The behavior of sulfur compounds in asphalt cements can be studied in a more comprehensive way through the separation of maltenes and asphaltenes and their respective fractions. Thus, the ASTM D4124 method was applied for the separation of maltenes and asphaltenes in acidic, basic and neutral fractions of súlfur compounds. Herein, it could be observed that the sulfur heteroatom appears in higher levels as a less reactive fraction (neutral compounds) for virgin asphalts. The aging process lead to an increase of at least 20% for the polar fractions of sulfur, which is related to here to acidic and basic sulfur compounds. From this speciation results, a classification of the asphalt samples can be proposed taking into account the calculated reactivity in terms of polar (acidic/basic) and neutral compounds. These results permit to infer that a higher content of asphaltenes does not necessarily imply in a higher reactivity of the asphaltic binder. So the presence of specific functional groups related to these heteroatoms (e.g. sulfur) may be definitive for a greater or lesser susceptibility of the binder to the aging processes. / O estudo do comportamento de compostos sulfurados no cimento asfáltico de petróleo (CAP) pode ser melhor entendido através da separação em maltenos, asfaltenos e suas respectivas frações. Com esta finalidade, foi utilizado a ASTM D4124 para o fracionamento de amostras de asfalto em maltenos e asfaltenos. Por conseguinte, maltenos e asfaltenos foram fracionados em suas respectivas frações ácida, básica e neutra para a especiação dos compostos sulfurados. Em se tratando de maltenos e asfaltenos, observou-se que o enxofre aparece em maior quantidade na fração menos reativa (fração neutra) para amostras virgens, sendo que com o processo envelhecimento leva a um aumento (>20%) da fração mais polar do asfalto relacionada a compostos sulfurados ácidos e básicos. A partir dessa especiação, uma classificação das amostras estudadas foi proposta levando em consideração a reatividade calculada em termos de compostos polares e neutros. Estes resultados permitem inferir que um maior teor de asfaltenos não implica necessariamente em uma maior reatividade do ligante asfáltico. A presença de grupos funcionais específicos relacionados a seus heteroátomos (a exemplo do enxofre) deve ser definitiva para uma maior ou menor suscetibilidade do ligante ao envelhecimento.

Ce est consacré à l’élaboration et à l’étude de mélanges de type polymères/maltènes (MP) et polymères/asphaltes (AMP). Les polymères sont des copolymères à blocs de styrène et de butadiène (SBS) présentant une architecture ramifiée en étoile à quatre branches. Ils ont été partiellement hydrogénés en SBEBS grâce à l’utilisation d’un catalyseur type Ziegler-Natta. Dans les conditions expérimentales utilisées, les analyses physico-chimiques des SBEBS ont clairement montré que l’hydrogénation a été réalisée sans dégradation ni réticulation des chaînes macromoléculaires. Les mélanges, fabriqués sous agitation à l’état fondu, ont ensuite été caractérisés par rhéologie et microscopie de fluorescence. Les résultats obtenus permettent d’établir que : - selon la teneur en copolymère, les AMP présentent soit une morphologie de type émulsion soit une structure de type macroréseau, - les mélanges polymères/maltènes sont des systèmes bi-phasiques constitués par une phase de copolymère gonflé et une phase de maltènes, tandis que les mélanges polymères/asphaltes sont des systèmes tri-phasiques constitués d’une phase de copolymère gonflé, d’une phase de maltènes et d’une phase d’asphaltènes stabilisés par des maltènes. Dans tous les cas, ces effets sont la conséquence directe du gonflement du copolymère dans les mélanges. Cette étude a donc permis d’établir que la microstructure des copolymères a une influence notoire sur leur gonflement et sur les performances rhéologiques des mélanges résultants / A study of maltenes/polymer and asphalt/polymer blends, with two styrene-butadiene-styrene (SBS) polymers with four-branch star-like chain architecture is reported in this work. The employed polymers, with the same overall composition and distribution, were in-situ partially hydrogenated using a Nickel II Ziegler-Natta type catalyst without cross-linking or chain scission reactions. Blends were prepared by a melt mixing procedure and studied by fluorescence microscopy and rheological measurements. Results indicate that maltene/polymers blends are bi-phase heterogeneous systems with swollen polymer-rich and maltenes-rich phases, while asphalt/polymers blends are tri-phase systems with swollen polymer-rich, maltenes-rich and stabilized asphaltenes phases. In both cases, the rheological behavior of blends is mainly affected by the swollen polymer rich phase. It was confirmed that the rheological properties of PMM depend on the molecular characteristics of the copolymer such as the total molecular weight and molecular architecture, which determine the material behavior

La construction des routes avec des techniques d'enrobage à chaud (T=160 °C) implique une consommation d'énergie fossile et des rejets de gaz à effet de serre importants. Une production plus écologique du bitume nécessite de diminuer les températures d'enrobage en conservant les propriétés mécaniques des enrobés ainsi obtenus. Le développement de techniques permettant de réduire les températures est donc un enjeu majeur de l'industrie routière. Dans ce travail, nous avons joué à la fois sur la composition et le procédé pour moduler les propriétés du bitume et atteindre l’objectif fixé.Nous avons décomposé le bitume en ses différentes fractions en utilisant des techniques de séparation asphaltènes/maltènes à l'aide d'un alcane (pentane et heptane). Nous avons formulé des bitumes à différentes proportions et natures d'asphaltènes en introduisant des protocoles de préparation originaux. A l’aide de techniques de caractérisation variées telles que la rhéologie, la diffusion des rayons X ou encore des techniques de microscopies et d'analyses thermiques, nous avons déterminéles rôles des différentes fractions du bitume. Nous avons ainsi montré l'impact important des asphaltènes, mais également des fractions que nous avons qualifiées « d'intermédiaires », sur les comportements rhéologiques. Enfin, nous avons élaboré des objets coeur-écorce, composés d’une écorce rigide, non collante, riche en asphaltènes et d’un coeur mou, riche en maltènes. Ces objets sont particulièrement intéressants pour le transport du bitume à température ambiante. / The classic manufacture of hot mix asphalt for road construction is associated with a high consumption of fossil fuels and a high level of emissions of greenhouse gases into the atmosphere. A cleaner production of bitumen requires lowering the manufacturing temperature of these products without impoverishing their level of mechanical performances. The development of technologies that enable temperature reduction had thus become a major objective in the field of road engineering. In this work, we are playing on both composition and process in order to control the final properties of the material and propose an interesting way to reduce temperature during transportation. We have been interested in the different fractions composing the bitumen. We have there by employed a separation technique with alkane (heptane and pentane) to segregate the maltenes and asphaltenes. We could therefore realize diverse reconstituted bitumen using original protocols. Using various characterization techniques (such as rheology, X-ray scattering, optic, electronic and atomic force microscopy, infrared spectroscopy, thermal analysis...), we get insight into the effect of asphaltenes content and nature on bitumen properties. Our results show the huge impact of asphaltenes and other fractions called "intermediate fractions" on bitumen rheological properties. Finally, we propose an innovative processing of bitumen via the elaboration of core/shell objects composed of a rigid, nonsticky and asphaltenes-rich corona and a soft maltenes-rich core. These objects are very interesting for transporting bitumen at ambient temperature.