Etude numérique de la fissuration d'un milieu viscoélastique - Pastel

1.3. Caractéristiques générales des liants bitumineux
À la température ambiante, il se présente sous la forme d’un fluide visqueux de couleur noire et il
devient complètement liquide pour une température supérieure à +80 ◦ C.
Il est connu pour son fort pouvoir d’agglomération. Il est également utilisé pour ses propriétés
d’adhésion à la majorité des matériaux usuels (pierre, béton, bois, métal).
Quelquefois employé pour assurer l’étanchéité des bâtiments (thermique et acoustique), le bitume
est majoritairement destiné aux applications routières puisque 90% de sa production est utilisé
pour la construction de chaussées.
Dans cette partie, nous présentons succinctement la composition des bitumes, les méthodes
d’obtention et les grandes familles de produits. Nous étudions ensuite plus en détails leurs propriétés
mécaniques et les modèles permettant de décrire leur comportement sous chargement monotone.
1.3.3 Composition des bitumes
La composition du bitume est fortement dépendante de son lieu de prélèvement puisqu’il est le
fruit de la lente dégradation des sédiments organiques qui se sont déposés au fond des océans sous
forme de strates.
Issus du raffinage des pétroles bruts, les bitumes sont des mélanges complexes de composés hydrocarbonés
constitués de 82 % à 85 % de carbone (% massique) et de 8 % à 11 % d’hydrogène. Ils ont
des masses molaires et des structures chimiques variées. Les molécules de ces composés sont constituées
de quatre principaux types d’hydrocarbures, paraffiniques, naphténiques, aromatiques et oléfiniques.
La taille de ces molécules varie de quelques nanomètres à quelques dixièmes de micromètres
pour les grandes tailles. Il faut également préciser que parmi les différentes molécules présentes dans
les bitumes, rares sont celles constituées d’un seul des quatre types de motifs cités. Compte tenu de
cette diversité, il n’est pas réaliste de vouloir déterminer la composition exacte des bitumes.
L’ensemble des saturés, des aromatiques et des résines constitue la matrice malténique dans laquelle
sont incrustées des inclusions d’asphaltènes. L’arrangement de ces agrégats d’asphaltènes détermine
la structure du bitume (Pfeiffer et Saal [140]).
Ainsi, dans le cas où les asphaltènes se trouvent dans un milieu dispersant fortement concentré
en résine, le comportement du liant est pratiquement newtonien et ont dit que le bitume a une structure
de type sol.
En revanche, lorsque l’édifice structural est assuré essentiellement par un squelette d’asphaltènes,
le comportement du bitume est celui d’un liquide non-newtonien, on dit que le bitume a une
structure de type gel.
1.3.4 Production des bitumes
En fonction de la situation géographique du gisement, certains pétroles permettent d’obtenir une
grande quantité de bitume et sont qualifiés de bruts à bitumes.
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