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Transcription

Par Pierre T. Dorchies, ing. M.Sc. Directeur Développement et Ingénierie
sintra
inc
Journée Bitume Québec 2003.
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inc
sintra
inc
1
Le bitume:
un des plus vieux matériaux du monde
3800 avant JC
Dans un panier enduit de
bitume, le futur roi Sargon
est confié aux flots de
l’Euphrate par sa mère la
prêtresse Itti-Bel
sintra
inc
Le bitume:
Devenu Roi Akkadien,
il deviendra le premier
fondateur d’un empire
mondial;
sur les terres qui sont
aujourd’hui l’IRAK
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inc
2
Le bitume:
Tablette en bitume
2039 avant JC
Pour écriture cunéiforme
Babylone
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inc
Le bitume:
Coupe Tripode
en bitume
1700 avant JC
Suse ( Empire AKKADIEN)
sintra
inc
3
Le bitume:
Dans les jardins
suspendus de Babylone,
le bitume sert de ciment
et d’étanchéité.
En Assyrien, « qui fait
tomber » se dit
SPHALTO,
Les grecs ont repris
en disant du bitume
qu’il « empêche de tomber »
ASPHALTO
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inc
Le bitume:
Le bitume permet à Noé de faire flotter l’Arche
sintra
inc
4
Le bitume:
TOUT ANKH AMON
1345 à 1326 av.J.C.
Les Égyptiens embaumaient
leur mort avec du bitume
BITUME = MUMIA en égyptien
D’où le mot momie
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inc
Le bitume:
En Sanskrit, langue des
Indes
jatu 永 = résine, poix
donnera Jatu-Krit
(poisseux)
puis en latin
Gwitumem puis pixtumen
enfin BITUMEN
sintra
inc
5
Le bitume:
Dans l’Antiquité, le
bitume sert aussi de
médicament :
• pommade
• collyre
ou de fumigation des
maisons contre la peste
sintra
inc
Le bitume:
Au Moyen-Age, on
se sert de
ses propriétés
inflammables pour
envoyer des
projectiles et brûler
les défenses
ennemies
sintra
inc
6
Le bitume:
Le bitume permet à
Christophe Colomb
de traverser
l’Atlantique et de
découvrir….
l’Amérique
sintra
inc
Le bitume:
Aux États-Unis, on s’en
sert avec des plumes
pour s’attaquer aux
percepteurs anglais des
impôts.
Par la suite, on fera
subir le même sort aux
tricheurs de poker dans
l’Ouest
sintra
inc
7
Le bitume:
En 1824,
Nicéphore NIÉPCE
place des pierres
lithographiques
recouvertes de bitume au
fond d’une chambre
obscure et obtient, pour la
première fois au monde,
l'image fixée d’un paysage.
sintra
inc
Le bitume:
Milieu du XIXème siècle
Découverte des
gisements de pétrole
Gaz d’éclairage
Mais que faire du
reste…….
sintra
inc
8
Le bitume:
Fin du XIXème siècle
L’automobile va
résoudre l’utilisation des
surplus de produits
légers ( essence)
Mais que faire du
reste…….
sintra
inc
Le bitume:
Début du XXème siècle
La protection de la santé
face à la poussière des
routes, va permettre
l’utilisation des résidus
LE BITUME
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inc
9
sintra
inc
Pétrole et Bitume
Conditions pour la formation du pétrole
sintra
inc
10
Pétrole et Bitume
Conditions pour la formation du pétrole
sintra
inc
Pétrole et Bitume
Nappe de pétrole
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inc
11
Pétrole et Bitume
Gisement de bitume naturel : LAKE ASPHALT Trinidad
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inc
Pétrole et Bitume

Très grande variété de bruts : chaque puits a des
propriétés caractéristiques
Selon la densité
¾
degré API (lié à la densité à 60°F )
Léger
°API

¾
sintra
inc
lourd
22.3
extra-lourd
10
Selon la composition chimique
¾

moyen
31.1
naphténique
aromatique
Autres critères : teneur en soufre, acidité, métaux
12
Pétrole et Bitume
BOSCAN
VENEZUELA
10.1
.999
6.4
API Degré
Densité
% Soufre
ARABIAN
HEAVY
28.2
.886
2.8
Vol. %
3
6
Essencee
Kerosene
léger. Gas Oil
Lourd. Gas Oils
Bitume
Residu
7
21
26
14
NIGERIA
LIGHT
38.1
.834
0.2
33
10
20
28
16
58
27
30
1
sintra
inc
Pétrole et Bitume
DISTILLAT LEGER
ENTREPOSAGE
STATION DE
POMPAGE
DISTILLAT MOYEN
DISTILLAT LOURD
TOUR DE
DISTILLATION
RESERVOIR CHAUFFAGE CONDENSATEUR
REFROIDISSEUR
GAZ
RESIDU
PETROLE
Le Raffinage
SABLE ET EAU
sintra
inc
13
Pétrole et Bitume
ESSENCE
Distillation sous vide
et cracking
BASE CHIMIQUE
RESIDU
AIR
BITUME SOUFFLÉ
RESIDU COURT
BITUME
PROCESS
UNIT
Huile et lubrifiant
sintra
inc
sintra
inc
Le Raffinage
14
Bitume et Chimie
Carbone
Soufre
83 %
Azote
7%
Hydrogène
Oxygène
10 %
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inc
Bitume et Chimie
Cela conduit à un
cocktail de
molécules plus ou
moins grosses
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inc
15
Bitume et Chimie
Asphaltènes
15 %
Résines
20 %
Aromatiques
55 %
Saturés
10 %
Maltènes
Les tamis chimiques sont des solvants
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inc
Bitume et Chimie
couleur
aspect
masse
moléculaire
Asphaltènes
noir
solide cassant
infusible
10,000
Résines
noir
vernis
fusible
5,000
Aromatiques
brun
foncé
huile
visqueuse
1,500
Saturés
incolore
liquide
pâteux
sintra
inc
700
16
sintra
inc
Bitume et Propriétés
Le bitume est un matériau visco- élastique
A/ COMPORTEMENT ELASTIQUE
Déformation est proportionnelle
à la charge
B/ COMPORTEMENT VISQUEUX
Déformation est fonction du temps
et de la température
σ
σ
T
∈
∈
T
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inc
17
Ses propriétés changent selon:
-la température
Contraintes
-le temps de charge
sintra
inc
Temps
Déformations
Déphasage
Une façon de mesurer
sa dureté et son ramollissement
- l’essai de pénétration à 25 oC
- l’essai de bille et anneau (TBA)
sintra
inc
18
Essai de pénétration à 25 oC
h en 1/10 de mm = pénétrabilité
F
F
100
100g
100g
100
à
25°C
Avant
sintra
inc
Après 5 s
Essai de bille et anneau (TBA)
BILLE
BILLE
BITUME
BITUME
D
D
EAU
sintra
inc
CHAUFFAGE
EAU
CHAUFFAGE
19
P
1
Pénétration 0,1mm
P ’ + 2+ 4
10
I.P
10 -2
10 -3
-50
Pénétration
(TBA)
-25
0
25
+6
Viscosité, Poises
0
-2
10 6
10 5
10 4
T800 Pen
50
10 3
10 2
T800 Pen =54,5°C
Indice de pénétrabilité IP
25
50
75
100
10
Viscosité en
fonction de
la température
125
150
175
200
225
250
Température °C
IP relie la péné, le TBA et la viscosité
sintra
inc
P
1
Pénétration 0,1mm
P ’ + 2+ 4
10
I.P
10 2
10 3
-50
(TBA)
-25
0
25
-2
+6
Viscosité, Poises
0
T800 Pen
50
10 3
B
C
25
50
10 6
10 5
10 4
75
100
125
DURS
10 2
10
A
MOUS
150
175
200
225
250
Température °C
IP une idée du comportement selon la température
sintra
inc
20
C
A
B
100%
saturés
90%
80%
70%
MOUS
DURS
aromatiques
60%
50%
40%
30%
résines
20%
asphaltènes
10%
0%
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
IP et composition SARA
sintra
inc
sintra
Température
Haute PG
70
58
52
Péné 25
45
90
200
ASPHALTÈNE
15
15
15
RÉSINES
AROMATIQUES
75
70
65
SATURÉES
10
15
20
inc
=
21
Bitume SOL:
Les asphaltènes « nagent »
dans une mer de maltènes
Tendance
BITUME MOU ie: PG 52-34
sintra
inc
Bitume GEL:
Les asphaltènes forment
un réseau 3D
Tendance:
BITUME DUR ie:PG 64-22
sintra
inc
22
sintra
inc
SOLUTION 1
Modifier les ratios asphaltène- aromatique- saturé
1- mélanger des bitumes provenant de
pétroles de diverses origines, car les bruts
ont divers contenus en asphaltènes
ie: Laguna (Vénézuela 7.2%), Maya ( Mexique 16%)
PG 52-34 mou + PG 64-22 dur
sintra
inc
23
SOLUTION 1
2- augmenter la partie des saturés par
ajout d’huiles « dites régénérantes »
Permet baisser le température basse
- 28
sintra
inc
- 34
SOLUTION 1
3- incorporer des bitumes naturels riches
en asphaltènes
PG 52-34
sintra
inc
PG 58-34
24
SOLUTION 1
4- oxyder le bitume ( soufflage)
sintra
inc
Saturés
Aromatiques
Aromatiques
Résines
Résines
Asphaltènes
SOLUTION 2
Modifier chimiquement en grossissant les asphaltènes
1- ajouter du
soufre
2- ajouter des
acides ( PPA)
sintra
inc
25
SOLUTION 3
Modifier avec des polymères
Ex: avec du SBS
Création d’un réseau 3D
sintra
inc
BITUME SOL + SBS
sintra
inc
IE: PG 52-34 + 3% SBS
26
Le bitume devient à la fois dur ( aspect GEL )
et mou (aspect SOL)
SOL + SBS
PG 64-34
GEL
PG 64-22
sintra
inc
sintra
inc
27
Bitume et Enrobés
A/ COMPORTEMENT ELASTIQUE
B/ COMPORTEMENT VISQUEUX
SON MODULE : rapport entre charge et la déformation
est fonction:
1. du temps de charge
2. de la température
3. du type de bitume (I.P.)
sintra
inc
Bitume et Enrobés
I.P.
Module
Température
Fréquence
des sollicitations
Module du bitume ( Abaque de Van Der Poel)
sintra
inc
28
Bitume et Enrobés
% en volume
des agrégats
Module
de
l’enrobé
Module
du
bitume
Module de l’enrobé et
Module du bitume ( Abaque Shell)
sintra
inc
% en volume de bitume
Le BITUME,
Jusqu’où nous
conduira –t-il ?
sintra
inc
29
Nous l’espérons
en mars 2004
pour une autre journée du bitume
sintra
inc
Merci de votre attention
Cette présentation ne peut pas être reproduite sans l’accord de Pierre T. Dorchies
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inc
30

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Transcription

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