Warm mix asphalt : Mechanical performances assessment and bonding quality measurement by thermal contact resistance

The classical asphalt mix manufacturing commonly requires the heating and the complete drying of aggregates. The induced energy cost has opened the way to develop alternatives processes with low energy/ carbon materials such as Warm Mix Asphalt (WMA). Their manufacturing requires specifics techniques to achieve similar performances than Hot Mix Asphalt (HMA). However, manufacturing temperature reduction can locally lead to incomplete aggregate coating by bitumen, although the coating quality measurement remains a challenge. This paper deals with modulus and fatigue performances of some bituminous mixtures manufactured at warm temperatures according to WMA processes in comparison with HMA. In addition, the binder has been extracted from asphalt and complex modulus has been studied. In a second step, an innovative thermal approach based on experimental and numerical method was studied. This approach is based on the Thermal Contact Resistance (TCR) assessment at the interface between the binder and the warm aggregate at the manufacturing step. This TCR is proposed as a coating quality indicator measurement. Our studies have shown that bonding quality depends on bitumen and aggregate temperatures during the contact. The higher the temperature, the lower the TCR and the better the bonding quality. Moreover, we found that TCR value is influenced by additives to modified bitumen properties

Warm mix asphalt: mechanical performance assessment and coating quality evaluation

Asphalt mix manufacturing requires heating and the drying of aggregates. The induced energy cost has opened the way to develop alternatives processes with low energy/ carbon materials such as Warm Mix (WMA). Their manufacturing requires specifics techniques to achieve similar performances to those of Hot Mix (HMA). However, the manufacturing temperature reduction can locally lead to imperfect bonding between bitumen and aggregates, although bonding quality measurement remains a challenge. This paper deals with mechanical performance of some mixes manufactured according to WMA processes in comparison to HMA. In addition, bitumen was extracted from the mixes and its rheological properties were studied. In a second step, the bonding quality was assessed by studying the heat fluxes exchanged between hot bitumen and warm aggregate in asphalt mix manufacturing conditions. This approach is based on the Thermal Contact Resistance (TCR) assessment at the binder / aggregate interface. The TCR reflects the contact imperfection at the microscopic scale when two materials are put into contact. This TCR was proposed as bonding quality indicator. Our studies showed that bonding quality depends on bitumen and aggregate temperatures during the contact. The higher the component’s temperatures, the lower the TCR values and better the bonding quality

Méthode thermique d'évaluation de la qualité du collage bitume sur granulat par mesure de la résistance thermique de contact dans les conditions de fabrication d'enrobé bitumineux

Les températures de fabrication des enrobés bitumineux ont une importance capitale pour garantir un bon collage bitume-granulat. Cependant l'évaluation précise de la qualité de collage reste un vrai challenge. Cette étude présente une méthode thermique d'évaluation de la qualité du collage à par la mesure de la résistance de contact à l'interface bitume-granulat. Grâce à un appareil original de mesure, et par résolution numérique du problème de conduction dans le bitume et granulat, on détermine la résistance thermique de contact qui est interprétée comme indicateur de la qualité du collage

Modèle de comportement évolutif pour grave-émulsion, basé sur les décompositions spectrales des modèles de Boyce et Huet

Dans un contexte politique où les enjeux énergétiques et environnementaux deviennent de plus en plus forts, la communauté routière souhaite favoriser des techniques plus économes en énergie et plus respectueuses de l'environnement. Parmi celles-ci, l'enrobé bitumineux à l'émulsion de bitume apparaît comme une technique à déployer plus largement sur les réseaux routiers. En effet, cette technique utilise de l'émulsion de bitume qui, comparée aux enrobés à chaud, nécessite moins d'énergie et limite les rejets de GES lors de sa fabrication. Toutefois, la formulation du mélange ainsi que les approches des performances d'une chaussée intégrant une couche d'enrobé à l'émulsion restent empiriques et sont basées sur des savoir-faire locaux. Ceci qui entrave le développement de cette technique.   En règle générale, la première étape pour dimensionner une chaussée consiste à connaitre le comportement mécanique réversible de chacune des couches qui la composent afin de déterminer les champs de contrainte et de déformation de la chaussée au passage des charges roulantes. Dans un deuxième temps, ces valeurs sont comparées aux seuils des critères de durabilité mécanique de ces matériaux.   Le modèle pour enrobé à chaud utilisé jusqu'à présent pour dimensionner les enrobés à l'émulsion est inadéquat car le modèle pour enrobé ne prend pas en compte l'évolution de ce matériau de son état frais à son état mûri. Ce manque de connaissance peut expliquer pourquoi dimensionner une couche d'enrobé à l'émulsion est si complexe et explique le fait que ce matériau ne soit pratiquement pas utilisé dans les chaussées à fort trafic.   La première partie de cet article présente un modèle évolutif pour enrobé à l'émulsion qui prend en compte l'évolution de son état frais à son état mûri en utilisant les modèles de Boyce et de Huet. Ce modèle pour enrobé à l'émulsion est réalisé à partir de la décomposition spectrale des deux modèles puis par leur juxtaposition. L'évolution du comportement mécanique de ce matériau est due à la viscosité du modèle de Huet qui est considérée comme dépendant non seulement de la température mais aussi du vieillissement du matériau. La deuxième partie de cet article montre la réponse en déformation de ce modèle à la simulation de différents types de contraintes

Study of 12C(α,γ)16O reaction via the transfer reaction 12C(7Li,t)16O

International audienceThe 12C(a,g )16O reaction plays an important role in helium burning in massive stars and their evolution. However, despite many experimental studies, the low-energy cross section of 12C(a,g )16O remains highly uncertain. The extrapolation of the measured cross sections to stellar energies (E=300 keV) is made difficult by the presence of the two sub-threshold states at 6.92 (2+) and 7.12 (1−) MeV of 16O. In order to further investigate the contribution of these twosubthreshold resonances to the 12C(a,g )16O cross section, we performed a new determination of the a-reduced widths of the 6.92 and 7.12 MeV of 16O via a measurement of the transfer reaction 12C(7Li,t)16O at two incident energies, 34 and 28 MeV. The measured and calculated differential cross sections are presented as well as the obtained spectroscopic factors and the a-reduced widths for the 2+ and 1− sub-threshold states and their effect on the R-matrix calculations of 12C(a,g )16O

Comportement et étude des graves-émulsion: Coopération public-privé. Méthodologie de préparation, d'instrumentation et de suivi de chantiers expérimentaux d'enrobés à froid à l'émulsion de bitume

Les mélanges à l'émulsion de bitume sont des techniques à fort potentiel environnemental. Cependant, leur formulation, fabrication et dimensionnement relèvent encore de démarches empiriques issues, bien souvent, de compétences locales. Pour caractériser les performances spécifiques de ces matériaux et aboutir à terme à des méthodologies d'optimisation, de formulation et de dimensionnement, il est nécessaire d'évaluer leur comportement in situ. Pour répondre à ces objectifs, il convent donc de suivre l'évolution des caractéristiques mécaniques et physiques du matériau tout au long des étapes de fabrication, de mise en oeuvre et en conditions de service au moyen d'une instrumentation adaptée et implantée dans la chaussée. Ce type d'instrumentation n'ayant jamais été utilisé en France sur grave-émulsion, une méthodologie appropriée doit être définie. C'est l'objet du présent article qui met en avant les spécificités d'un chantier expérimental instrumenté de grave-émulsion. Il décrit et justifie la méthodologie suivie, les capteurs employés, leur implantation, de même que les moyens de reconnaissance des pathologies des structures de chaussées utilisés. Il présente les indicateurs retenus pour évaluer le comportement des matériaux et de la structure

Comportement et étude des graves-émulsion Coopération public-privé. Chantier expérimental de la RD 44: Suivi du comportement dans le temps

La section expérimentale de la RD 44 près de Rennes, réalisée en collaboration entre l'IFSTTAR, le RST, l'URSIF et le conseil général d'Ille-et-Vilaine vise à suivre l'évolution des caractéristiques mécaniques et physiques du matériau tout au long des étapes de fabrication, de mise en oe½uvre et de service, au moyen d'une instrumentation adaptée et implantée dans la chaussée. Cet article est le second de la série consacrée à la section. Il présente les investigations effectuées en laboratoire sur le matériau prélevé sur chantier ainsi que le suivi temporel du comportement in situ de la grave-émulsion et de la structure mise en place grâce à des auscultations internes et externes

BioRePavation - Innovation In Bio-Recycling

The main scientific and technical objectives of the BioRePavation project have been to prove that alternative binders can be used to recycle asphaltic pavement with the same level of performance as conventional solutions with petroleum bitumen. To do so, the consortium proposed to build a demonstration where three innovative pavement solutions using bio-materials were tested using an accelerated pavement testing facility (IFSTTAR fatigue carousel): - A bio-based additive from pine chemistry designed to Increase RA content to 70%, even 100% in theory - A Bio-based additive designed to increase compatibility between fresh bitumen and RA: Epoxidized Methyl Soyate - A Biobitumen designed for full replacement of fresh bitumen The survey of performance was performed by both measuring the traffic level needed for the pavement solution to reach a distress mechanism and investigating the binder physicochemical evolution using an innovative non-destructive method. BioRePavation also assessed the environmental impacts of the combined use of bio-binders and high-content of RA in asphalt mixes. Special attention was given to airborne emissions that were directly measured in the laboratory. Obtained data were used to perform a risk assessment, as well as a Life Cycle Assessment (LCA) for the aforementioned BioRePavation technologies. Finally, the proof of concept was demonstrated: the innovative pavement mixes assessed in the BioRePavation international project behave better than a conventional reference mix. They now provide durable solutions, assessed by a full scale accelerated test and an environmental analysis, to build roads using high rate recycling and involving biomaterials as additive or alternative to bitumen.This proceeding is published as Pouget, S.; Chailleux, E.; Porot, L.; Williams, R.C.; Planche, J.P.; Lo Presti, D.; Blanc, J.; Hornych, P.; Del Barco Carrion, A.J.; and Gaudefroy, V. “BioRePavation - Innovation In Bio-Recycling”, 7th Eurasphalt & Eurobitume Congress- Asphalt 4.0 for future mobility, Madrid, Spain (Virtual), June 2021. Copyright 2021, European Asphalt Pavement Association and the European Bitumen Association. Posted with permission

Les enrobés tièdes et semi-tièdes

-Performances mécaniques élevées juste après la mise en oeuvre. En service : polyvalent, confortable, faible bruit, adhérent, application étendue. Utilisation de matériels classiques (centrale d'enrobage, finisseur, compacteurs). Economique : recyclage, énergie, durabilité,.. Sécurité : réduction du chauffage, des émissions gazeuses, pollution, émissivité des additifs utilisés

Influence de la mise en forme et des traitements thermiques sur le polyamide 11

L'influence de procédés de mise en forme depuis le fondu (extrusion cast et moulage par compression) sur la structure et les propriétés du polyamide 11 (PA11) a été étudiée. Les phases cristallines et leur évolution avec la température ont été examinées par analyse calorimétrique différentielle (DSC) et diffraction des rayons X (WAXS) ; le comportement mécanique a été étudié par des essais de traction. Le procédé d'extrusion favorise la phase smectique d' désordonnée alors que la compression conduit à la phase triclinique a ordonnée. Une nouvelle méthode de décomposition des diffractogrammes indique plus précisément que les deux phases coexistent dans les échantillons. Il apparaît aussi que le taux de cristallinité est de 34% pour la plaque moulée et de 26% pour le film extrudé. En accord avec ces résultats, les paramètres à striction montrent que les cristallites se détruisent plus difficilement dans la phase a de la plaque que dans la phase d' du film. Les traitements thermiques sous vide du PA11 affectent à la fois la structure et les propriétés mécaniques. Il a été démontré par WAXS que, la diminution du taux de cristallinité et de la largeur des pics de diffraction avec l'augmentation de la température rend compte de la perfection des cristallites restantes. Un modèle est proposé pour expliquer ce phénomène. Après retour à l'ambiante, la proportion initiale de la phase d' du film s'est transformée en phase a. Cette transformation dépend de la température de recuit et s'accompagne d'une augmentation du taux de cristallinité et de la contrainte à striction. Dans le PA11, il n'y a pas de relaxation ac à cause des liaisons hydrogène. Pour expliquer ce phénomène, un processus de réorganisation locale par permutation de chaînes est proposé. Pour les recuits proches de la fusion, la réorganisation est totale pour les deux matériaux. Le mécanisme de permutation ne permet pas d'expliquer ce phénomène, en revanche la mise en place de mouvements de type ac, favorisés à chaud par l'ouverture simultanée des liaisons hydrogène, peut être une explication.The influence of melt forming (cast extrusion and moulded by compression), on the structure and properties of polyamide-11 is studied. The crystalline phases and their evolution with temperature are investigated by differential scanning calorimetry (DSC), wide angle X ray scattering (WAXS); the mechanical properties are studied by tensile tests. Cast extrusion process enhances the disordered d' smectic form whereas compression favours the ordered triclinic a phase. A new profile analysis of WAXS scans shows more precisely that both phases coexist in the samples. The crystallinity rate is equal to 34% and 26% in the case of the pressed film and the extruded film respectively. In agreement with these results, the necking parameters show that the crystallites are more difficult to destroy in the a phase in pressed films than in the d'phase in extruded films. The heat treatments in vacuum of PA11 affect both the structure and the mechanical properties. It is demonstrated by WAXS that the decrease of the crystallinity rate and the width of the diffraction peaks with the increase of the temperature explains the perfection of the still existing crystallites. A model is suggested to illustrate this phenomenon. After cooling at room temperature, the initial proportion of d' phase in the extruded film has been transformed into a phase. This transformation depends on annealing temperature and it is associated with the increase of the crystallinity rate and the necking stress. In the PA11, there is no ac relaxation evidence because of H-bonds. In order to explain this phenomenon, a local reorganisation process by chain twisting has been proposed. For annealing near the melting temperature, a complete reorganisation for the two materials is observed. The twisting mechanism fails to explain this phenomenon. However it could be explained by ac relaxation movements which might happen at high temperature owing to the opening of H-bonds.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF