Sustainable modification of bitumen and asphalt mixes with kraft lignin

Résumé

Les revêtements en asphalte sont essentiels aux infrastructures modernes, mais les méthodes conventionnelles peinent souvent à répondre aux exigences croissantes de durabilité tout en maintenant une performance fiable. Cette recherche doctorale explore le potentiel des additifs durables, notamment la Kraft lignin. La recherche s'est déroulée en trois phases, en se concentrant sur la Kraft lignin. Lors de la première phase, les propriétés clés de la Kraft lignin, telles que la distribution granulométrique et les caractéristiques chimio-thermiques, ont été étudiées. Par la suite, la Kraft lignin a été incorporée au bitume en utilisant deux protocoles de mélange afin d'évaluer les effets des conditions de mélange et de la teneur en lignine. Divers tests (BRV, DSR, FTIR, ESEM, TGA, DSC) ont été réalisés. Les résultats ont démontré des influences significatives de la teneur en Kraft lignin et des conditions de mélange sur la viscosité, le comportement viscoélastique et la stabilité thermique, tandis que les analyses FTIR ont confirmé l'absence de réaction chimique avec le bitume. La deuxième phase s'est concentrée sur l'atténuation de l'augmentation de la viscosité observée dans le bitume modifié par la Kraft lignin en utilisant le Sasobit®. Les effets synergiques de la Kraft lignin et du Sasobit ont été étudiés à l'aide de tests FTIR, TGA, BRV, DSR, MSCR et BBR. Les résultats ont montré que le Sasobit réduisait efficacement la viscosité du bitume modifié par la Kraft lignin, améliorait la stabilité thermique et renforçait la performance à haute température, bien que la performance à basse température ait été légèrement compromise. La troisième phase a élargi la recherche aux Enrobé, en évaluant les effets combinés de la Kraft lignin et du Sasobit dans des enrobés à chaud (HMA) et tièdes (WMA). Les propriétés volumétriques et massiques, la compactabilité et les températures de mise en oeuvre ont été évaluées à l’aide du PCG. Bien que la Kraft lignin ait entraîné une augmentation de la viscosité du liant et des vides d'air, ce qui a conduit à des températures de mise en oeuvre plus élevées et à une compactabilité réduite, le Sasobit a efficacement compensé ces effets. De plus, la Kraft lignin a montré un rôle double, à la fois en tant que substitut partiel du liant et en tant que filler. La combinaison de 20 % de Kraft lignin et de 3 % de Sasobit a démontré un potentiel significatif pour promouvoir une production d'asphalte plus durable.

Date	30 juin 2025
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Alan Carter (Directeur(-trice)) & Jean Pascal Bilodeau (Codirecteur(-trice))