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MÉTHODE D’ESSAI
LC 25-007
Gouvernement du QuébecMinistèredes Transports
98 12 15Date
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SECTEUR – LIANTS HYDROCARBONÉS
BITUME - ÉVALUATION DE LATEMPÉRATURE ASSOCIÉE
À UNE VISCOSITÉ
1. ObjetLa présente méthode d’essai consiste à évaluer la température à laquelle un bitume possède
une viscosité donnée, en utilisant une relation viscosité-température basée sur des essaiseffectués en utilisant un viscosimètre de type Brookfield.
2. RéférencesLa présente méthode d’essai renvoie à l’édition la plus récente des documents suivants :
NORMES :
AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS(AASHTO)
TP48 «Standard Test Method for Viscosity Determination of Asphalt Binder Using the RotationalViscometer».
ASPHALT INSTITUTE
SP–2 «Superpave Level 1 Mix Design Superpave Series No.2»
MINISTÈRE DES TRANSPORTS DU QUÉBEC
Tome VII – Matériaux, norme 4101 «Bitumes».
3. Principe de la méthodeLa viscosité rotationnelle (Brookfield) est utilisée pour mesurer la consistance du bitume,
généralement à une température de 135°C, pour s’assurer qu’il puisse être pompé facilement àla centrale d’enrobage. L’essai est effectué conformément aux prescriptions de la normeAASHTO TP48. La norme 4101 «Bitumes» exige que cette valeur soit inférieure à 3 Pa·s.
Cette viscosité, combinée à une seconde valeur mesurée à une température de 165°C,permet d’établir une relation viscosité-température utilisée pour évaluer les températures demalaxage et de compactage des enrobés. Le système Superpave recommande l’utilisation desviscosités suivantes :
Malaxage : 0,17 ± 0,02 Pa·s
Compactage : 0,28 ± 0,03 Pa·s
La relation viscosité-température peut être représentée par une droite sur un graphiquelog[log(viscosité)] en fonction du logarithme de la température, lorsque celle-ci est exprimée enKelvin. Cette relation peut ne pas être applicable pour certains bitumes fortement modifiés.
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À UNE VISCOSITÉ
La présente méthode explique à la fois les méthodes graphique et mathématique qui peuventêtre utilisées pour évaluer la température associée à une viscosité.
4. Méthode graphiqueL’évaluation de la température associée à une viscosité s’effectue graphiquement à partir de
la mesure de la viscosité à deux températures différentes. Expérimentalement, la viscositéBrookfield v1 a été obtenue à la température t1 et la viscosité v2 à la température t2. Générale-ment, t
1 et t
2 prennent les valeurs respectives de 135°C et de 165°C.
Le graphique reproduit à l’annexe A possède des échelles ajustées permettant d’y position-ner directement les couples (v1,t1) et (v2,t2). Ces deux points définissent alors la courbe viscositévs température.
Une ligne horizontale est tracée à la valeur d’ordonnée correspondant à la viscosité visée.La projection sur l’échelle des températures du point d’intersection de cette ligne et de la droitetracée précédemment représente la température associée à la viscosité visée.
5. Méthode mathématiqueL’évaluation de la température associée à une viscosité s’effectue mathématiquement à
partir de la mesure de la viscosité à deux températures différentes. Expérimentalement, laviscosité Brookfield v
1 a été obtenue à la température t
1 et la viscosité v
2 à la température t
2.
Généralement, t1 et t2 prennent les valeurs respectives de 135°C et de 165°C.La relation entre la viscosité et la température est du type :
log [ log ( v 1000 ) ] = a log ( t + 273 ) + b (équation 1)
où :
v est la viscosité (Pa·s)
t est la température (°C)
a est la pente de la droite
b est l’ordonnée à l’origine
Pour utiliser l’équation 1, les viscosités et les températures sont transformées par lessubstitutions suivantes :
Vi = log [ log ( vi 1000 ) ] (équation 2)
Ti
= log ( ti + 273 ) (équation 3)
* *
*
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À UNE VISCOSITÉ
À une viscosité V est associée une température T selon l’équation suivante :
T1 ( V – V
2 ) – T
2 ( V – V
1 )
(V1 – V2)
Par substitution inverse, la température visée (en °C), est obtenue comme suit :
t = 10T – 273 (équation 5)
6. Rapport d’essaiLe rapport d’essai doit contenir les informations suivantes :
a) Le nom du fabricant ou du distributeur de bitume;
b) la classe de bitume;
c) la date;
d) les valeurs de viscosités et de températures utilisées;
e) l’évaluation de la température visée de malaxage (°C), arrondie à l’unité, correspondant à uneviscosité de 0,17 Pa·s;
f) l’évaluation de la température visée de compactage (°C), arrondie à l’unité, correspondantà une viscosité de 0,28 Pa·s;
g) le nom de l’analyste.
7. ApprobationLa présente méthode d’essai a été approuvée par le responsable du Laboratoire de Montréal
de la Direction du laboratoire des chaussées.
Guy Tourangeau, ing.
Signature
T = (équation 4)* *
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À UNE VISCOSITÉ
Annexe AGraphique viscosité vs température
Température (°C)
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
3,00
2,50
2,001,80
1,20
1,00
0,900,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,25
0,15
0,10
Vis
cosi
té B
rook
field
(Pa·
s)
Note: Les relations peuvent ne pas être applicables à certains bitumes modifiés.
0,05
0,20
1,60
1.40
Viscosité visée pour le malaxage0,17
0,28
135 165
Viscosité visée pour le compactage
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À UNE VISCOSITÉ
Annexe BExemple par la méthode graphique
Des essais de laboratoire ont donné les résultats suivants :
v1 = 0,21 Pa·s t1 = 135°C
v2 = 0,16 Pa·s t2 = 165°C
La température optimale de malaxage pour ce bitume est la température associée à uneviscosité visée de 0,17 Pa·s.
La figure 1 illustre cette méthode. La viscosité de 0,17 Pa·s est obtenue à la température de158°C.
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À UNE VISCOSITÉ
Figure 1Évaluation de la température visée pour le malaxage
Température (°C)
90 100 110 120 130 140 150 170 180
3,00
2,50
2,001,80
1,20
1,00
0,900,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,25
0,15
0,10
Vis
cosi
té B
rook
field
(Pa·
s)
Note: Les relations peuvent ne pas être applicables à certains bitumes modifiés.
0,05
0,20
1,60
1.40
Viscosité visée pour le malaxage0,17 Pa·s
0,28
135 165
Viscosité visée pour le compactage
Point 2(0,16 Pa·s,165°C)
Point 1(0,21 Pa·s,135°C)
158°C
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À UNE VISCOSITÉ
Annexe CExemple par la méthode mathématique
Des essais de laboratoire ont donné les résultats suivants :
v1 = 0,21 Pa·s t1 = 135°C
v2 = 0,16 Pa·s t2 = 165°C
La température optimale de malaxage pour ce bitume est la température associée à uneviscosité visée de 0,17 Pa·s. En utilisant l’équation 2, cette viscosité est substituée par :
V = log [ log ( 0,17 1000 ) ] = 0,348.
En appliquant l’équation 2, les viscosités transformées sont V1 = 0,366 et V2 = 0,343.
En appliquant l’équation 3, les températures transformées sont T1 = 2,611 et T
2 = 2,641.
En reportant ces valeurs dans l’équation 4 :
2,611 ( 0,348 – 0,343 ) – 2,641 ( 0,348 – 0,366 )
( 0,366 – 0,343 )
Par substitution inverse, la température t (en °C) est obtenue par l’équation 5 :
t = (102,634) – 273 = 158°C
La viscosité de 0,17 Pa·s est obtenue à la température de 158°C, soit la même valeurobtenue en utilisant la méthode graphique.
= 2,634T =
*
* *
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