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Nouvelle approche de caractérisation chimique des liants modifiés par microscopie infrarouge Virginie MOUILLET Docteur Jacky KISTER Directeur de Recherche Laboratoire de Géochimie organique a nalytique et environnement Faculté des Sciences et techniques de Saint-Jérôme, Marseille Didier MARTIN ingénieur, Chef d'Étude Recherche liants bitumineux Jean-Pascal PLANCHE Docteur Ingénieur, Chef de projet Recherche liants bitumineux Claude SCRAMONCIN Technicien supérieur, Chimiste Christian SAURY Docteur Ingé nieur, Chef d'équipe Spectroscopie Centre de Recherche E LF-Solaize, BP 22, Chemin du Canal, 69360 Solaize RÉSUMÉ Les Bitumes modifiés par des Polymères (BmP) sont des matériaux composites dont la structure complexe dépend notamment de la nature du polymère, de sa concentration, de la composition chimique du bitume et de la température d'observation. Cette étude a vi sé à déterminer les espèces chimiques des bitumes responsables du gonflement du polymère et, par conséquent, de la stabilité des BmP. Pour ce la, l'utilisation de la microscopie infrarouge a permis d e réal iser des cartographies chimiques des éch antillons. De nombreux BmP présentent des zones enrichies en polymère suivant un gradient de concentratio n. À l'éch elle de l'observation, l'échantillon apparaît être un continuum de polymère (continuum non observé par la technique classique de caractérisation des BmP par microscopie de fluorescence U V). La microscopie infrarouge permet également de déterminer les espèces chimiques piégées par le polymère : pour les échantillons étudiés, les agents gonflants sont majoritaides a romatiques fa iblement rement condensés substitués par des aliphatiques linéaires . MOTS CLÉS : 31 - Liant - Bitume - Polymère - Tempéra tu(e - Composition du mélange Stabilité - Eprouvette - Comportement Microscope - Infrarouge. 1ntrod uctio n La caractérisatio n structurale des matiè res organiq ues compl exes telles que les bitumes, les polymères, les charbo ns, les kérogè nes, nécessite une approche globale non destructrice des éd ifi ces macromolécula ires en équilibre. En effet, ces équilibres macromoléculaires sont souvent la cause de comporte me nts particuliers du matériau aux conséque nces im po rta ntes s ur ses propriétés mécaniques, rhéologiques et c himiques. Pour comprendre le rô le de ce type d'éq uili bres macromoléculai res dans la réact iv ité g lobale du maté riau, plus ieurs techniques analytiques compléme ntaires sont nécessaires. Les techniques a na lytiques peuve nt être d ivisées en deux gro upes : 0 les techniques séparatives, dest ru ctrices des équ il ibres, @ les techniques g lobales, ne nécessitan t pas de traiteme nt pré alab le de l'écha ntillon, don c non destructrices. BULLETIN OES LABORATOIRES DES P ONTS ET CHAUSSÉES · 220 - MARS-AVRIL 1999 - RÉF . 4257 - PP. 13 -19 El Parmi les techniques globales, la mic roscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) est assez usitée pour étudier la chimie des bitum es [1], [2] et [3] et des charbons [4) et [5]. En particulier, pour l' analyse chimique locale des structures, l' IRTF apparaît comme une technique de choix, permettant d 'associer la spécific ité de la spectroscopie infrarouge (versatilité, rapidité, capacité d ' identification de la s truc ture et de la composition chimique des échantillons, etc.) à celle de la microscopie (rédu ction de l'échelle d' analyse) [6]. La complexité de ces mé langes c himiques est souvent aug mentée lors de l' ajout de stabilisants, ou de polymères. Ceci jus tifie d' autant plus l'étude du mél ange par microscopie sans séparation chimique ou physique comme préalable à la caractérisation s tructurale et au suivi de l'évolution de la mati ère. Cet accroissement du degré de complexité physico-chimique se vérifie pour la majorité des liants routiers et notamment pour les Bitumes modifiés par des Polymères (BmP). Aussi la caractérisation physico-c himique de ces systè mes complexes doit mettre en œuvre des techniques d ' anal yses microspectrométriques, pe rmettant de visualiser leur microstructure et de caractériser la nature chimique des différe ntes microphases observées. Deux techniques micros pectrométr iques ont a insi été cho isies pour leur complémentarité : la mic roscopie optique de fluorescence UV/visible et la microscopie infrarouge [7). Techniques d'analyses microspectrométriques appliquées à l'étude des BmP Les B mP sont connus pour être hétérogè nes à des degrés plu s ou mo ins va riables. Pour les décrire complète ment, il est donc nécessaire d' utiliser la spécific ité des de ux techniques microspectrométriques précédentes : );;;.>- la microscopie de flu orescence UV/v isible, qui autorise la visualisation de l'agenceme nt local des composants, la microsco pie infrarouge, qui perm et l' identification chimique des mic rophases présentes au sein des mélanges. );;;.>- Apport de la microscopie de fluorescence Cette technique m icrospectro métrique couple une source de lumière UV/visible e t un microscope optique . Les facteurs de grossisseme nt sont de l' ordre de quelques dizaines à quelqu es centaines. L 'échantillon ne nécessitant aucune préparatio n particulière, la microscopie de fluo- .,. rescence est une méthode ada ptée pour observer la microstructure des BmP et localiser le polymère au sein des mélanges [8) et [9). Apport de l'imagerie en microscopie infrarouge Le coupl age d' un microscope optique avec un spectromètre IRTF permet de diffé rencier, in s itu , les différentes parties de ta ille comprise entre 10 et 250 µ m, contenues clans un systèm e chimique complexe. En effet, le microscope permet de focaliser le faisceau infrarouge sur une zone de l'échantillon. Il est alors possible d 'enregistrer une photo de cette zone ainsi que le spectre IRTF d ' une partie de cette zo ne, délimitée par un dia phragme. Ainsi, cieux inform ations sont obtenues simu lta nément : );;;.>- le degré d' hétérogénéité microscopique du matériau étudié, );;;.>- la nature chimique des diffé re ntes parties ou phases qui c ons tituent ce matériau . Leur conna issance est très importante pour de nombreux m atériaux (pétrochimiq ues, électron iques, etc.) c ar e lle perme t de comprendre le ur constitution point par point, et notamme nt la nature des espèces chimi ques des microphases où le maté ri au com porte des défauts (fractures, fi ssures, zone rugueuse, etc.). Ces résulta ts pe rmettent alors de mie ux interpréter les qualités ou les défauts mécaniques/chimiq ues du matéri au. Cependant , cette ana lyse point par point de la surface du matéri au étudié ne permet pas d'en définir c himiquement l'ensemble de faço n précise e t reproduc tible ; elle est de plu s excessivement longue. Pour ces observations, l'échantillon est déposé sur une platine motorisée, pilotée par o rdinate ur. Ceci permet un positionnement précis et reproductible des échantillons en vue d' une séquence de micro-analyses (cartographie en rectangle, point par point ou en ligne). Ce montage pe rmet d'enregistrer simul ta né ment l' image optique de l'échantillo n et le s pectre IRTF de chaque zo ne, définie par la taille de diaphragme utilisé, de la s urface sélectio nnée. Les données ai nsi enregistrées sont fonc tion de quatre para mètres : les coordo nnées en X et Y , la longueur d ' oncle d ' absorption IR et l'intensité correspondante. Cet ensemble peut être réduit à une représe ntation e n tro is dime nsions, en choisissant une longueur d ' oncle spécifique pour l'étude. L 'image infraro uge traduit alors les c hange ments d ' intens ité d 'u ne lo ngue ur d ' oncle définie pour une surface donnée de l'échantillo n [10) . L ' absorption IR étant liée à la composition moléculaire, une cartographie c himique du prod uit est ainsi obtenue. BULLE TIN D ES LABORATO IR ES D ES PONTS ET CH A U SSÉES · 220 • MARS-AVR IL 1999 · R ÉF. 4257 • PP . 13 · 19 Conditions expérimentales Conditions d'analyse en microscopie de fluorescence UV/visible [9] Pour l'anal yse des BmP, un filtre d'excitation po ur la zone de lo ngueurs d' ondes 450 - 490 nm et un filtre d 'arrêt à 515 nm o nt été sélectionnés. Ecl a irée e n lumière ble ue proche ult ra-violet (À 450 - 490 nm), la phase riche en po lymère 530-560 nm), a lors ém et une teinte jaune (À que la matrice bitume est sombre [11] . = = Conditions d'analyse en microscopie infrarouge En microscopie infrarouge, un premier facteur limitant est le phénomène de diffraction , qui restreint la taille d'anal yse à env iron 10 µm "' 10 µm . Aussi, l'analyse d ' échantillons de dimensio ns inférie ures est, en princ ipe, impossible car le faisceau infraro uge éclaire une partie plus large que ce lle délimitée par le di aphragme. Le spectre obte nu est alors notablement affecté par les contributions de la m atri ce environnante [12) et [1 3). Un de uxième fac teur limitan t est le rapport signal/bruit, qui est lié à la quantité d ' énergie atteig nant le dé tecte ur. En diminuant la taille du diaphragme, l' énerg ie inc idente est minimisée et conduit, pour des produits absorbants comme les BmP, à une faible quantité d ' énergie transmi se au détecteur. Le rapport sig nal/bruit obtenu est alors très faib le et les données infraro uges de mauvaise qualité. Ainsi , une cartographie fine de la dispersion du polymère au sein des BmP nécessite une ta ille d'analyse (et donc un diaphragme) conduisant au meilleur compromis résolution / diffractio n. En pratique, il n 'a pas été possible de descendre en-dessous d'une s urface d 'ana lyse de 40 µm * 40 µm . Plusieurs paramètres liés à l' utilisatio n du microscope infrarouge et de la platine m otorisée doivent encore ê tre définis [14] : ,._.. la taille du pas de déplacement de la plat ine motorisée dans les directi ons X et Y, choisie en fo nction de celle du diaphragme : 13 µm , ,._.. le nombre de pas à effectuer dans les directions X et Y (définissant la surface d' analyse), ,._.. le paramètre infraro uge étudié. Ceci peut être l'aire d ' un pic d'absorption, le rapport de deux aires, la hauteur cl ' un pic o u le rapport de la hauteur de deux pics. Dans le cas de l 'étucle des BmP, le para mètre infrarouge c hois i es t un rapport de deux aires de bandes d ' absorptio n, chacun e spéc ifique des deux composants principaux du mé lange, à savo ir le bitume et le poly mère. L'intensité du paramètre mes uré est traduite dans une gamme de huit nivea ux fi xés par l'appa re il , ce qui limite la prec1s1on de l' image infrarouge . Po ur pallier cet aspect réducteur de la v is ualisatio n, il est impé rati f de toujours se référer aux spectres infrarouges correspondants. Échantillonnage La réa lisation de cartog raphies chimiques des BmP nécessite un protocole d 'écha ntillo nnage particu lier permettant une observation pertine nte de le ur microstructure. Celui-ci est réa lisé par une techn ique de fluage à c haud (1 30 °C) sur une lame de KBr, permettant l' ana lyse de la même lame en microscopie de fluo rescence UV/vis ible et en microscopie infrarouge, en mode trans mi ssio n. Résultats et discussions L ' objectif des cartographi es chimiques des BmP est de déterminer leur com position locale afin de caractériser i11 situ la dispersion du polymè re et d' identifier les molécules de la matrice bitume piégées clans les macromolécu les. Les de ux tec hniques microspectrométriques de fluorescence et d ' infrarouge o nt été app li quées selo n les conditions cl 'analyse précédemment définies. Comme décrit par la littérature [15) et [16], l'analyse en microscopie de fluorescence d ' un BmP issu d ' un mélange physique à 5 % d ' un copolym ère Styrène/Butadiène révèle une très gra nde hétérogé néité du mélange, visualisée par des objets o u nodules de taille va riable présentant une fluorescence import ante (fig. la). La cartographie infrarouge confirme la nature polymé riqu e de ces objets (fig. lb). De plus, l' indice infrarouge caractéristique de la proportio n re lative du copolymère par rapport au bitume est non nul dans to ute la zone d ' analyse (mê me clans la matrice bitumineuse) . Ainsi dans la figure le les échelles sans unité, corres ponde nt aux rapports des aires des bandes d ' absorptio n IR des groupements fonc tionne ls caracté ristiques du polymère (bande à 965 cm·', vibratio n des CH des doubles liaiso n trans des mo tifs butadiè ne polymérisés en 1,4 du polymère) et du bitume de base (bande a 1 376 c m·', v ibratio n des groupes - C H3 du bitume - bande servant de référence pour no rma liser la concentratio n d'un e es pèce donnée en fo nction de l'épa isseur de l' échantillo n observé). B U LLE T IN DES LAB ORATOIRES DES P O NTS E T CHAU SSEES · 220 • MA R S -AVAIL 1999 · R EF. 4 257 · P P . 13 ·19 m Fig. 1a Caractérisation par microscopie de fluorescence UV/visible Fig. 1b Caractérisation par microscopie Infrarouge. 50µm . 0 .8 . .. ._. • • • • . . • • • • .._,, 1 . • •• • 0.7 0.6 . . "·~-.·· ... ··~ • 0.5 •• J 0.4 0.3 -./ • Il '~~~ ..... 0.2 -"' ] IJ ~&-, 0.1 43011m ;~ .illl ~ ~ • • 1400 1200 1000 Nombre d'ondes lcm-1l ~~ ~ 800 Vis11alisa1ion tridimensionne lle de l'indice d11 copoly m ère Sty rène/Butadiène (défini comme le rapport d e l 'aire de la bande d 'absorption du copolymèr e à 965 c11r 1 s11r l 'aide de la bande d 'absorption c/11 bi111111 e à 1 376 c11r 1) et de l 'image i11fraro11g e corresp ondante : 0 ~ ~ A iii .e<(~ J •• • •• • 0.10 0 ~ @150 100 60 0 Fig. 1c - Exemple de cartographie chimique d 'un mélange physique de BmP. 0,50 B U LLETIN DE S LABORATOIRES DES P O NTS ET CHAUSSÉES · 220 - MARS-AVRIL 1999 · RÉF. 4257 · P P . 13· 19 L 'éche lle de 0,1 à 0,5, montre que la concentratio n e n butadi ène 1,4 do nc en polymère, varie dans un rapport 1 à 5 selo n la position du point considéré dans la fenêtre d ' observation de l'échantillon - 0,1 pour la concentration la plus faible en polymère observée, 0,5 pour la plus forte . Ceci traduit une g rande hétérogé néité, confirmant l'observatio n en microscopie de fluorescence. Deux hypothèses de microstructure sont alo rs envisageables : ::» La présence de co polymè re da ns to ute la zone d ' ana lyse en concentration plus o u moins for te (continuum de concentration en copolymère). ::» La présence d ' un e population continue de nodules polymériques de taille variable. La résolutio n de la microscopie infrarouge en m ode transmission n' autorisant pas l'analyse d 'obje ts de taille infé rieure au diaphragme (40 µm * 40 µm) , la bande d 'absorptio n IR caractéris tique du copolymère est do nc représentative de la moyenne de la zone a na lysée sur le trajet optique du fa isceau IR (s urface + épaisseur). Les observatio ns effectuées en micro scopie de fluo rescence UV/v isible rendent cette deuxièm e hypothèse plus plausible. Un autre intérêt de cette cartographie est de po uvoir déte rminer les espèces chimiques du bitume piégées par le copolymère. Pour cela, théoriq ueme nt, il est nécessaire de soustra ire le spectre du copolymère à la cartographie du BmP e t d 'étu dier la cartographie résultante. Or, seule une soustractio n po nc tuelle est accessible actue lle ment en cartographie . Par conséquent, le spectre d u copolymère (enregistré dans les mêmes conditio ns de microscopie infraro uge) a été soustra it ponctuellement à celui du Bm P étudié, da ns les cas respectifs ::» d' une zone ric he en copolym ère, ::» de la m atrice bitume environna nte . H H Après in tégra tio n des spectres so ustra its, des indices caracté ristiques des diffé rentes fo nctio nna lités et struc tures [3] o nt été calculés. À partir uniquement des indices significativement différents, les espèces piégées par le copolymè re o nt pu ê tre identifiées : il s'agit princ ipalement d 'aromatiques peu condensés, su bstitués par des alcanes linéaires (fig. 2). Cette même approche microscopiq ue a été appliquée à l' étude d'un mé lange bitume/copoly mère Styrè ne-Butad iène réti culé c hi mique ment in situ dans une deuxiè me étape (1 7]. Dans ce cas précis, par cartographie infrarouge, il n'est pas possible de dé tecter de zones sig nificativement diffé rentes quant à leur teneur en copolymère (fig. 3a) . L ' indice du copolymè re s'avère en effet homogène sur toute la zone d 'analyse. L'échelle de 0, 143 à 0,197 traduit une va ri atio n de la concentratio n en polymère de 1 à 1,38, rendant compte d ' une bonne ho mogénéité (fig . 3b). De mêm e, ce BmP présente une fl uorescence ho mogène (fig . 3c). Conclusions Afin de caractériser chimiquement in situ les microphases en éq uilibre dans les bitum es m odifiés par des polymères et comprendre comment leur micro morphologie est affectée par la composition chimique des bitumes et des polymères, la m icroscopie infrarouge a été développée conjo inteme nt à la microscopie de fluo rescence U V/vis ible. Ces deux techniques o nt été choisies po ur leur complém entari té : détectio n et localisatio n pour la microscopie optique de fluorescence UV/v isible et identificatio n pour la microscopie infrarouge. L 'outil de microscopie-IRTF s'est ainsi révé lé particulièreme nt pertinent pour une analyse chimique in situ, sans destruc tio n des équilibres internes existant au sein des BmP. Par ce couplage, les élém ents de réponse suivants o nt é té obtenus : » présence, au sein des mélanges physiq ues, de zo nes bitumineuses fo rtement enrichies en copolymère, H ::» p résence H d ' une population continue nodules polym é riques de taille va ri able, de ::» répartition ho mogène (no tion relative au seui l d 'observation) du copolymè re clans le cas d ' un mélange phys ique réticulé in situ, » caractérisatio n des espèces gonflan t le polyFig. 2 - Exemple de structure aromatique p eu condensée e t substituée par des alcanes linéaires, pouva nt faire gonfler le copolymère Styrène/Butadiène. mère q ui seraie nt principaleme nt constituées d ' arom atiques fa iblement condensés substitués par des aliphatiques linéaires. BULLET IN D E S LABORATO IRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 220 - MARS-AVRIL 1999 - R ÉF. 4257 - P P . 13-19 - 0.35 0.30 ,, 0.25 320 ~1m Fig. 3a Caractérisation par microscopie Infrarouge. i. 0.20 0.15 j 0.10 1• • [/ 1,' 1'..' • 1\.. j 0.05 ~ - "" ~ 1 1400 _ !\ A,,l/'o:f' J ~ 1200 1000 Nombre d'ondes fcm-1l 800 Visualisation tridi111ensio1111elle d e l 'indice du copolymère Styrène/Butadièn e (défini comme le r apport de l'a ire d e la bande d 'absorption du cop olymère à 965 cnr' sur l 'aide d e la bande d'abso1ption du bitume à 1 376 cnr') e t de l 'image infrarouge correspondante : 8 D •• g: .~ .1 }g ë<( • •• O• <:> -~ D <!> --.1\ / - 111.·tcrofl) . '~ &fres , ~ • \e"> ~0"' ~,c,\O 0,143 <:> 0 0.197 I CO 50 Fig. 3b - Exemple de cartographie chimique d 'un mélange BmP réticulé. Fig. 3c Caractérisation par microscopie de fluorescence UV/ visible. -':• -• - so 1.m BULL ETI N DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAU SSÉES · 220 - MARS-AVRIL 1999 ·RÉF. 4257 - P P. 13 - 19 Ce couplage apparaît donc pertinent pour visualiser l' hétérogénéité éventuelle des bitumes modifiés par des polymères. Cette technique est également très efficace pour déterminer les espèces chimiques des bitumes piégées dans les réseaux de polymères. L' utilisatio n de cette tech- nique est aussi envisageable pour suivre les changeme nts de s tructure des produits au cours du vieillissement, s ujet qui est l'objet d ' un travail de recherc he mené en collaboration entre le laboratoire GOAE, le LRPC d'Aix-en-Prove nce, le LCPC et le Centre de recherche Elf Solaize. RÉFÉRENCES BIBLIOG RAPHIQUES [ 1) P ET ERSEN J.-C. (1986), Quantitat ive fun ct iona l group ana lysis of aspha lts us ing diffe renti al infrared spectrom etry a nd selective chemical reactions : theory and applicat io ns, Tra115port R esearc/1, 1096, pp. 1-11. [2) HUET J. (1989), Speclroscopie IR el composition chimique g lobale des bit11111es en cours d 'évol111io11 dans les sec/ions roulières, Proceedings of Euraspha lt and Eurob itume Congress, Madrid 6-9 May, paper 13, pp. 35-41. PI E RI N ., KIS T E R J ., P L ANCHE J.- P. (1996) Caractérisation s tructu rale des bitumes routie rs par IRTF e t Fluorescence UV e n m ode excitation-émiss ion synchrones, A11alusis, 24, pp. 113-1 22. BRENNER o. (1984), Microscopie IR spectroscopy of coals, ACS of C he mistry a nd C haracteriza tio n of Coal M ace ra ls, 252, pp. 47-64. (3) [4) [5 ) PA I NTER P.C., STARS I N I C M., SQU I RES E. , bitumes thermoplastiques, 811ffe1i11 de liaison des laboratoires des Ponls el Chaussées, 79, pp. 11 - 14 . [10) CARL R.T., SMITH M .J. (1990), Mate rial analysis by infrared micro imaging, Review of Progress in Quantilative Nondes/ructive Evalua/ion , 9, pp. 1005-1010. (11) BOULDIN M.G., C OLLINS J. H , BERKER A. (1990), Rheology and microstructure of po lyme r/aspha lt bl ends, Rubber C!temical Tec/111ics , 64, pp. 577-600. (1 2) RYAN J ., KW I A TKOSK I J. , REFFNE R J .A. (1989), FTIR microscopy : diverging perspecti ves, American Laboralory , 2 1, 4, pp. 26-31. [13) (199 1), D iffractioninduced s tray light in infrared microspectroscopy and its effect on spatial resolut ion, Applied Spectroscopy, 45, 10, pp. 1633- 1639. [14 ) l-IARTHCOC K M.A., ATKIN S.C. (1988), lnfrared 111icrospec1roscopy : 1/teory and applicalio ns, Ed. Marcel Dekke r l nc., New York, pp. 2 1-39. (1983), Concerning the l 600 c m - 1 regio n in th e IR spectru m of coal, Fuel, 62, pp. 74 2-744. DAVIS A.A. SOMMER A.J ., KAT ON J.E. [6) C L A RK D.A. (1992), Fo urie r Transform In fra red Microscopy : a furth er dim ensio n in s mall sample a na lysis , A11aly1ica Proceedings, 29, 3, pp. 110-111 . (15 ) KELLOMÀKI A ., KORHONE N M. (1996), Dispe rs io n of po lyole fins in b itumen by means of ta ll oil pitch and m icroscopie c ha racterization of mixes, F uel, 75, 7, pp. 896-898. [7) FOST E R B ., MULLIGAN R. (1993), Focus o n microscopy : integrat ing flu orescence a nd FTIR micros copy, A 111erican Labora101y, 25, 17, pp. 44-45. [16) [8] KRUEGER D. (1993), Applicatio ns of lig ht microscopy, Microscopie and Spec/roscopic !111ag ing of lite cf1e111ical s/al e, Ed. Marcel D ekker !ne. , New York, pp. 21-32. B RULE B ., BRION Y . (1986), Associatio n bitum es-polymères : re lations e ntre la composi tio n, la struc ture et les prop riétés, 811ffe1in de liaison des laboraloires des Ponts et Chaussées, 145, pp. 45-52. (1 7) M UN C Y H. , K IN G G ., PRUDH O MME J. B. (1987), The improved rheological prope rtie s of Pol ymer Mod ifi ed Asphalts, A sphall R!teology : re la 1io11s!tip to mixture, ASTM Special Tecft11 ical P11blica1ion 941 (P!tifadelp!tia), pp. 146-165. [9) BRULE B ., D RUON M . (1975), La microscopie de flu o rescence appliquée à l' observatio n de ABSTRACT A new approach to the chemicai characterization of modified binders by infrared microscopy V. MOUILLET, J . KISTER , D. MARTIN, J.-P. PLANCHE, C. SCRAMONCIN, C. SAURY Polymer-modified bitumens a re composite materia ls whose complex structure depends, in particular, on the n ature and concentration of the po lymer, the chemical composition of the bitumen a nd the observatio n temperature. This study has attempted to determine the chemical species in the b itumen which cause the polymer to swell and are thus responsible f or stabilizing polymer-modified bitumens. lnfrared microscopy h as been u sed to perform chemical mapping of the samples. Many po lymer-modified bitume ns possess polymer-rich ragions with a concentration gra dient. At the scale observation was conducted the polymer in the sample appears to b e a continu um (not observed with the conventiona l tech nique for charact erizing polymer-modified bitumen using UV fluorescence m icroscopy). lnfra red microscopy also provides a means of determining the chemical species that are trapped by the polymer: in the case of the studied samples the swe lling agents are mostly aromatic hydrocarbons w ith little condensation in which substitution by linear aliphatic hydrocarbons has occurred. BULLETIN D ES LA BORAT O IRE S D ES P O N TS ET CHAU SSÉE S · 220 · M A RS-AVR IL 1999 · R ÉF. 4 257 . PP. 13 · 19 -