Soutenance mémoire
Détermination de la teneur en eau à 105°C
But : déterminer la teneur en eau dans la fine à 105° C
Mode opératoire
– Peser 1 gramme de l’échantillon et mettre dans le creuset en platine.
– Peser l’ensemble creuset et l’échantillon.
– Mettre dans l’étuve réglée à 105° C pendant 24 heures.
– Refroidir dans un dessiccateur pendant 15 minutes puis peser le creuset avec son contenu étuvé.
La teneur en eau à 105°C est donnée par la différence du poids avant et après étuvage multiplié par 100.
Soit (P1-P2)*100
P1 : poids du creuset + échantillon, avant étuvage
P2 : poids du creuset + échantillon, après étuvage
Dosage de l’oxyde de calcium (CaO) total
Le but de cet essai est de déterminer la teneur en chaux totale dans le liant.
Mode opératoire
– Prendre le filtrat obtenu par l’essai Al2O3 + Fe2O3
– Ajouter deux gouttes de méthyle orange et agiter. La solution sera de couleur orange ;
– Verser une solution d’acide chlorhydrique (HCl) diluée à 50 % jusqu’à l’obtention de couleur rouge ;
– Ajouter 35 ml d’oxalate d’ammonium (NH4)2C2O4 à 5 % et agiter ;
– Chauffer la solution à 80 °C, dans le bain thermostatique pendant 15 minutes ;
– Laisser refroidir à l’air libre pendant 12 heures ;
– Filtrer sur deux papiers filtres lents ;
– Laver le papier filtre et le bécher avec de l’eau distillée chaude ;
– Mettre le papier filtre dans un creuset puis peser;
– Calciner à 1000 °C pendant 30 minutes le creuset avec son contenu ;
– Laisser refroidir dans un dessiccateur pendant 10 minutes ;
– Peser le creuset avec le résidu calciné ;
La teneur en CaO totale exprimée en pourcentage est : (P2 – P1) * 2 * 100
P1 : poids du creuset vide
P2 : poids du creuset + résidu calciné
Les paramètres de la formulation
Granularité La granulométrie ainsi que le taux de chaque agrégat permettent d’étudier la granularité de l’enrobé. Pour une granularité élevée, on a un avantage tel que l’augmentation de la compacité, par contre, une ségrégation entre les granulats peut se produire. Concernant les fillers, ils ont des dimensions fines, donc leur rôle est de remplir les vides et d’augmenter la compacité de l’enrobé.
Teneur en liant Le liant joue un rôle important dans la vie de la chaussée. Il permet d’assembler les agrégats. Pour une teneur en liant insuffisante, un problème de désenrobage se pose: le liant se sépare des granulats et cela fait diminuer la vie des chaussées. Pour une teneur en excès, des problèmes de fluage et d’orniérage prononcés à haute température apparaissent. Pour éviter tous ces problèmes, il faut avoir une teneur en liant optimale.
Caractéristiques des bitumes ajoutés de fine calcaire
On constate une augmentation de la densité du bitume, d’une part, et une diminution des pénétrations (pénétration avant et après la perte à la chaleur), d’autre part, au fur et à mesure que la teneur en fine de calcaire augmente. Du point de vue chimique, on peut dire qu’il y a une réaction entre les molécules du bitume et celles de la fine :
La diminution de la pénétration avant la perte est produite par une augmentation du poids moléculaire des maltènes suite à la fixation des molécules de la fine sur les maltènes suivie d’une polymérisation. Plus on a des molécules polymérisées, plus le poids moléculaire augmente. Un poids moléculaire élevé empêche l’enfoncement de l’aiguille de Vicat pendant la pénétration.
Concernant la pénétration après la perte, on constate une diminution de celle-ci par rapport à la pénétration avant la perte qui s’explique par l’élimination des molécules par chauffage. En d’autres termes, certaines molécules (molécules à faible poids moléculaire) vont craquer puis s’envolent. Seules les molécules thermiquement résistantes restent et ces molécules sont généralement des molécules de poids moléculaire élevé. L’ajout de la fine de calcaire améliore aussi la classe du bitume. Cette amélioration est proportionnelle à la teneur en fine ajoutée. Au départ, on a un bitume mou de classe 80/100, après ajout de 3% de fine de calcaire, on a un reclassement du bitume en classe 70/80, pour la teneur 5%, la classe de bitume devient 60/70, puis pour 10% de poudre, le bitume possède la classe 40/50. L’apport de fine de calcaire réduit l’enfoncement de l’aiguille de Vicat. Donc, on peut dire que les bitumes ajoutés de fine de calcaire sont plus durs que le bitume pur. De plus, la dureté du bitume traité est fonction de la teneur en fine ajoutée. Durant cette étude, la teneur en fine est limitée à 10%. A propos de la Température Bille et Anneau (TBA), on remarque que l’effet de l’additif calcaire accroît de manière proportionnelle la température de ramollissement du bitume. Donc on peut conclure que le bitume ajouté de fine de calcaire peut supporter une température plus élevée que le bitume pur. Pour l’indice de pénétration, rappelons que si l’indice de pénétration est élevé en valeur algébrique, le bitume est sensible à la chaleur. On constate que les valeurs de l’indice de pénétrabilité sont négatives et tendent vers zéro lorsque la teneur en fine ajoutée augmente. D’ après le tableau 29, on peut dire que le bitume ajouté de poudre de calcaire à 5% est le moins susceptible à la chaleur. Concernant la perte à la chaleur, nos résultats montrent que celle-ci dépend de la quantité de fine de calcaire utilisée. A la teneur 5%, on constate que la perte à la chaleur est le plus remarquable. Cela se traduit par l’élimination des molécules volatiles produites par la réaction entre la poudre et les molécules du bitume. Au-delà de 5%, la réaction se termine et la perte à la chaleur se réduit.
Conclusion
L’objectif de ce présent travail était de valoriser les ressources naturelles de Madagascar telles que le calcaire et la dolomie, puis mener une étude en vue d’améliorer le comportement rhéologique du bitume mou afin de permettre de l’utiliser pour la fabrication d’enrobé dense à chaud pour couche de roulement dans le projet routier. Différents essais selon la Norme Française ont été effectués pour caractériser les matières premières telles que le bitume, agrégats, calcaire et dolomie. Il en est de même pour la caractérisation de l’enrobé avec du bitume pur et du bitume ajouté de fine de calcaire et de dolomie comme liant. Les teneurs en additif étudiées sont 3%,5% et 10% par rapport à la masse de bitume. Le bitume de départ utilisé est de classe 80/100, de densité 1,01 et de TBA 39°C. L’adhésivité de ce bitume avec les agrégats est presque nulle. Après utilisation de dope d’adhésivité » DYNORAME « , celle-ci augmente jusqu’ à plus de 90% de surfaces de granulats recouvertes. Concernant l‘ enrobé obtenu avec le bitume pur, après avoir étudié les formules A et B, toutes les spécifications de l’essai Marshall sont atteintes. Pour la formule A, la compacité vaut 95% et la stabilité atteint 1200 daN. Pour la formule B, ces deux caractéristiques sont respectivement 93%et 1300 daN. Pour l’essai Duriez, l’absorption d’eau vaut 3,65% et le rapport RC’/RC est égal à 0,94. Après ajout de poudre de calcaire 3%,5%,10%, on peut conclure que la teneur optimale est égale à 5%:
Cette valeur présente une pénétration Dow avant et après perte à la chaleur faible qui signifie une amélioration au niveau du bitume.
La valeur de la Température Bille et Anneau (TBA) a aussi augmenté et devient 42,25°C.
Cette teneur fournit une meilleure stabilité par rapport à la teneur 3%. Sa valeur est 1060 daN pour la formule A et 1080 daN pour la formule B.
A cette teneur aussi, on a une diminution de l’absorption d’eau et un rapport de résistance RC’/RC élevé qui signifient une aptitude de l’enrobé à supporter l’eau. L’absorption d’eau vaut 2,19% et le rapport RC’/RC est égal à 0,93. Quant à l’additif fine de dolomie, la teneur optimale est égale à 5% :
A cette teneur, l’enfoncement de l’aiguille lors de la pénétration est faible qui signifie la dureté du bitume additionné de dolomie.
La température Bille et Anneau (TBA) mesurée (42,51° C) est largement supérieure à celle du bitume pur et légèrement supérieure à celle du bitume ajouté de fine calcaire.
La caractéristique Marshall a donné pour la formule A, une stabilité de 1060daN et 1000 daN pour la formule B. Ces deux valeurs sont supérieures à celles de la teneur 3%, mais inférieures à celle du bitume pur.
Pour l’essai Duriez, le liant bitume ajouté de fine de dolomie présente l’avantage de résister au désenrobage. L’absorption d’eau est réduite (3,47%) et le rapport de résistance RC’/RC devient très élevé (0,97). Ces valeurs sont largement supérieures comparées aux limites de la spécification de l’enrobé à chaud et à celles du bitume ajouté de fine de calcaire. L’addition de fine de calcaire et de dolomie améliore les caractéristiques du bitume mou. On peut utiliser le bitume traité comme liant dans la fabrication de l’enrobé pour la couche de roulement. Pour chaque poudre, la teneur optimale vaut 5% en masse de bitume. Enfin, en guise de perspective, nous nous proposons d’étudier plus précisément la réaction entre les fines et le bitume avec des autres méthodes comme la diffraction ou fluorescence X.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I: GÉNÉRALITÉS SUR LE CALCAIRE
I.1- Formation du calcaire
I.2-Les types de calcaire
I.2.1-La craie
I.2.2.-Le marbre
I.3-Caratéristiques
I.3.1- Caractéristiques chimiques
I.3.2-Caractéristiques physiques
I.4-Utilisation du calcaire
I.4.1-Calcaire brut
I. 4.2-Produits dérivés
I.5-Localisation du calcaire à Madagascar
CHAPITRE II: GENERALITES SUR LA DOLOMIE
II.1 -Aspects géotechniques
II.2-Genèse de la dolomie
II.3-Caractéristiques physico-chimiques
II.3.1-Aspects chimiques
II.3.2-Aspects physiques
II.4-Activation de la dolomie
II.5-Utilisations
II.5.1-Réfractaire
II.5.2-Charge
II.5.3-Verrerie
II.5.4-Agriculture
II.6-Localisation des sites dolomitiques à Madagascar
CHAPITRE III: GÉNÉRALITÉS SUR LE BITUME
III.1-Définition
III.2- Origine
III. 3-Procédés d’obtention de bitume
III.3.1-Distillation
III.3.2-Extraction
III.3.3-Craquage
III.3.4-Soufflage
III.4-Production et Usages
III.4-Composition et structure chimique du bitume
III.4.1-Composition chimique
III.4.2-Structure des bitumes
III.5-Classification des bitumes
III.5.1-Les bitumes mous
III.5.2-Les bitumes semi-durs et durs
PARTIE II: CARATERISATION DES MATIERES PREMIERES
CHAPITRE IV: MATÉRIELS ET MÉTHODES
IV.1-Caractéristiques physiques et chimiques des poudres
IV.1.1-Caractéristiques physiques
IV.1.2-Caractéristiques chimiques des fines de calcaire et de dolomie
IV.2-Identification du bitume
IV.2.1-Densité (Norme E N 15326)
IV.2.2-Perte à la chaleur (NF T 66-011)
IV.2.3-Pénétrabilité à l’aiguille et indice de pénétration (EN 1426)
IV.2.4-Point de ramollissement bille et anneau (NF EN 1427)
IV.2.5-Adhésivité (NF 13614)
IV.3-Les enrobés bitumineux
IV.3.1-Les paramètres de la formulation
IV.3.2-Les granulats
IV.3.3-Le type d’enrobé : BBSG 0/10
IV.3.4-Les caractéristiques des enrobés
CHAPITRE V: RÉSULTATS ET DISCUSSIONS
V. 1-Caractérisation des matières premières
V.1.1-Identification du calcaire
V.1.2-Identification de la dolomie
V.1.3-Identification du bitume
V.1.4-Identification des agrégats
V.1.5-Etude de formulation des BBSG de type 0/10
V.1.6- Caractérisation de l’enrobé
V.2-Caractérisation des bitumes ajoutés de fines
V.2.1-Caractéristiques des bitumes ajoutés de fine de calcaire
V.2.2-Caractéristiques de l’enrobé de bitume ajouté de fine de calcaire
V.2.3-Caractéristiques des bitumes ajoutés de dolomie
V.2.4-Caractéristiques de l’enrobé de bitume ajouté de fine de dolomie
PARTIE III: PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE VI: PARTIE EXPERIMENTALE
VI.1-Caractérisation des fines
VI.1.1-Caractéristiques physiques
VI.1.2-Caractéristiques chimiques
VI.2-Caractérisation du gravillon de dolomie
VI.2.1-Caractéristiques physiques du gravillon de dolomie
VI.3-Caractérisation du bitume
VI.3.1-Caractérisation du bitume pur
VI.3.2-Caractérisation du bitume ajouté de fine de calcaire
VI.3.3-Caractéristiques des bitumes ajoutés de fine de dolomie
VI.4-L’ enrobé bitumineux
VI.4.1-Agrégats
VI.4.2- Etude de formulation
VI.4.3-Caractérisation de l’enrobé
LES ANNEXES
RESUME
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