Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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asphalt concrete, asphalt mixture, binder, bitumen, polymer, recovery
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Schlüsselwörter
(Französisch)
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mélange, asphalte, liant, polymère, bitume, récupération
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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In this research project, the way in which a bitumen binder modified with polymers can be recovered without its properties being faded will be assessed. In complement, one will seek with which testing method a modification of the polymer modified binders can clearly and be easily proven. Moreover, the selection or the development of an suitable method to determine the solvent remainders is necessary. The main outcome of this research will be the development of a procedure for the recovering of polymer modified binders from mix samples and cores This method will be used as a basis for the revision of the standard SN 671 955 or for the establishment of a specific standard for the recovery of the polymer modified binders.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Au cours du présent travail, nous étudions la possibilité de récupérer le liant bitumineux modifié aux polymères en veillant à ne pas modifier ses caractéristiques. Nous recherchons également la méthode d'essai qui permettra d'observer aisément les variations de la qualité du liant polymérique. L'optimisation d'une méthode adéquate de récupération des solvants s'ajoute aux précédents travaux. L'ensemble des résultats mènera au développement d'un procédé de récupération du bitume polymérique des mélanges et des échantilons carottés provenant du revêtement routier. Ce procédé servira de base soit pour la révision de la norme SN 671 955, soit pour la rédaction d'une nouvelle norme concernant la récupération de liants polymériques.
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Projektbeschreibung
(Französisch)
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Préambule
Les expériences passées de récupération de liant polymères ont montré que cette opération était plus ou moins couronnée de succès selon la sorte de solvant employé, le type de polymère contenu dans le liant et sa concentration. A première vue, la multiplicité des types de polymères et des liants modifiés nous oblige à envisager l'hypothèse de devoir mettre au point plusieurs méthodes de récupération. Cependant, le coût d'une telle opération paraît disproportionné en regard des bénéfices pour le marché suisse. Aussi nous proposons de limiter le champ des investigations dans le cadre de cette recherche aux éléments suivants:
Champ d'investigations
En ce qui concerne la récupération des liants polymères, le champ des investigations que nous nous proposons d'effectuer est le suivant:
- Bitumes polymères utilisés dans les revêtements routiers prêts à l'emploi seulement. Les liants polymères utilisés pour d'autres applications routières et les liants modifiés en centrale sont exclus de cette recherche.
- Bitumes polymères disponibles sur le marché suisse. Cette recherche doit satisfaire aux besoins du marché helvétique. Pour limiter les coûts, on limitera la recherche aux liants les plus utilisés en Suisse.
- Méthodes de récupération existantes, en particulier les méthodes figurant dans les normes SN et CEN. Il ne s'agit pas de développer une ou des nouvelles méthodes de récupération, mais de sélectionner, et au besoin modifier des méthodes existantes qui puissent satisfaire aux objectifs de la recherche. Les modifications éventuelles apportées aux méthodes existantes sélectionnées auraient pour but de minimiser au maximum la modification de la morphologie des liants polymères dans la phase de récupération.
Pour pouvoir mettre en évidence la présence ou l'absence de modification de la micromorphologie des liants modifiés étudiés, nous nous appuierons sur la capture et l'analyse d'images de la microstructure polymérique à divers stades de la récupération, mais aussi sur l'évolution des propriétés rhéologiques des liants considérés.
Finalement, nous détecterons la présence éventuelle de solvant après récupération par analyse chimique (essai de chromatographie ou autre test).
Champs d'investigation écartés
Les champs d'investigation suivants sont écartés du domaine de recherche, pour des raisons budgétaires essentiellement:
- Evaluation de la répétabilité et de la reproductibilité de la ou des méthodes retenues.
- Etude de l'incidence du type d'enrobé, du type de granulat et de la teneur en liant sur les propriétés micromorphologiques et rhéologiques des liants polymères en phase de récupération.
Essais proposés
Par les essais sur les bitumes polymères, il convient d'évaluer:
- La micromorphologie des liants et son évolution avant et après le processus de récupération
- Leurs propriétés rhéologiques et leur évolution avant et après le processus de récupération
- La teneur en résidus de solvant après récupération
Pour les caractéristiques définies ci-dessus, nous nous proposons de réaliser les essais suivants:
- Propriétés rhéologiques:
• Pénétration à 25 0C (EN 1426)
• Essai anneau et bille (EN 13179-1)
• Viscosité dynamique (Mastercurves au Dynamic Shear Rheometer aux températures comprises entre 10 et 70 0C)
• Essai BBR (Bending Beam Rheometer)
• Essai de recouvrance élastique (SN 671 747)
- Micromorphologie:
• Analyse spectrographique FTIR
• Analyse d'image au microscope à fluorescence
- Teneur résiduelle de solvant:
• Chromatographie en phase gazeuse
Les essais de pénétration et de température Bille-anneau ont été sélectionnés parce qu'ils sont les plus couramment appliqués. L'essai au rhéomètre dynamique quant à lui sera l'essai de référence pour les températures comprises entre 10 et 70 0C. L'essai BBR fournira les propriétés des liants aux basses températures. L'analyse spectrographique donnera les traces et proportions des constituants alors que l'analyse d'images au microscope à fluorescence permettra d'évaluer les modifications sur les structures polymériques occasionnées par les manipulations. L'essai de chromatographie en phase gazeuse sera la méthode de référence pour évaluer les traces de solvant après récupération.
Paramètres d'étude
Les paramètres que nous nous proposons de prendre en considération dans le plan d'étude sont les suivants:
- Type de liants, type de polymères et dosage
- Type de solvant
- Méthode de mise en solution des échantillons d'enrobé au bitume polymère
- Méthode d'extraction
- Phases d'extraction
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Methoden
(Französisch)
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1. Inventaire
Inventaire des liant modifiés utilisés en Suisse, de méthodes de récupération existants, de l'état de l'art en matière de récupératon des liant, en particulier les liants polymères, et des solvants disponibles sur le marché.
2. Sélection
Sélection des catégories de bitume polymère, des méthodes de récupération des liant en fonction de leur aptitude à récupérer les bitumes polymères et des solvants en fonction de leur aptitude à dissoudre les liants polymères considérés et de leur impact sur propriétés morphologiques et rhéologiques des liants.
3. Plan d'expérience
Evaluation de l'effet des méthodes de récupération retenues sur les propriétés micromorphologiques et rhéologiques des liants sélectionnés. Evaluation générale des résultats obtenus.
Si nécessaire, certaines méthodes seront adaptées pour être mieux à même de répondre aux besoins (objectifs).
4. Essais
5. Rapport
Celui-ci contiendra une proposition pou l'élaboration d'une procédure de récupération des bitumes polymères sur des échantillons d'enrobé et de revêtement bitumineux. Cette méthode servira de base pour la révision de la norme SN 671 955 ou pour l'établissement d'une norme spécifique à la récupération des liants polymères.
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Spezielle Geräte und Installationen
(Französisch)
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Aucun
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Stand der eigenen Forschung
(Französisch)
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Une étude menée conjointement par le LAVOC et par le laboratoire IMP Bautest pour l'évaluation de la future méthode de récupération CEN (VSS 1999-122 "Récupération du liant bitumineux provenant d’extraction; Mise en application et adaptation de la nouvelle norme européenne vis à vis des expériences suisses", rapport VSS 14/99) a révélé les difficultés rencontrées lors de la récupération de liants polymères. En utilisant cette méthode, il a été constaté une moins bonne répétabilité et reproductibilité des résultats dans le cas de la récupération de liants avec plastomères comparé aux valeurs obtenues avec un échantillonnage de liants élastomères.
Une autre étude effectuée par le LAVOC sur l'évolution morphologique de liants modifiés à différents stades de vieillissement a mis en évidence:
- la problématique du type de solvant; En effet, selon le type de solvant utilisé il peut y avoir une modification significative de la micromorphologie de certains liants polymères,
- la problématique de la méthode de récupération utilisée; Pour certaines d'entre elles, il a été constaté qu'à certains stades de la récupération, il y a modification de la micromorphologie de certains liants modifiés.
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Projektziele
(Deutsch)
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Projektziele
(Englisch)
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To develop an adequate method for recovering polymer modified binders from bituminous concrete cores
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Projektziele
(Französisch)
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Optimisation de la méthode de récupération du liant modifié aux polymères sur des échantillons carottés.
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Forschungsplan
(Französisch)
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Le projet consiste à dresser en premier lieu l'inventaire des connaissances et des méthodes d'extraction et de récupération des liants polymères sur des échantillons d'enrobé, puis à sélectionner, et enfin à évaluer et au besoin modifier une ou plusieurs méthodes d'extraction existantes sur le marché. Ces méthodes doivent permettre de récupérer les liants polymères sélectionnés sans que leur micromorphologie et partant leurs propriétés rhéologiques soient modifiées (ou dans des proportions acceptables seulement).
1. Inventaire
La recherche débutera par l'inventaire:
- Des bitumes modifiés utilisés en Suisse, ou à tout le moins sur une sélections des liants les plus couramment utilisés sur notre territoire. Leur composition, en particulier le type de polymère(s) et leur dosage, leur domaine d'emploi et leur tonnage respectif seront également inventoriés.
- Des méthodes de récupération développées et utilisées en Europe et dans le monde, en veillant à connaître leur aptitude à récupérer les bitumes polymères,
- De l'état des connaissances (recherche) en matière de récupération des bitumes polymères
- Des solvants disponibles et de leur aptitude à dissoudre les divers polymères employés dans les liants modifiés utilisés en Suisse dans la construction routière. L'incidence du solvant sur les propriétés morphologiques et rhéologiques des liants considérés sera également évaluée.
2. Sélection
Sur la base des renseignements obtenus, on s'attachera:
- A réaliser des catégories de bitume polymère, en fonction du type de polymère utilisé et à sélectionner des liants représentatifs de ces catégories, y compris le dosage en polymères,
- A sélectionner des méthodes de récupération des liant en fonction de leur aptitude à récupérer les bitumes polymères, en particulier ceux utilisés en Suisse,
- A sélectionner les solvants en fonction de leur aptitude à dissoudre les liants polymères considérés et de leur impact sur propriétés morphologiques et rhéologiques des liants.
3. Plan d'expérience
La recherche se poursuivra ensuite par l'évaluation de l'effet des méthodes de récupération retenues sur les propriétés micromorphologiques et rhéologiques des liants sélectionnés. On s'attachera également à évaluer la tenue de la structure polymérique des liants à différentes phases de la récupération ainsi que l'effet des solvants utilisés.
Une évaluation générale des résultats obtenus permettra de définir l'aptitude et le champs d'application des méthodes de récupération testées, ainsi que celle des solvants utilisés.
Si nécessaire, certaines méthodes seront adaptées pour être mieux à même de répondre aux besoins (objectifs).
4. Essais
Les essais prévus dans le cadre de ce mandat seront effectués sur les liants mis en solution et des échantillons de mélange bitumineux produit en laboratoire, ceci pour maîtriser au mieux le phénomène de vieillissement du liant. En effet, chaque phase durant la fabrication et la mise en oeuvre d'un enrobé (chauffage du liant, des granulats, mélange, malaxage, stockage, transport, mise en œuvre, compactage) entraîne une altération du liant qu'il convient de maîtriser au mieux dans le cadre de ce mandat.
5. Rapport
La recherche se terminera par la rédaction d'un rapport. Celui-ci contiendra une proposition pou l'élaboration d'une procédure de récupération des bitumes polymères sur des échantillons d'enrobé et de revêtement bitumineux. Cette méthode servira de base pour la révision de la norme SN 671 955 ou pour l'établissement d'une norme spécifique à la récupération des liants polymères.
Le programme proposé suit la méthode de recherche présentée ci-dessus. Le détail des prestations et le déroulement des activités de recherche sont présentés dans le diagramme de Gantt figurant en annexe 2.
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Umsetzung und Anwendungen
(Französisch)
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Suite à la recherche:
Lorsque la commission VSS ad hoc aura élaboré une norme ou méthode pour la récupération des liants polymères sur des échantillons d'enrobé basée sur la proposition issue de la recherche en question, il conviendra, avant son introduction, de réaliser une série d'essais croisés (Ringversuch), de manière à évaluer la qualité des résultats (répétabilité, reproductibilité).
Implication pour la pratique:
L'objectif pratique de cette recherche est de mettre à disposition un outil indispensable pour la vérification et l'évaluation des propriétés et caractéristiques des liants polymères dans des enrobés.
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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1464
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Berichtsnummer
(Englisch)
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1464
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Berichtsnummer
(Französisch)
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1464
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Literatur
(Französisch)
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VSS 1999-122 "Récupération du liant bitumineux provenant d’extraction; Mise en application et adaptation de la nouvelle norme européenne vis à vis des expériences suisses", LAVOC, rapport VSS 14/99, 1999
"Méthode de récupération du liant soluble provenant de mélanges bitumineux à l' aide d' un évaporateur rotatif : comparaisons des essais interlaboratoire et recommandation sur la méthode d' essai". RILEM - commission technique tc56 - matériaux hydrocarbonés; 1988/03. 21(122) pp151-60 (12 refs.)
"Résultats des essais croisés bitumes et bitumes récupérés". Vaniscote, J.-C. (LCPC); bulletin liaison laboratoire Ponts et Chaussées. 1988/01/02. (153) pp29-36 (1 refs.)
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