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EnglishRÉSUMÉ
Cet article présente des études de cas concernant l'adhésion entre matériaux de construction. La méthodologie employée consiste à effectuer des essais de pelage (une membrane de renfort flexible étant insérée dans la couche à peler) et à caractériser les faciès de rupture (par spectroscopie et microscopie). Deux interfaces distinctes (granulats/bitume et béton/revêtement de peinture) sont caractérisées afin d'établir le potentiel d'application de cette méthodologie et d'étudier les mécanismes d'adhésion.
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Matthieu HORGNIES : Docteur en science des matériaux - Chargé de recherche - Centre de recherche de Lafarge, Saint Quentin-Fallavier, France
INTRODUCTION
L’étude de l’adhésion entre matériaux de construction est un vaste sujet avec de très nombreuses implications. Comprendre les mécanismes d’adhésion et améliorer l’adhérence s’avèrent ainsi nécessaires afin d’augmenter la durée de vie des routes mais aussi pour pérenniser l’esthétique des façades en béton recouvertes de peinture. Cet article se propose d’exemplifier l’utilisation d’une méthodologie de pelage, comprenant une membrane de renfort flexible, associée à l’analyse de la composition chimique superficielle des faciès de rupture. Cette quantification au plus juste de l’adhérence et la corrélation des forces de pelage avec des analyses des faciès de rupture sont déjà utilisées pour étudier l’adhésion d’autres types de matériaux (le plus souvent à base polymère) mais sont relativement peu appliquées dans le domaine des matériaux de construction. Les études de cas présentées dans cet article concernent l’adhésion entre deux interfaces particulières de matériaux de construction (granulats/bitume et béton/peinture de protection). En effet, plusieurs paramètres similaires influencent l’adhérence entre ces deux couples de matériaux : la rugosité, la porosité et la composition (minéralogie) des substrats (granulats ou béton), mais aussi la mouillabilité et la rhéologie des matières organiques, etc.
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4. Méthodes de caractérisation utilisées
4.1 Microscope électronique à balayage (MEB) et spectroscopie d’énergie dispersive (EDS)
Les échantillons de granulats et de bitume ont été étudiés par microscopie électronique à balayage (ESEM XL 30 de Philips, tension d’accélération de 10 keV). Les échantillons de béton ont été caractérisés quant à eux en haute résolution en utilisant un MEB à effet de champ (FEG Quanta 400 de FEI Company, États-Unis), en utilisant une tension d’accélération de 15 keV. La spectroscopie EDS permet d’analyser les premiers micromètres de profondeur des échantillons. Elle a été utilisée pour identifier les éléments spécifiques (K, Na, Ca, S, etc.) caractérisant certains minéraux et le bitume.
HAUT DE PAGE4.2 Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)
La spectrométrie de photoélectrons X (XPS) permet notamment d’obtenir la composition atomique des premiers nanomètres (5-10 nm) de profondeur des échantillons [P2625]. Les analyses ont été effectuées en utilisant un spectromètre K-alpha de Thermo Fisher Scientific Inc., équipé d’une source de rayons X monochromatique en aluminium (1 486 keV). Les dimensions des échantillons introduits dans le spectromètre étaient 5 × 5 mm avec une épaisseur de 2 ou 3 mm. Les surface de référence des granulats ont été analysées après découpe, polissage et nettoyage par de l’heptane. Le bitume a été analysé après solidification d’une goutte de liquide préalablement déposée sur une feuille d’aluminium. En ce qui concerne les analyses après pelage, les granulats ont été divisés en petits échantillons pour être analysés. Quels que soient les échantillons (granulats, bitume), la zone analysée par XPS était une ellipse de 200 × 50 µm.
Les énergies de liaison ont été déterminées par rapport à la composante C-(C, H) du pic C 1s du carbone fixée à 284,8 eV. Les pics ont été...
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Méthodes de caractérisation utilisées
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - JAHROMI (S.G.) - Estimation of resistance to moisture destruction in asphalt mixtures - . Construction and Building Materials, 23, 2324-2331 (2009).
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(3) - BOULANGE (L.), STERCZYNSKI (F.) - Study of interfacial interactions between bitumen and various aggregates used in road construction - . Journal of Adhesion Science and Technology, 26, 163-173 (2012).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Les routes – Matériaux de chaussées souples et semi-rigides.
-
Dégradation et usure des revêtements routiers souples.
-
Granulats. Origines et caractéristiques.
-
Microanalyse X par sonde électronique – Principe et instrumentation.
-
Béton hydraulique – Mise en œuvre. Démoulage et parements.
NORMES
-
Bitumes et liants bitumineux – Spécifications des bitumes routiers NF EN 12591 AFNOR - AFNOR - 2009
-
Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la pénétrabilité à l’aiguille NF EN 1426 AFNOR - AFNOR - 2007
-
Adhésifs – Essai de pelage pour un assemblage collé flexible-sur-rigide – Partie 1 : pelage à 90° NF EN 28510-1 AFNOR - AFNOR - 2014
ANNEXES
###
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Coating Research Institute (CoRI) http://www.cori-coatings.be/
Imperial College London, Department of Mechanical Engineering http://www3.imperial.ac.uk/mechanicalengineering
INSA Toulouse, Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse (LMDC) http://www-lmdc.insa-toulouse.fr/index.php
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagment et des Réseaux (IFSTTAR) http://www.ifsttar.fr/
IUT de Béthune, Laboratoire Génie Civil et géo-Environnement (LGCgE) http://www.lgcge.fr/
Mines Paristech, Centre de mise en Forme des Matériaux (CEMEF) http://www.cemef.mines-paristech.fr/fr
SINTEF, Civil and Environmental Engineering http://www.sintef.no/
Université de Liège, Architecture, Géologie, Environnement Constructions (ArGEnCo) http://www.argenco.ulg.ac.be/
University of Bristol, Faculty of Engineering http://www.bris.ac.uk/engineering/
University of Nottingham, Nottingham Transportation Engineering Centre http://www.nottingham.ac.uk/research/groups/ntec/index.aspx
University of Waterloo, Centre for Pavement and Transportation Technology https://uwaterloo.ca/centre-pavement-transportation-technology/
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