine routier, les enjeux économiques et environnementaux du recyclage ont pris une telle importance que l'utilisation de matériaux recyclés est devenue une option dont l'examen est incontournable. Dans le cas du recyclage à chaud des agrégats d'enrobés bitumineux, le matériau issu généralement du rabotage de la couche de roulement de la chaussée, est mélangé à chaud à un liant neuf d'apport. Malgré les progrès réalisés, cette filière de valorisation n'a pas atteint son plein potentiel. Les processus de mélange entre liant vieilli de l'agrégat bitumineux à recycler et liant neuf d'apport sont encore insuffisamment identifiés et mal maîtrisés, et peuvent être mis en cause en cas de dégradation anormale de l'enrobé final. Pour la première fois, la question est abordée par une approche microscopique basée sur l'utilisation de traceurs, pour caractériser de façon directe et in situ le niveau d'homogénéité du mélange de bitumes vieilli et neuf, dans un enrobé recyclé modèle de laboratoire<br>In the road field, recycling is become more and more important for both economical and environmental concerns. In the case of hot-mix asphalt recycling process, the reclaimed asphalt pavement (RAP) is generally mixed with a virgin binder at high temperature. Despite technical progress, this way of valorization has not reached its full potential. The mixing process between the aged binder of the reclaimed asphalt pavement and the new asphalt bituminous binder are still insufficiently described and brought under control, and could be involved in unusual damages processes of the final asphalt pavement. For the first time, a microscopic approach based on tracers is used to directly characterize by an in-situ means, the homogeneity level of the mixture of aged and new bituminous binders for a laboratory model of recycled asphalt pavement

Le but de ce travail est d’étudier le potentiel d’un bitume naturel (BN) extrait en Albanie pour la production des bitumes durs (BD) et des enrobés à module élevé (EME). Pour la production des BD, différentes techniques de raffinage du pétrole existent. Néanmoins, avec certains bruts pétroliers il est impossible de les fabriquer. De plus, les BD de raffinerie comportent souvent des défauts qui limitent leurs applications. Ces raisons, couplées à des questions d’approvisionnement, conduisent à chercher des méthodes de substitution. Dans ce contexte, il est intéressant d’utiliser des BN. Cette étude a montré que le BN d’Albanie donne des BD et des EME en conformité avec la Normalisation Européenne, résistants au vieillissement et performants aux basses températures. Un dosage adéquat permet de formuler des matériaux d’une dureté désirée en réponse des exigences techniques des applications routières visées tout en facilitant la gestion des stocks de bitumes dans les centrales d’enrobages<br>The aim of this thesis is to study the potential of a natural bitumen (NB) mined in Albania in the production of hard bitumens (HB) and that of high modulus asphalt concrete (HMAC). Various petroleum refining techniques are available for the production of HB. Nevertheless, this is impossible with some crude oils. In addition, HB from refineries often present shortcomings which limit their applications. These reasons, coupled with practical issues related to HB supply, motivate the research of alternative methods. In this industrial context it is interesting to use NB. This study has shown that the Albanian NB provides HB and HMAC in accordance with European Standards, resistant to aging and relatively performant at low temperatures. The proper dosage of this NB allows the formulation of materials of desired properties, in response to the technical requirements of the considered road applications, facilitating in this way the use of bitumen stocks in asphalt concrete production plants

La construction des routes avec des techniques d'enrobage à chaud (T=160 °C) implique une consommation d'énergie fossile et des rejets de gaz à effet de serre importants. Une production plus écologique du bitume nécessite de diminuer les températures d'enrobage en conservant les propriétés mécaniques des enrobés ainsi obtenus. Le développement de techniques permettant de réduire les températures est donc un enjeu majeur de l'industrie routière. Dans ce travail, nous avons joué à la fois sur la composition et le procédé pour moduler les propriétés du bitume et atteindre l’objectif fixé.Nous avons décomposé le bitume en ses différentes fractions en utilisant des techniques de séparation asphaltènes/maltènes à l'aide d'un alcane (pentane et heptane). Nous avons formulé des bitumes à différentes proportions et natures d'asphaltènes en introduisant des protocoles de préparation originaux. A l’aide de techniques de caractérisation variées telles que la rhéologie, la diffusion des rayons X ou encore des techniques de microscopies et d'analyses thermiques, nous avons déterminéles rôles des différentes fractions du bitume. Nous avons ainsi montré l'impact important des asphaltènes, mais également des fractions que nous avons qualifiées « d'intermédiaires », sur les comportements rhéologiques. Enfin, nous avons élaboré des objets coeur-écorce, composés d’une écorce rigide, non collante, riche en asphaltènes et d’un coeur mou, riche en maltènes. Ces objets sont particulièrement intéressants pour le transport du bitume à température ambiante<br>The classic manufacture of hot mix asphalt for road construction is associated with a high consumption of fossil fuels and a high level of emissions of greenhouse gases into the atmosphere. A cleaner production of bitumen requires lowering the manufacturing temperature of these products without impoverishing their level of mechanical performances. The development of technologies that enable temperature reduction had thus become a major objective in the field of road engineering. In this work, we are playing on both composition and process in order to control the final properties of the material and propose an interesting way to reduce temperature during transportation. We have been interested in the different fractions composing the bitumen. We have there by employed a separation technique with alkane (heptane and pentane) to segregate the maltenes and asphaltenes. We could therefore realize diverse reconstituted bitumen using original protocols. Using various characterization techniques (such as rheology, X-ray scattering, optic, electronic and atomic force microscopy, infrared spectroscopy, thermal analysis...), we get insight into the effect of asphaltenes content and nature on bitumen properties. Our results show the huge impact of asphaltenes and other fractions called "intermediate fractions" on bitumen rheological properties. Finally, we propose an innovative processing of bitumen via the elaboration of core/shell objects composed of a rigid, nonsticky and asphaltenes-rich corona and a soft maltenes-rich core. These objects are very interesting for transporting bitumen at ambient temperature

Les différentes qualités du bitume, comme sa grande imperméabilité et sa relative inertie face à la plupart des agents chimiques, ont autorisé son utilisation pour l'enrobage des déchets nucl_éaires de faible et moyenne activités. Un scénario de gestion à long terme de ces c'olis prévoit un stockage en formations géologiques profondes. Dans cette situation, de 1' eau liquide sera présente au contact du colis bitumé potentiellement vieilli pendant la phase préliminaire d'entreposage par le couplage des facteurs oxygène atmosphérique et irradiation interne (radio-oxydation). L'eau constitue le vecteur de solubilisation d'espèces organiques, qui, en fonction de leur polarité seront susceptibles de complexer les radioéléments entraînant une augmentation de leur solubilité et de leur transfert dans le champ proche. Dans un premier temps, nous avons étudié la lixiviation d'un bitume non vieilli par une eau dont la composition chimique simule une eau en équilibre avec les matériaux de la barrière ouvragée puis, dans un deuxième temps, nous avons intégré le vieillissement potentiel du bitume. L'altération chimique du bitume conduit à la lixiviation d'espèces organiques dont la quantité et la nature dépendent du pH, de la force ionique et de la surface du matériau exposée à la lixiviation. Pour une eau de type ciment, les molécules identifiées sont des acides carboxyliques, des glycols et des composés aromatiques. La biodégradabilité de ces molécules a été démontrée mais elle ne sera effective, en stockage profond, que dans la mesure où les micro-organismes pourront se développer dans de tels milieux. L'étude de l'altération radio-oxydante a montré que la matrice bitume est très sensible au couplage des facteurs oxygène-irradiation qui se traduit par la formation d'espèces oxydées principalement des acides aromatiques. L'étude de matériaux irradiés à faible débit de dose montre que les transferts d'eau sont peu modifiés alors que la solubilisation de matière organique est accrue<br>Bitumen can be used for embedding most of wastes because of its high impermeability and its relatively low reactivity with most of chemicals [1]. Bituminization is one of selected solutions in agreement with nuclear safety, waste compatibility and economic criteria. Bitumen, during storage, undergoes an auto-irradiation due to embedded radio-elements. During this stage, drums are not airtight then oxygen is present. In disposal configuration, water, which is a potential vector of radioactivity and organic matter, is another hazard factor liable to deteriorate the containment characteristics of bitumen wastes. The generation of water soluble organic complexing agents can affect the integrity of the waste form due to an increase of the radionuclides solubility. The first aim of this work is the quantitative and qualitative caracterisation of soluble organic matter in bitumen leachates. Different leaching solutions were tested (various pH, ionic strength, ratio SN). When the pH of the leaching solutions increases, the total organic carbon released increases as well. Identified molecules are aromatics like naphthalene, oxidized compounds like alcohols, linear carbonyls, aromatics, glycols and nitrogen compounds. For the cement-equilibrated solution (pH 13. 5), the effect of ionic strength becomes significative and influences the release of soluble organic matter. This soluble organic matter can be biodegraded if microorganisms can growth. The second aim of this work is to study the effect of radio-oxidative ageing on the bitumen confinement properties. During radio-oxidation, the chemical properties of bitumen are modified. The μ-IRTF analysis shows the formation of hydroxyl compounds and α-β-unsaturated acids. The formation of these polar groups doesn't influence, in our study, the water uptake. However the organic matter release increases significantly with the irradiation dose

Au cours de cette thèse, de nouvelles méthodes d’analyse thermique et de traitement des données applicables à l’étude et la caractérisation de produits pétroliers complexes, ont été proposées, afin de mieux caractériser les bitumes. Le bitume, sous-produit de l’industrie pétrolière, est un matériau complexe dont les propriétés et la composition changent au gré des cocktails de pétroles bruts ou des procédés de raffinage. Une connaissance approfondie des propriétés de chaque bitume est donc nécessaire. Les tests mécaniques normés utilisés aujourd’hui pour caractériser le bitume sont insuffisants. Afin de pallier ce problème les techniques de DSC avancées ont été exploitées. Ce travail a porté principalement sur l’étude des trois phénomènes pouvant être observés au cours du chauffage des bitumes: la transition vitreuse, la cristallisation et la fusion. La première partie de ce travail a été consacrée à l’étude de ces trois phénomènes sur des molécules modèles, la diéthanolamine et la triéthanolamine. L’intérêt de la perturbation stochastique de température (TOPEM®) réside notamment dans la possibilité de séparer certains phénomènes se produisant sur un même domaine de températures. La méthodologie développée a ensuite été appliquée aux bitumes afin de mettre en évidence des corrélations entre données DSC (fraction cristallisable, température de transition vitreuse, température et enthalpie de fusion) et données mécaniques. Il a été montré également que la calorimétrie ultra-rapide permet de séparer certains phénomènes grâce à une approche différente mais complémentaire à la perturbation stochastique de température TOPEM®<br>This thesis tackled new methods of thermal analysis and data treatment applicable to the study and characterization of complex petroleum products. The objective was to better characterize bitumen, which, as a by-product of petroleum industry, is a complex material. Its properties and composition are not set and change according to the cocktails of crude oils or to the refining processes. Thorough knowledge of the properties of asphalt is thus necessary to be able to use them in the best conditions. The standardized mechanical tests used today to characterize the asphalt are insufficient. To compensate for this problem, the techniques of advanced DSC were exploited. This work concerned mainly the study of three phenomena which can be observed during the heating of asphalts: glass transition, crystallization, and melting. The first part of this work was dedicated to the study of these three phenomena on model molecules _ the diethanolamine and the triethanolamine _ as they were presenting thermal events in a range of temperatures similar to the one of bitumen. The interest of the stochastic temperature perturbation (TOPEM®) lies in particular in the possibility of separating some phenomena occurring on the same range of temperatures. Thus, thanks to this method, glass transition can be analyzed independently of the enthalpic relaxation or of the crystallization. The developed methodology was then applied to bitumen so as to highlight correlations between DSC data and mechanical data . It was also shown that the ultra-fast calorimetry enables to separate some phenomena thanks to a different but complementary approach of stochastic temperature perturbation TOPEM®

Les polymères supramoléculaires sont des assemblages de molécules ou de polymères qui interagissent par liaisons non-covalentes. Cette dernière caractéristique les rend stimulables, notamment par une modification de température. L’objectif de ce projet consiste à utiliser cette chimie non-covalente pour gélifier le bitume à température d’usage (0 – 70°C) et ainsi améliorer ses propriétés mécaniques (dureté, résistance sous compression et sous cisaillement) sans augmenter la viscosité du bitume chaud (150 – 180°C) lors de sa mise en œuvre. Deux types d’interactions ont été utilisées : la liaison hydrogène ou le π-stacking. La première a permis à des additifs composés de trois blocs, un segment cohésif au centre et de deux segments externes servant à la solubilité, de s’auto-assembler pour former des fibres qui servent de renfort au bitume. Un travail d’ajustement des différents paramètres et des monomères utilisés a permis d’optimiser les propriétés de l’additif tout en évitant sa dégradation ou sa solubilisation. L’ajout d’un polymère portant deux segments cohésifs permet d’améliorer encore les propriétés mécaniques par un effet de réticulation réversible. La seconde interaction, le π-stacking, est une interaction déjà présente dans le bitume entre différentes molécules poly-aromatiques, nommées asphaltènes, et qui a pour conséquence leur agrégation à froid. Deux approches différentes ont été testées pour connecter ces agrégats. Celles-ci doivent encore être optimisées<br>Supramolecular polymers are assemblies of molecules or polymers which interact together by non-covalent bonds. This characteristic makes them sensitive to various stimuli such as a change of temperature. The aim of this project is to use non-covalent chemistry to jellify and improve mechanical properties of bitumen at temperature of use (0 – 70°C) without increasing the viscosity at the processing temperature (150 - 180°C).Two kinds of interactions have been used: hydrogen bond or π-stacking. The first one has allowed triblock copolymers, built with a central cohesive block and two external chains for compatibilization with the matrix, to self-assemble into fibers which can reinforce bitumen. Structural parameters and the nature of monomers have been adjusted to optimize mechanical properties and to avoid dissolution and degradation. Addition of a polymer end-capped with two cohesive segments has allowed improving the properties of bitumen by reversible cross-linking. The second interaction used, π-stacking, is already present in bitumen between poly-aromatics molecules, called asphaltens, and it is responsible for their self-assembly at room temperature. Two different strategies have been tested to connect these aggregates but have to be optimized

Cette étude traite du comportement mécanique des enrobés bitumineux. Une importante campagne expérimentale est présentée, elle comporte deux phases : la confection des échantillons et la réalisation des essais mécaniques. Deux sort es de variables d'essais sont donc distinguées : les variables de formulation et les variables de sollicitation. Une étude expérimentale, à l'aide d'un appareil triaxial de révolution régulé en température, est réalisée. L'influence de la teneur en liant, de la compacité, de la température, de la pression de confinement et de la vitesse déformation correspondent à des aspects spécifiquement étudiés, pour deux types de matériaux traités respectivement au bitume classique et au bitume-polymère (Styrelf 13). Le comportement mécanique des enrobés est analysé, à l'aide d'une étude statistique effectuée au Centre de Recherche ELF Solaize (CRES) d'une part et à partir de l'interprétation des essais réalisés au Laboratoire Géomatériaux de l' ENTPE d' autre part. Un critère de rupture est proposé pour les enrobés bitumineux. Des différences. Des propriétés mécaniques entre les enrobés au bitume et au Styrelf 13 sont mises en évidence<br>This research deals with the mechanical behaviour of bituminous mixture. A large experimental project comprising of two principal stages has been performed The first one concerns the preparation of the samples and the second deals with the accomplishment of the mechanical tests. Two types of variables in the tests can be distinguished: formulation variables and loading pattern variables. An experimental study based on temperature regulated triaxial revolution tests has been performed. The influence of the binder content, the compactness, the temperature, the confinement pressure and the axial strain rate were the principal aspects of the studied, for two types of materials treated respectively with classical bitumen and with polymer bitumen (Styrelf 13). The mechanical behaviour of the bituminous mixtures has been analysed, on one hand with a statistical study performed at the "Centre de Recherche ELF Solaize (CRES)", and on the other hand with the interpretation of the performed tests at the "Laboratoire Géomatériaux" of the "ENTPE". Finally, a failure criteria has been proposed for the materials "bituminous mixtures". Some differencies in the mechanical properties the mixtures treated with bitumen and with Styrelf 13 have been specified

Cette étude a été menée dans le cadre d’un souci des nuisances olfactives présentes autour d’une usine de mélange et de stockage de bitume polymérisé. Le traitement par biofiltration des vapeurs émanant de ce bitume présente un défi particulier puisque cet effluent combine des composés odorants avec des composés organiques volatils (COV). L’objectif général de l’étude était de déterminer l’applicabilité de la biofiltration pour le traitement d’air chargé en vapeurs de bitume. Une analyse exhaustive des vapeurs de bitume a d’abord permis d’identifier plus de 100 composés. Cette analyse a ensuite été utilisée pour créer un mélange gazeux synthétique représentatif des vapeurs de bitume : H2S et cinq COV (hexane, décane, toluène, p-xylène et thiophène). Deux biofiltres pilotes ont alors été alimentés avec cet air vicié pendant une période de 106 jours. Le biofiltre 1 était un système simple en une étape et le biofiltre 2 était un système double en deux étapes distinctes. Les pilotes, d’un diamètre de 25 cm, étaient garnis sur 1 et 2 m avec un milieu organique pour obtenir des temps de résidence en fût vide de 36 et 72 secondes respectivement. Les résultats obtenus démontrent qu’une période d’environ 50 jours a été nécessaire pour atteindre le régime stationnaire. Les deux pilotes ont présenté de très bonnes performances épuratoires pour l’H2S; l’enlèvement quasi total de ce composé a été observé après quelques semaines et s’est maintenu pendant toute la durée subséquente de l’expérience. Par contre, le traitement des COV était nettement moins efficace. Le pilote 1 a seulement atteint une efficacité de 20% tandis le pilote 2 a atteint 60%. Les capacités épuratoires maximales ont été obtenues avec le pilote 2 et correspondent à 25 g•m-3•h-1 pour l’H2S et à 5,3 g•m-3•h-1 pour les COV. Ce projet a permis de démontrer le potentiel de la biofiltration pour le traitement simultané d’H2S et de COV. Il a également été possible d’établir certaines conditions d’opération nécessaire au bon fonctionnement du procédé et de déterminer qu’un système en deux étapes serait mieux adapté au traitement des vapeurs de bitume.<br>This study was carried out in response to odour problems around a polymer-modified bitumen mixing and storage plant. Biofiltration of these bitumen vapours presents an interesting challenge since they combine odorous substances with volatile organic compounds (VOCs). The general objective of this study was to determine the potential of biofiltration for the treatment of air containing bitumen vapours. By means of a detailed analysis of the bitumen vapours, it was possible to identify over a 100 compounds. This analysis was then used to create a synthetic gas which was representative of the bitumen vapours: H2S and five VOCs (hexane, decane, toluene, p-xylene and thiophene). Two pilot-scale biofilters were operated using this synthetic gas for a period of 106 days. Biofilter 1 was a single-stage system while biofilter 2 was a two-stage system. The biofilters, 25 cm in diameter, were filled with 1 and 2 m of an organic filter medium to obtain empty bed residence times of 36 and 72 seconds respectively. Results demonstrated that a period of about 50 days was necessary to reach a steady state. The two biofilters performed very well in regards to H2S; the complete removal of this compound was observed after a few weeks and was subsequently maintained for the rest of the experiment. However, VOC elimination was much less efficient. Biofilter 1 was only able to treat 20% of the inlet concentration while biofilter 2 removed 60%. Maximum elimination capacities of 25 g•m-3•h-1 for H2S and 5.3 g•m-3•h-1 for VOCs were obtained with biofilter 2. This project demonstrated the potential of biofiltration for the simultaneous treatment of H2S and VOCs. It was also possible to establish certain operating conditions necessary for proper operation and to determine that a two-stage system would be more efficient for the treatment of bitumen vapours.

Des polymères et molécules présentant des fonctions réactives maléimide et furane ont été synthétisés. Des systèmes modèles en solvant et en masse ont permis d'étudier la réaction de Diels-Alder et de valider le concept d’association thermoréversible. La transition sol-gel a été caractérisée plus finement par rhéologie en appliquant le critère de Winter-Chambon, et des paramètres essentiels tels que l’énergie d’activation du matériau ont pu être déterminés. Les additifs synthétisés ont ensuite été introduits dans le bitume, avec pour objectif de renforcer le bitume à toutes les températures d’usage sans augmenter sa viscosité à chaud pour faciliter sa mise en œuvre. Une formulation particulièrement prometteuse a pu être identifiée et étudiée en détail. Il a ainsi pu être mis en évidence que les additifs apportent de l’élasticité à 5 °C et du module entre 40 et 80 °C. Au-delà de 135 °C, une réduction de viscosité, par rapport au bitume seul, a été observée. Une étude portant sur la synthèse de nouveaux diénophiles, la caractérisation de leur stabilité à 140 °C et de leur réactivité avec le furane a également été menée. Des diénophiles stables à 140 °C ont pu être identifiés mais cette stabilité accrue se traduit également par une diminution de leur réactivité<br>Polymers and molecules bearing reactive furan and maleimide moieties were synthesized. Diels-Alder reaction was studied in solution and in mass using model systems which allowed the concept of thermoreversible association to be validated. Sol-gel transition was characterized thoroughly by rheology, employing the Winter-Chambon criterion and essential parameters such as the activation energy were obtained. Synthesized additives were then introduced into the bitumen with the aim of reinforcing the bitumen at service temperature without increasing its viscosity at high temperature to prevent any processing difficulties. One of the studied formulations was found to be particularly promising and its properties were thoroughly investigated. It was thus shown that the additives bring elasticity at 5 °C and that rigidity is enhanced between 40 and 80 °C. Above 135 °C the viscosity of the formulation became lower than that of the bitumen alone. The synthesis of new dienophiles was presented and, their stability at 140 °C and their reactivity towards the furan moiety were investigated. Some dienophiles proved to be stable at 140°C but this enhanced stability went along with a reduced reactivity