Investigation of the rejuvenator content effect on the mechanical characteristics of cold recycled asphalt mixes

Résumé

Les revêtements d’enrobés perdent généralement leurs composants bitumineux essentiels avec le temps (à mesure qu'ils vieillissent), ce qui entraîne des fissures, une fragilité et, en général, de faibles propriétés mécaniques du revêtement. Par conséquent, les chaussées ont besoin d'un traitement partiel ou complet (recyclage) pour éviter leur détérioration. De nos jours, outre les méthodes classiques de recyclage à chaud, les technologies de recyclage à froid du fait de la limitation de la source d'énergie, mais aussi des préoccupations environnementales (élimination des émissions de fumées et de particules dans l'atmosphère) sont très demandées. Les activités d'entretien des anciennes chaussées (nécessitant une réhabilitation) à l'aide de matériaux secondaires et de déchets (granulats bitumineux recyclés (GBR) produits en concassant d'anciennes chaussées bitumineuses) sont des manifestations importantes de la part potentielle de la construction dans les objectifs de durabilité. Les enrobés recyclés à froid (CRM) peuvent être composés à 100 % de matériaux recyclés. Cependant, l'un des défis majeurs de ce processus est que le bitume inclus dans les matériaux recyclés n'est pas utilisable dans le nouveau mélange. Par conséquent, l'ajout d'une grande quantité de nouveau bitume à la chaussée de base augmente le coût du processus. L'utilisation d'un rajeunisseur pourrait potentiellement mobiliser le liant vieilli inclus dans le matériau recyclé, et cela modifierait le comportement du mélange et du liant d'asphalte, ce qui entraînerait une plus grande quantité possible d'utilisation de GBR dans le mélange, une meilleure résistance à la fissuration et à l'orniérage. L'effet positif des régénérateurs dans le recyclage de l'asphalte à chaud a été approuvé dans la littérature. L'objectif principal de la présente recherche était d'évaluer la faisabilité d'utiliser un régénérateur avec des matériaux recyclés à froid. Les objectifs spécifiques étaient d'évaluer l'interaction physique et chimique entre le RAP et sa teneur en bitume avec l'additif rajeunissant. Cela visait à quantifier l'impact de l'ajout de rajeunissant dans la réhabilitation des mélanges recyclés à froid (CRM) (comme la création de nouveaux clusters) et les propriétés rhéologiques du GBR (résistance à la traction), et ses propriétés correspondantes du bitume réhabilité. L'objectif secondaire était alors d'optimiser la quantité de bitume ajouté à ces enrobés en utilisant efficacement des régénérateurs dans différents scénarios de préparation d'enrobés à froid. Pour ce faire, l'effet de la teneur en rajeunissant dans différents aspects de la réhabilitation de l'asphalte, y compris l'effet de regroupement, et la caractérisation rhéologique des enrobés à froid ont été examinés dans différentes conditions de préparation des échantillons. Plusieurs caractéristiques d'échantillons et paramètres de préparation d'échantillons tels que la taille du size de GBR, la teneur en GBR dans le mélange, la température de préparation de l'échantillon, le temps de durcissement, le compactage ont été analysés en parallèle au pourcentage de teneur en rajeunissant dans le mélange. En outre, des tests FTIR ont été effectués pour déterminer si l'effet rajeunissant avait une nature de réaction chimique (nouvelle liaison chimique) ou s'il s'accompagnait d'une modification des propriétés physiques du mélange. Le GBR étudié a été collecté dans la région métropolitaine de Montréal, et le rajeunissant commercial SYLVAROAD PR1000 a été utilisé pour les investigations. Les résultats ont indiqué que bien que la teneur en régénérateur puisse affecter de manière significative la formation d'agrégats dans l'enrobé à froid, la teneur en GBR et son size correspondant ainsi que le processus de préparation du mélange (compactage et température de préparation) avait un effet significatif à la fois sur la formation d'agrégats et les propriétés rhéologiques de l'enrobé. Dans le cas de la formation de nouveaux amas dans les matériaux réhabilités, les résultats ont montré qu'une augmentation de la teneur en rajeunissant entraînerait une augmentation de la formation d'amas. Cependant, cet effet était significativement accru lorsqu'il était combiné au compactage. Les mêmes tests IDT ont révélé que la teneur optimale en additif est significativement affectée par la température de préparation où une augmentation de la température de préparation de l'échantillon a entraîné une réduction de la teneur optimale requise en régénérateur (4 % pour la préparation de l'échantillon à 40 ℃ et 7 % pour la préparation à 60℃). De plus, l'analyse du bitume extrait a montré qu'une augmentation de la teneur en rajeunissant dans le GBR initial pourrait augmenter les performances à basse et à haute température du bitume, cependant, le module complexe de cisaillement suggérait un pourcentage d'additif de 7 % comme teneur optimale dans cette configuration de matériaux. Enfin, l'analyse de la liaison chimique dans le test de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) n'a pu révéler aucune altération/production chimique efficace dans les groupes fonctionnels chimiques des matériaux testés à la suite de l'ajout de rajeunissant dans le bitume extrait réhabilité. En d'autres termes, les résultats suggèrent que les effets rajeunissants sont principalement contrôlés par la modification physique du mélange telle que la réduction de la viscosité, etc.).

Date	19 déc. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Alan Carter (Directeur(-trice)) & Sara Bressi (Codirecteur(-trice))