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MÉTHODE D’ESSAI

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Gouvernement du QuébecMinistèredes Transports

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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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