Effet de la microstructure, de la macrostructure et de la composition des copolymères à base de styrène et butadiène sur les propriétés de bitumes modifiés
Institution:
Vandoeuvre-les-Nancy, INPLDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Cette étude est consacrée à la modification d'un asphalte mexicain (AC-20 Salamanca) par des polymères à blocs à base de styrène et butadiène, présentant des caractéristiques moléculaires variables. On a utilisé un procédé de mélange à chaud pour produire les asphaltes modifiés (PMA) qui ont été caractérisés grâce à des essais rhéologiques et par microscopie de fluorescence. Les données permettent d'établir que pour chaque teneur en polymère, les PMA présentent une morphologie soit de type émulsion soit une de type macro réseau. On a trouvé que la composition et la taille des blocs du polymère SBS ont une influence sur l'agencement des microdomaines de polystyrène et de polybutadiène. Parallèlement, ils ont un fort effet sur la morphologie et les performances du PMA. On a aussi établi que la microstructure a une forte influence sur le gonflement du polymère avec les maltènes mais qu'elle a un faible effet sur les performances rhéologiques du PMA, parce que leurs propriétés rhéologiques sont identiques jusqu'à une teneur de 40% des groupements vinyles. Ceci montre que la nature moléculaire du polymère est très importante tant pour la génération de la morphologie que pour les comportements rhéologiques du PMA. Les données rhéologiques à basses températures du PMA sont en agrément avec le modèle de Maxwell-Voigt pour prédire le comportement au fluage du PMA " creep" et pour mesurer son énergie d'activation. Les données rhéologiques des PMA à haute température suivent bien le modèle de Palierne pour lequel le PMA se comporte comme une émulsion dont la tension interfaciale est le seul paramètre ajustable.
Abstract FR:
This study is focused to the modification of a mexican asphalt (AC-20 Salamanca) with styrene-butadiene copolymers which have different molecular characteristics by using a hot-mix process, and the obtained polymer-modified asphalts (PMA) were characterized by both rheological tests and fluorescence microscopy. The results show that for any concentration of polymer, the PMA may exhibit either emulsion-like or macronetwork morphology. It was found that the composition and block size of the SBS have strong effect on the ordering of the polystyrene and polybutadiene microdomains, and therefore they have strong effect on the morphology and rheological behavior of the PMA. It was established that the microstructure has strong effect on the swelling of polymer with maltenes but it has weak effect on the rheological behavior of the PMA because their rheological properties have similar behavior up to 40 % of vinyl units. Therefore, the molecular characteristics of polymer is critical as for the morphology as for the rheological behavior of the PMA. The rheological data at low temperature of the PMA had weIl fitting to the Maxwell-Voigt's model to predict the creep response of the material and to determine their activation energy. The rheological data at high temperature followed adequately the Palierne's model which regards as the PMA as an emuision-like material and uses the interfacial tension as the only adjustable parameter.