Soutenance mémoire
Actuellement, les constructions des infrastructures entrent en première ligne dans le cadre de la politique de développement rapide et durable du pays. Les enjeux économiques sont importants, tant au niveau de la dimension que de l’entretien de la chaussée. Il est donc nécessaire d’approfondir les connaissances menées sur les matériaux routiers, en particulier les bitumes.
Une chaussée peut subir divers types de contraintes entrainant diverses dégradations tout en nuisant la qualité de la chaussée. Ainsi, pour avoir une construction durable, la maîtrise de l’application des principes de calcul ne suffit pas. Une bonne compréhension des facteurs entrainant des dégradations des chaussées s’avère important afin de réduire les coûts de maintenance, d’éviter l’étape de conception et de construction de la chaussée, et de formuler des produits suffisamment performants pour résister, de manière pérenne, aux contraintes appliquées.
C’est dans cet esprit que nous avons choisi comme thème de mémoire : « les facteurs influençant les comportements des bitumes sur les dégradations des couches de roulement ». Il est le fruit des données et des essais de reconnaissance lors des stages au sein du Laboratoire National des Travaux Publics et du Bâtiment et les connaissances acquises durant notre formation à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’ Antananarivo.
DEFINITION
Les liants hydrocarbonés sont des produits résultant du traitement industriel du pétrole et de la houille. Comme leur nom l’indique, ils sont composés d’hydrogène et de carbone. Ils sont des produits organiques relativement inertes contrairement aux liants hydrauliques (qui sont d’origine minérale).
Lorsque les liants hydrocarbonés sont mélangés à des granulats, ils confèrent au mélange immédiatement après refroidissement une certaine cohésion. Et ils lui donnent par conséquent des résistances à la traction, à la compression et au cisaillement. Les propriétés générales qui spécifient les liants hydrocarbonés sont :
• Leur pouvoir d’adhésion aux granulats ;
• Leur consistance variable avec la température.
L’emploi de liants s’accompagne toujours de sujétions de température sauf pour les émulsions :
• Par chauffage, c’est-à-dire, on abaisse la consistance des liants hydrocarbonés pour permettre l’emploi, que ce soit à l’enrobage ou au répandage ;
• Dès refroidissement, on atteint les propriétés initiales recherchées.
DIFFERENTS TYPES DE LIANTS HYDROCARBONES
Les liants hydrocarbonés sont issus de produits fossiles qui peuvent être divisés en deux grandes familles :
• Les bitumes qui proviennent du traitement (naturel ou industriel) du pétrole brut ;
• Les goudrons qui dérivent de la houille, c’est-à-dire du traitement industriel de certains charbons. La houille étant issue de transformation géologique (par pression et température) de dépôts constitués par des débris végétaux.
La fabrication de ces liants hydrocarbonés est fondée sur le principe de la distillation. Cette distillation permet de séparer les différentes fractions en fonction de leur point d’ébullition. C’est-à-dire que les produits de base sont soumis à une élévation de température dans une ou plusieurs colonnes. Et les éléments les plus légers partent en tête de colonne, puis se succèdent les fractions les plus en plus lourdes. La plus part des fractions ainsi obtenues doivent également être raffinées pour obtenir les produits finis.
Dans chacun de ces types de liants hydrocarbonés, on distingue diverses catégories et dans chaque catégorie, plusieurs classes. Mais les plus utilisés sont les bitumes.
LES BITUMES
ORIGINE DES BITUMES
On peut trouver le bitume à l‘état naturel sous forme de suintant (Mexique, Venezuela, Trinidad …), ou dans des dépôts sous forme d’amas ou encore en imprégnation dans des roches poreuses (Madagascar, Pont du Château en France). Mais les bitumes utilisés de nos jours pour le revêtement des routes et certains usages industriels sont fabriqués en raffinerie à partir de qualités particulières de pétrole brut.
FABRICATION
Le bitume est un produit élaboré. Il est issus du raffinage du pétrole brut qui est chauffé à 300°C, partiellement vaporisé dans un fou r et transféré dans une colonne de distillation atmosphérique dans laquelle s’opère la séparation des différentes fractions. Les plus légères se vaporisent tandis que les plus lourdes (résidu atmosphérique) restent au fond de la colonne et passent dans un second échangeur de chaleur avant le traitement en colonne de distillation sous vide. Enfin la base bitume est récupérée au fond de cette colonne.
DISTILLATION ATMOSPHERIQUE
Ce mode de raffinage consiste à chauffer en continu par passage dans un four, le brut préalablement décanté et dessalé. Ce brut, porté à une température voisine de 340 °C, est envoyé dans une colonne de fractionneme nt maintenue à la pression atmosphérique. Le produit récupéré en fond de tour est le brut réduit.
DISTILLATION SOUS-VIDE
A ce stade, le brut réduit provenant de la distillation atmosphérique est, après réchauffage aux alentours de 400 °C, envoyé dans un e colonne où règne une pression réduite à quelques dizaines de pression. Il est possible, dans ce type d’unité, de fabriquer directement toutes les classes de bitumes du 20/30 au 180/220.
DESASPHALTAGE AU SOLVANT
La séparation physique des constituants du pétrole brut peut aussi être effectuée sans dégradation de leur structure chimique en mettant à profit les différences de solubilité des fractions lubrifiantes et bitumineuses vis-à-vis de certains solvants. Le désalphatages au solvant est employé comme un complément dans le raffinage des “bruts à huile”. Il est le plus souvent pratiqué sur le fond de distillation sous-vide, dont il est difficile de séparer complètement les fractions lubrifiantes dans les conditions normales d’utilisation des colonnes sous-vide opérant sur des bruts peu denses.
Selon le solvant employé, butane ou propane, on obtient différentes classes de bitume en faisant varier la nature du fond de distillation sous-vide (degré d’épuisement) et les conditions de fonctionnement de l’unité de désasphaltage, notamment la température et la pression. Le bitume ainsi obtenu est appelé bitume PPA (Propan- Precipited-Asphalt).
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Table des matières
Introduction
Matériel et méthode
Schéma de l’étude
Critères d’inclusions
Données recueillies
Analyse statistique
Résultats
Discussion
Conclusion
Bibliographie
Tableaux
Annexes
