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RÉSUMÉ
Le terme liant signifie « colle » et l’adjectif « hydrocarboné » indique un produit renfermant des atomes de carbone et d’hydorgène. Un liant hydrocarboné est ainsi un liant organique. Cet article propose de passer en revue les liants plus communément appelés bitumes : bitume naturel, asphalte naturel et bitume de pétrole. La constitution du bitume et les principales caractéristiques des bitumes routiers sont passées en revue : pénétrabilité, point de ramolissement bille et anneau, exigences essentielles, classification et spécifications. Les bitumes fluidifiés et fluxés, les émulsions de bitume, les bitumes modifiés et les bitumes spéciaux sont également présentés.
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Bernard LOMBARDI : Ingénieur ENSCL, Directeur général du GPB - Président de la Commission de normalisation des liants hydrocarbonés du BNPé
INTRODUCTION
Un ouvrage, daté de juin 1866 de Léon Malo, apporte la preuve que l'asphalte et les bitumes naturels jouaient un rôle important dans les travaux publics, sans pour autant faire l'objet d'articles de référence, à l'exception de quelques communications dans les annales des Ponts et Chaussées ou dans celles des Mines.
L'auteur affirme que, depuis trente ans, l'asphalte a pris sa place immédiatement à côté des chaux et ciments. La voirie des villes ne saurait plus s'en passer !
Cette plaidoirie en faveur de l'asphalte coulé est très séduisante mais renforce ce que toute bibliographie met en évidence, à savoir que ce matériau hydrocarboné, connu depuis la plus haute antiquité, était utilisé en quantité limitée et, essentiellement, pour réaliser l'étanchéité de bâtiments de qualité et de réservoir d'eau destinée à la consommation humaine.
Les chapitres qui suivent doivent aider le lecteur à replacer les liants hydrocarbonés dans le temps et dans l'espace. Ces produits organiques accompagnent certainement le développement des hommes depuis la nuit des temps et, dans l'état actuel des connaissances, les réserves de « bitume » sont suffisantes pour les cent prochaines années.
Afin de repousser cette limite, il faudra systématiquement recycler les matériaux bitumineux. L'aptitude au recyclage est une des grandes qualités du bitume.
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4. Constitution du bitume
La recherche de la formule chimique du bitume passionne les chercheurs depuis fort longtemps et, aujourd'hui encore, on s'interroge sur sa composition. Les nombreux travaux figurant dans la littérature [5] permettent de décrire une situation qui peut se résumer de la façon suivante.
La très grande complexité et variété des centaines de milliers de molécules qui constituent un bitume conduit à séparer le bitume en grandes fractions génériques dont les caractéristiques et la répartition expliqueront les propriétés du bitume.
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La première opération consiste à séparer les molécules les plus grosses par précipitation à l'aide d'un solvant aliphatique, le plus souvent l'heptane normal (nC7). La fraction précipitée porte le nom d'asphaltènes.
À la température ambiante, les asphaltènes se présentent sous l'aspect d'un produit solide, noir, friable, à point de ramollissement élevé, supérieur à 150 oC. La masse moléculaire moyenne est très forte. Le pourcentage d'asphaltènes croit avec la dureté du bitume.
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La fraction soluble dans l'heptane normal correspond aux maltènes, d'aspect huileux, que l'on peut séparer, par exemple, en trois fractions en faisant passer les maltènes en solution dans l'heptane sur une colonne chromatographique du type gel de silice/alumine.
Une première élution à l'heptane normal permet de recueillir les huiles saturées.
Une deuxième élution à l'aide du toluène conduit à récupérer les huiles aromatiques et naphténo-aromatiques. Enfin, une troisième élution, à l'aide d'un mélange toluène/méthanol, permet d'extraire les résines.
Il est important de noter ici que les coupes dites huiles aromatiques et naphténo-aromatiques ne renferment pas de substances aromatiques simples, les noyaux aromatiques sont, en effet, toujours substitués par des chaînes aliphatiques longues ou des cycles saturés.
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Ainsi, les chercheurs considèrent que le bitume se présente et se comporte comme un système colloïdal dans lequel les molécules d'asphaltènes, peptisées...
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