Caractérisation rhéologique de mastics bitumineux composés de fines issues de débris de construction

Michel, Quentin (2022). Caractérisation rhéologique de mastics bitumineux composés de fines issues de débris de construction. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Chaque année au Québec, 400 000 tonnes de résidus de criblage fin issues des débris de construction, de rénovation et de démolition (CRD) sont envoyées dans les lieux d’enfouissement technique en tant que matériau de recouvrement.

L’objectif de ce projet est d’étudier l’influence des fines de post-consommation sur le comportement rhéologique des mastics bitumineux afin de trouver une voie de revalorisation de ces matériaux. Pour ce faire, 7 fines de CRD (béton, gypse, céramique, porcelaine, verre, calcaire et brique), 2 fines industrielles (chaux hydratée et argile) ainsi que 3 fines composées de matériaux de CRD combinés (2 naturels et 1 artificiel) ont été étudiées. Leurs propriétés principales (densité, granulométrie, indice de Rigden et valeur au bleu de méthylène) ont été déterminées. Pour chaque fine, des mastics ont été réalisés à partir d’un bitume PG 64H-28 et de 4 teneurs massiques en fines (20, 40, 60 et 70%).

Le comportement rhéologique des mastics a été principalement étudié à partir d’essais de cisaillement dynamique et les courbes maîtresses des mastics ont été obtenues à l’aide d’une méthode basée sur les relations de Kramers-Kronig. L’utilisation du coefficient de renforcement complexe C * R permis de comparer les différents mastics, de mettre en avant l’influence de la nature des fines ainsi que de leur teneur. De plus, différents modèles prédictifs du pouvoir rigidifiant basés sur les propriétés des fines ont été étudiés. Enfin, un modèle 2S2P1D a été appliqué sur l’ensemble des mastics et une méthode améliorant la calibration du modèle est proposée.

Les résultats des essais montrent que l’ajout de fines de CRD augmente la rigidité des mastics bitumineux ainsi que le module élastique. Ces résultats montrent également que la granulométrie des particules, leur indice des vides de Rigden ainsi que leur concentration dans les mastics sont les principaux paramètres qui influencent le comportement rhéologique des mastics. Enfin, il est observé que la présence de fibres dans les fines issues de résidus de criblage fin influence grandement le comportement des mastics.

Titre traduit

Rheological caracterisation of bituminous mastics composed of fines from construction debris

Résumé traduit

Each year in Quebec, 400 000 tonnes of fine screening residues from deconstruction, renovation and demolition (CRD) debris are sent to technical landfills as covering material.

The objective of this project is to study the influence of post-consummer fines on the rheological behavior of bituminous mastics in order to find a way to recycle these materials. To do this, 7 CRD fines (concrete, gypsum, ceramic, porcelain, glass, limestone and brick), 2 industrial fines (hydrated lime and clay) and 3 fines composed of CRD materials combined (2 natural and 1 artificial) were studied. Their main properties (density, grain size, Rigden Void’s and methylene blue value) were determined. For each fine, mastics were made from PG 64H-28 bitumen and 4 fines content (20, 40, 60 and 70%) by weight.

The rheological behaviour of the mastic was mainly stydied from dynamic shear tests and the master curves of the mastics were obtained using a method based on Kramers-Kronig relations.The use of complex reinforcement coefficient C * R has made it possible to compare the different mastics, to highlight the influence of the nature of the fines as well as their content. In addition, different predictive models of the stiffening power based on the properties of fines have been studied. Finally, a 2S2P1D model was applied to all mastics and a method improving the calibration of the model is proposed.

Results of the tests show that the addition of CRD fines increase the stiffness of bituminous mastics as well as their elastic modulus. These resultats also show that the particle size, the Rigden Voids and the content of fines in mastics are the main parameters influencing the rheological behaviour of the mastics. Finally, it is observed that the presence of fibers in fines of the screeing residues greatly influence the behaviour of mastics.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 159-164).
Mots-clés libres:	rhéologie, mastic, fines de CRD, module complexe de cisaillement, 2S2P1D
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Vaillancourt, Michel
Codirecteur:	Codirecteur Carter, Alan
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	24 août 2022 13:49
Dernière modification:	24 août 2022 13:49
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3048

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