Effects of lignin on the properties and performance of bitumen and hot mix asphalt

Résumé

Ce programme de recherche vise à étudier les effets de l'ajout de lignine, sous forme de poudre et de granules, sur les propriétés du bitume et les performances des enrobés (HMA). Le processus d'incorporation de différentes teneurs en lignine dans le bitume est étudié afin de sélectionner les paramètres (température, vitesse et durée) du processus d'incorporation et de montrer l'effet de chaque paramètre sur la stabilité et l'homogénéité du bitume modifié. Le processus d'incorporation est évalué en effectuant un test de stabilité au stockage et une observation au microscope. Ensuite, les propriétés rhéologiques et chimiques du bitume modifié par la lignine sont étudiées en détail à l'aide du viscosimètre rotatif Brookfield (BRV), du rhéomètre à cisaillement dynamique (DSR), de la récupération par fluage sous contraintes multiples (MSCR), du rhéomètre à flexion de poutres (BBR), du module complexe complet (G*) et des tests infrarouges à transformée de Fourier (FTIR). L'effet antioxydant de la lignine sur les propriétés de vieillissement du bitume modifié par la lignine est également discuté. Pour les enrobés, des essais de compactage par cisaillement giratoire (PCG) sont effectués pour examiner les effets de la lignine sur la compactabilité de l'enrobé modifié en utilisant le processus humide et sec. Ensuite, la performance de l'enrobé est évaluée par une série d'essais, y compris la sensibilité à l'humidité, la résistance à la traction indirecte (ITS), le module complexe (E*), l'orniérage, et l'essai de retrait thermique empêché (TSRST). Les résultats montrent que la lignine est stable dans le bitume et que la lignine est bien dispersée et répartie sur le bitume. L'effet de la température et de la durée d'incorporation sur la stabilité et l'homogénéité du bitume doit être pris en compte pour les teneurs élevées en lignine. La poudre de lignine augmente la viscosité du bitume, la rigidité à haute et basse température et la résistance à la déformation permanente. Les granules de lignine ont un comportement différent qui est dû à la présence d'huile de soja qui dilue le bitume. La lignine ne présente pas d’effet antioxydant limitant le vieillissement du bitume. Aussi, la lignine augmente la teneur en vides d'air dans les enrobés, et le processus humide produit des vides d'air plus faibles que le processus sec. Le tall oil des granules diminue la teneur en vides d'air. La lignine améliore la sensibilité à l'humidité et la résistance à l'orniérage de l'enrobé. La lignine augmente la rigidité du bitume et diminue l'angle de phase. L'ajout d'une faible teneur en lignine ne montre pas de changement significatif sur la performance à basse température, tandis qu'une teneur élevée en lignine réduit la résistance à la fissuration thermique. Globalement, il est possible de remplacer une partie du bitume par de la lignine.

Date	14 juin 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Alan Carter (Directeur(-trice)) & Jean-Claude Carret (Codirecteur(-trice))