This master's thesis deals with the design of two asphalt mixtures for a wearing course containing 35 % R-material. The asphalt mixtures use a soft bitumen modified with crumb rubber (CRMB) or the unmodified soft binder itself with a penetration grade of 70/100. The work verifies the effect of crumb rubber as a bitumen modifier on the properties of the asphalt mixture with reclaimed asphalt pavement (RAP). At the same time, the work deals with the possibility of using higher amounts of reclaimed asphalt pavement only in combination with a softer binder without the use of rejuvenating additives. The properties of asphalt binders and mixtures are verified using suitable functional tests. Furthermore, the proposed mixtures and their results are compared from various perspectives. At the same time, the thesis in the theoretical part deals with the dosing of a reclaimed asphalt pavement into the asphalt mixture and describes the handling and use of reclaimed asphalt pavement in the Czech Republic and abroad

Veckbildning i bitumenbaserade tätskiktmattor är ett problem som är känt i branschen. Problemet uppstår oftast på underlagstak av trä som är byggda under årets fuktigaste period, oktober-november, och vecken börjar då att bildas i slutet av våren i takt med den ökande solinstrålningen. Vecken bildas när underlagstaket torkar ut och krymper, det leder till att tätskiktets infästningspunkter skjuts ihop och ett materialöverskott av tätskiktsmatta bildas – ett tillräckligt stort materialöverskott visar sig i form av ett veck. Idag kan veckbildningen leda till att tätskiktsmattor måste bytas ut av estetiska skäl. Denna rapport utreder vilka faktorer som påverkar risken för veckbildning. Rörelser i både trä och tätskikt har studerats. Träets rörelser är direkt beroende av dess fuktkvot, när träet torkar ut krymper det också. För att utreda de faktorer som påverkar träets fuktighet har fuktberäknings-programmet WUFI använts. WUFI har nyttjats för att göra en parameterstudie där olika parametrar har jämförts, till exempel: platser i landet, inbyggnadsfuktkvoter, tidpunkter för inbyggnad etc. Till skillnad från de flesta andra material krymper bitumenbaserade tätskikt initialt till följd av uppvärmning från solen. Hur träet och tätskiktet påverkar varandra till följd av deras inbördes rörelser har utretts i form av en hypotes. Antagandet utgår från att tätskiktets mekaniska infästningspunkter i underlagstaket är en viktig del - ju kortare avstånd mellan infästningspunkterna, desto högre är risken för veckbildning. Beräkningar, utifrån antagandet, har gjorts för att kunna jämföra olika utföranden med varandra. Faktorer som leder till minskad risk för veckbildning är att minska fuktkvotsändringen och därmed fuktrörelserna genom att bygga tak med så låg inbyggnadsfuktkvot som möjligt, till exempel genom att bygga under våren/sommaren. Vid byggnation under höst/vinter kan fuktkvoten hållas nere med en avfuktare. Att använda takplywood i stället för råspont leder till minskade rörelser i underlagstaket. En annan åtgärd som skulle minska risken för veckbildning är att öka den maximalt tillåtna krympningen i tätskiktet. / Creasing in roofing membranes is a problem that is familiar in the industry. The issue usually occurs on wooden roof deckings constructed during the wettest period of the year, October-November. The creases then begin to form at the end of the spring due to the increasing solar radiation. When the roof decking dries out and shrinks, the creases start to form. The shrinking leads to the attachment points of the roofing membrane getting pushed together. That creates an excess of material - a sufficiently large surplus of material appears in the form of a crease. Today, the formation of creases can lead to roofing membranes having to get replaced for aesthetic reasons. This report investigates the factors that affect the risk of creasing. Both the movement in the wood and the roofing membrane have been examined. The wood's motions are directly dependent on its moisture content. When the wood is drying, it's also shrinking. The moisture calculation program WUFI has been used to investigate the factors that affect the wood's moisture. The investigation is in the form of a parameter study where different parameters have been compared, for example, places in the country, built-in moisture ratios, built-in times, and more. Unlike most other materials, bituminous roofing membranes initially shrink due to heating from the sun. How the wood and the roofing membrane affect each other as a result of their respective movements has been investigated in the form of a hypothesis. It assumes that the mechanical attachment points of the roofing membrane in the roof decking are of importance - the shorter the distance between the attachment points, the higher the risk of creases. Calculations, based on the assumption, have been made to compare different roofing components with each other. Factors that lead to a reduced risk of creasing are to reduce the moisture ratio change and thus the moisture movements by building roofs with as low a built-in moisture ratio as possible, for example, by constructing in the spring/summer. When constructing during autumn/winter, the moisture ratio can be kept down with a dehumidifier. Using roof plywood instead of tongued and grooved board leads to reduced movements in the roof decking. Another measure that would reduce the risk of creasing is to increase the maximum allowable shrinkage in the roofing membrane.

Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Flexible pavement designers have a choice of two wearing course: either asphalt concrete or surfacing seals. The latter have been widely used by several countries as their preferred wearing course over other methods, especially countries with a limited number of average inhabitants per square kilometre. Moreover, the surfacing seals were identified as an efficient cost effective road preventive maintenance technique. Surfacing seals in New Zealand, South Africa and Australia cover about 65%, 80% and 90% of their surfaced road networks respectively. The preference of surfacing seals is due to their competitive initial cost and ease of construction. In South Africa, the life expectancy of surfacing seals varies between 8 and 12 years with an average of 10 years. This has not been the case in a number of surfacing seals constructed in winter, especially when the night recorded temperature is below 10oC. The dominant failure mechanism is ravelling (chip loss) soon after construction due to traffic loading. This chip loss is linked to the poor adhesion bond development rate in the bitumen-aggregate system during winter adverse conditions. In order to address the issue of premature chip loss the need for the development of a robust adhesion test method was identified. For that purpose, recently, researchers in the bitumen industry developed the Bitumen Bond Strength test method. This method was used in this study. This study intends to contribute to the understanding of binder-aggregate adhesion bond development for winter surfacing seals using the BBS test. Binder type, precoat type and conditioning, aggregate type and curing time are amongst the factors influencing winter seals adhesion bond performance. An experimental matrix involving three types of binder, two types of aggregate, four different precoating fluids, two precoat conditionings and two binder-curing times were then developed and investigated. Winter weather parameters affecting adhesion properties were also taken into consideration during the course of the investigation. Throughout the test, the procedure described in AASHTO TP 91-11 was followed. However, in order to enhance the control of the binder application temperature, a new method for hot applied binder sample preparation was developed as part of this study. The findings show that there is a significant difference between adhesion properties of the hot applied binders (70/100 and S-E1) and the emulsion (SC-E1). In most of the cases, the hot applied binders performed better than the emulsion. The failure mode observed was found to be linked to the condition of the precoating. The influence of the precoat type and conditioning, and effect of binder curing time were significantly highlighted. The use of a dry precoat benefited the adhesion bond strength up to around 50% relatively to the corresponding non-precoated combination. However, a decrement in the bond strength due to precoating of up to 28.7% was also observed. A statistical analysis using ANOVA did not illustrate any statistical significant effect of the aggregate type. The interaction effects analysis using ANOVA revealed the aggregate type interacting with precoat type to be the most influential interaction at level two. The precoat conditioning implication to the adhesion development rate, which influences the time for opening to traffic after construction, was illustrated. Insightful aspects on the compatibility between the binder type and precoat type and conditioning during the aggregate precoating practices and on the time for opening to traffic are highlighted. Finally, the repeatability analysis proved the BBS test to be a repeatable testing method with caution. Recommendations for further studies that could support the conclusions drawn in this study were provided. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Buigbare plaveiselontwerpers het 'n keuse van twee deklae: óf Asfalt of oppervlak seëls. Laasgenoemde word algemeen gebruik deur verskeie lande as hul voorkeur deklaag, veral die lande met beperkte aantal gemiddelde inwoners per vierkante kilometer. Verder, is die seëls geïdentifiseer as 'n doeltreffende koste-effektiewe deklaag tegniek. Oppervlakseëls in Nieu-Seeland, Suid-Afrika en Australië dek ongeveer 65%, 80% en 90% van hul padnetwerke onderskeidelik. Die seëls se voorkeur is te danke aan hul mededingende aanvanklike koste en eenvoudige vorm van die konstruksie. In Suid-Afrika wissel die seël se lewensverwagting tussen 8 en 12 jaar met 'n gemiddeld van 10 jaar. Dit is egter nie die geval van 'n aantal seëls wat in die winter gebou word nie, veral wanneer die aangetekende nagtemperatuur onder 10o C daal nie. Die dominante swigtingsmeganisme is stroping (klipverlies) kort na konstruksie. Hierdie klipverlies is gekoppel aan die power kleef-ontwikkeling van bitumen gedurende die winter. Ten einde die probleem van voortydige klipverlies aan te spreek het die behoefte vir die ontwikkeling van 'n robuuste toetsmetode ontstaan. Om hierdie rede het navorsers onlangs in die bitumenbedryf die “BBS toetsmetode” ontwikkel en is dié toetsmetode in hierdie studie gebruik. Hierdie studie beoog om by te dra tot die begrip van bindmiddel-klip kleefontwikkeling vir die winter seëls dmv die BBS toets. Die faktore, insluitend maar nie beperk tot bindmiddeltipe, voorafdekking (“PRECOAT”) -tipe en kondisionering, aggregaattipe en kuurtyd beïnvloed winter seëls se kleefeienskappe. 'n Eksperimentele matriks met drie tipes bindmiddels, twee tipes aggregate, vier verskillende voorafdekking-vloeistowwe, twee voorafdekking kondisionering en twee bindmiddel kuurtye is toe ontwikkel en ondersoek. Winter weer parameters wat kleefeienskappe beïnvloed is ook in ag geneem tydens die verloop van die ondersoek. Regdeur die studie is die prosedure AASHTO TP 91-11 gevolg, maar ten einde die beheer van die bindmiddel spuittemperatuur te verbeter, is ‘n nuwe metode vir warmspuit-bindmonsters voorbereiding ontwikkel as deel van hierdie studie. Die bevindinge toon dat daar 'n beduidende verskil tussen die kleefeienskappe van die warm aangewende bindmiddels (70/100 en S-E1) en die emulsie (SC-E1) is. In die meeste van die gevalle het die warmspuit-bindmiddels beter as emulsie gevaar. Daar is gevind dat die swigtingsmeganisme verbind word met die toestand van die voorafdekking. Die invloed van voorafdekkingtipe, kondisionering, en die effek van bindmiddelkuurtyd is duidelik uitgelig. Die gebruik van droë voorafdekking het die kleefkrag tot sowat 50% verhoog relatief tot die ooreenstemmende onbedekte klipkombinasie. Daar is egter ook ‘n verlaging van die kleefkrag weens voorafdekking gevind van tot so hoog soos 28,7 persent. Die statistiese ontleding met behulp van ANOVA het geen statisties beduidende effek van die verksillende aggregaattipe te vore gebring nie. Die interaksie-effek analise, met behulp van ANOVA, het wel die interaksie met voorafdekkingtipe met aggregaat die mees invloedryke bevestig. Die voorafdekking kondisioneering het ver rykende kleefkrag implikasies bloot gelê, wat die tyd vir die opening van die verkeer na konstruksie beïnvloed. Insigwekkende aspekte oor die versoenbaarheid tussen die bindmiddeltipe, voorafdekkingtipe, kondisionering, voorafdekkingpraktyk en tyd tot opening vir verkeer word uitgelig. Ten slotte, die herhaalbaarheidsanalise het die BBS toets as 'n herhaalbare toetsmetode met omsigtigheid bewys. Daar is aanbevelings tot verdere studies, wat uit die gevolgtrekking gekom het, gemaak.

M. Tech. (Civil Engineering, Faculty of Engineering and Technology), Vaal University of Technology) / Modified asphalt concrete is one of the important construction materials for flexible pavements. The addition of polymers and natural hydrocarbon modifiers to enhance the properties of asphalt concrete over a wide temperature range in paving applications has been the common practice. Currently these modified asphalt mixtures are relatively expensive. However, recycled polymers and rubber added to asphalt have also shown similar results in improving the performance of road pavements. In this study, an attempt has been made to use low density polyethylene (LDPE) obtained from plastic waste and crumb rubber obtained from worn out vehicle tyres. The aim was to optimise the proportions of LDPE in the bitumen binder using the ‘wet process’ and crumb rubber aggregates in the hot mix asphalt (HMA) using the ‘dry process’. The Marshall method of bituminous mix design was carried out for varying percentages of LDPE namely 2%, 4%, 6%, 8% and 10% by weight of bitumen binder and 1%, 2%, 3%, 4% and 5% crumb rubber by volume of the mineral aggregates. The characteristics of bitumen modified with LDPE were evaluated. The modified asphalt mix was also evaluated to determine the different mix characteristics. The results from laboratory studies in terms of the rheological properties of the LDPE modified bitumen binder showed an increase in viscosity, softening point and stiffness of the binder. The optimum Marshall stability values for HMA mixtures containing 2% crumb rubber tyre and 4% LDPE were found to be 30% higher than the conventional asphalt concrete mix. The wheel tracking test done at 50ºC was 9.81mm rut depth showing a good rutting resistance of the optimized mixture compared to the conventional asphalt mixes. The Modified Lottman test gave a Tensile Strength Ratio value of 0.979 which indicates a low degree of moisture susceptibility of the modified asphalt mix. The above results showed improved properties of the asphalt mixture. The economic assessment done using the present worth of costs indicated a reduction in maintenance cost due to the extended service life of the modified asphalt pavement.

<p>U disertaciji su prikazani rezultati sopstvenog eksperimentalnog istraživanja<br />izvr&scaron;enog na uzorcima pripremljenim sa različitim uče&scaron;ćem struganog asfalta (RAP)<br />i dodatnog - &quot;novog&quot; drobljenog kamenog agregata. Variranjem uče&scaron;ća struganog<br />asfalta i dodatnog drobljenog kamenog agregata i variranjem uče&scaron;ća oba veziva<br />omogućeno je praćenje uticaja sastava na mehaničke karakteristike me&scaron;avine.<br />Uticaj vrste i količine upotrebljenog veziva na mehaničke karakteristike nosećeg<br />sloja kolovoza sagledano je kroz variranje sadržaja cementa i bitumenske emulzije.<br />Predmet istraživanja je definisanje međusobne zavisnosti odnosno korelacije,<br />određenih mehaničkih karakteristika me&scaron;avine u funkciji vrste i količine<br />komponentnih materijala i veziva i ocena njihovih fundamentalnih mehaničkih<br />karakteristika.</p> / <p>In dissertation are resented results of own experimental research on<br />samples that have been prepared with different amount of reclaimed<br />asphalt (RAP) and the additional - &quot;new&quot; crushed stone aggregate. By<br />varying participation of reclaimed asphalt and additional crushed stone<br />and varying participation of both binders monitoring of the impact of the<br />composition on the mechanical properties of the mixture was enabled.<br />The influence of type and amount of binder on the mechanical properties<br />of the pavement base layer is seen through variation in the content of<br />cement and bitumen emulsion. The subject of the research is to define the<br />mutual dependence and correlation of certain mechanical characteristics<br />of the mixture as a function of the types and quantities of component<br />materials and binders and evaluation of their fundamental mechanical<br />properties.</p>

La formation des gisements métallogéniques en général et uranifères en particulier, dans les bassins paléoprotérozoïques, dépend de la migration des fluides riches en divers éléments (U, Cu, Fe, etc.). L’objet de cette thèse a été de définir le contexte tectonique, sédimentologique et diagénétique associées aux gisements bitume--‐uranium du bassin de Franceville. L’étude tectonique réalisée met en évidence des failles de transfert N180--‐170, héritées de la tectonique archéenne et des failles normales longitudinales N110--‐120. Ces deux familles de failles compartimentent le bassin de Franceville en plusieurs sous--‐bassins de subsidence variable. Les failles longitudinales N110--‐120° contrôlent la mise en place d’anticlinaux de mur et des synclinaux de toit synsédimentaires (i.e. discordances progressives). Les gisements d’uranium du bassin de Franceville, se localisent au niveau des anticlinaux de mur des failles normales. L’étude sédimentologique du bassin caractérise la distribution spatiale des paléoenvironnements de dépôt. Quatre grands environnements de dépôts sont respectivement mis en évidence : fluviatile (formation FA inferieur), deltaïque (formation FA moyen), tidal (formation FA Supérieur) et marin profond (formation FB). La distribution des facies sédimentaires à la transition FA--‐FB est responsable de la mise en place de barrières de perméabilité. Les barrières de perméabilité sont responsables de l’augmentation de la pression fluide, qui favorise la mise en place des structures de surpression fluide (dykes, stylolites, veines de quartz), au voisinage des anticlinaux de mur contrôlés par les failles normales. Les différences de pression dans le bassin favorisent la migration des fluides uranifères et des hydrocarbures, des zones profondes du bassin vers les anticlinaux de mur. Les structures de fracturation hydraulique vont contrôler la mise en place des bitumes et des minéralisations d’uranium associées. / Metallogenic deposits within paleproterozoic basins depend on generation and migration of fluids. The aim of this study is to provide a better understanding of tectonic, sedimentological and diagenetic setting of the uranium deposits in the Franceville basin and to characterize hydraulic fracturing impact on fluid migration processes in sandstone reservoirs.Tectonic study define the N180-170° transfer faults, associated with Archean tectonic and the N110-120° longitudinal normal faults. These two fault directions split the Franceville basin into small sub-basins. The longitudinal normal faults are associated with footwall anticlines and hanging wall synclines. The uranium deposits of Franceville basin are located in footwall anticlines of longitudinal normal faults.Sedimentological analysis allows to describe four depositional environments: Fluvial (lower FA), deltaic (middle FA), tidal (upper FA), and open marine environments (FB). Facies distribution in the FA-FB transition promotes the establishment of permeability barriers. These latter are responsible of the increase in fluid pressure and of the formation of fluid pressure structures (dykes, stylolites, quartz veins), in footwall anticlines of longitudinal normal faults. Increase in fluid pressure allows the migration of uranium-fluids, and hydrocarbon from the deep basin to the footwall anticline. Hydraulic fracturing processes lead the precipitation of uranium mineralization, associated with bitumen, in microfractures.

Tous les produits de construction ou les ouvrages qui sont en contact avec l’eau de pluie, sont susceptibles de relarguer des composants chimiques potentiellement dangereux pour la santé humaine et l’environnement. Actuellement, le relargage des substances dangereuses dans l’eau est évalué essentiellement par des méthodes expérimentales - généralement des essais de lixiviation réalisées à l’échelle du laboratoire. Par ailleurs, les impacts environnementaux des produits de construction et des bâtiments sont évalués par l’approche Analyse de Cycle de Vie (ACV), réalisées à partir de données propres aux fabricants et de données génériques existantes constituées en bases de données. Or, les émissions de polluants pendant la vie en oeuvre des produits de construction sont actuellement mal prises en compte dans ces mêmes bases de données existantes et dans les méthodes utilisées pour l’évaluation des performances environnementales des produits et des bâtiments.Dans ce contexte, les objectifs de ces travaux ont été : (i) de développer une méthodologie pour l’évaluation du comportement à la lixiviation de différentes matrices de produits de construction et (ii) d’intégrer les données de lixiviation dans les méthodes ACV à l’échelle du bâtiment. La méthodologie développée pour l’évaluation du comportement à la lixiviation des produits de construction est basée sur : (1) des essais de caractérisation à la lixiviation, selon les méthodes standardisées d’évaluation répondant au Règlement Produits de Construction (RPC), (2) la modélisation et la simulation des phénomènes couplés chimie-transport à l’échelle laboratoire et vraie grandeur et (3) l’intégration des données de lixiviation, obtenues par des simulations numériques en conditions d’exposition naturelle des produits de construction, dans les méthodes ACV, aux échelles produit et bâtiment.La méthodologie proposée a été appliquée et validée sur trois produits de construction : le bois traité CBA (Cuivre - Bore - Azole), la plaque fibrociment et la membrane bitumineuse. Les comportements à la lixiviation du bois traité CBA et de la plaque fibrociment a été simulé pour des conditions naturelles d’exposition à long terme, en utilisant le logiciel géochimique PHREEQC®. Les modèles chimiques développées permettent de considérer les matrices organiques et minérales et leurs interactions avec les polluants. Les phénomènes de transport des substances ont été également modélisés. Les modèles d’émission développés (couplage chimie-transport) permettent de simuler la lixiviation dynamique des produits considérés, pour différentes conditions d’exposition. Pour la membrane bitumineuse, seule la caractérisation expérimentale a été réalisée. Les données de lixiviation obtenues lors des simulations sur la durée de vie en oeuvre des produits ont été intégrées dans les inventaires respectifs du cycle de vie (ICV) des produits. Des méthodes d’impact spécifiques ont été utilisées en association avec les inventaires enrichis pour évaluer les impacts “pollution de l’eau”, “toxicité humaine” et “écotoxicité” des produits considérés. L’ACV d’une maison simplifiée a été réalisée en utilisant le logiciel ELODIE. La méthode d’évaluation à l’échelle bâtiment consiste à intégrer les nouvelles données construites sur la base de la méthodologie développée à l’échelle produit aux autres données d’ACV à l’échelle bâtiment. La méthodologie développée au cours de ces travaux permet donc l’intégration des données de lixiviation dans les outils ACV dédiés au bâtiment / Any construction product and building undergoing contact with water during its life cycle can release chemical compounds potentially hazardous for the human health and the environment. The release of dangerous substances is presently investigated especially by experimental approaches commonly by laboratory leaching tests while the environmental impacts of construction products and buildings are evaluated by a Life Cycle Assessment (LCA) approach. The dangerous substances release during use stage of construction products (leaching behaviour) is currently very poorly represented in the existing data bases and methods for environmental assessment of construction products and buildings.In this context, the main objectives of this study were: (i) to develop a methodology for the assessment of the leaching behaviour of various construction products and (ii) to integrate the leaching data in LCA approach at building scale. The methodology developed for the assessment of the leaching behaviour of construction products is based on: (1) characterisation leaching tests at lab scale, following the horizontal standardised assessment methods for harmonised approaches relating to dangerous substances under the Construction Products Regulation (CPR), (2) modelling and simulation of coupled chemical and transport phenomena at lab and field scale, and (3) utilisation of simulated leaching data for the construction products exposed in natural condition with the LCA method for the characterization of the hazardous effect during the use stage. The proposed methodology was applied and validated on three different classical construction products i.e. CBA (Copper-Boron-Azole) treated wood, fibre-cement sheets and bitumen membranes. The leaching behaviour of CBA treated wood and fibre-cement sheets was simulated over several years under natural exposure conditions, using the geochemical software PHREEQC. The chemical models consider both the mineral and the organic matrixes and their interaction with treatmentcompounds. Mass transfer and transport phenomena were modelled. The developed coupled chemical-transport models are able to represent the dynamic leaching behaviour of the respective products in various leaching conditions. For bitumen membranes only experimental characterisation was possible. The leaching data obtained by simulation over the whole use stage of the products were integrated in the life cycle inventory (LCI) and the relevant life cycle impact assessment (LCIA) methods were applied with the enriched inventory. A simplified single-family house was modelled using a software designed to evaluate the intrinsic environmental performances of a building over its entire life cycle. ELODIE software was used in this work. The building scale assessment methodology is based on coupling the methodology developed for the product scale with the Life Cycle Assessment (LCA) at building scale. This methodology allows a proper integration of leaching data in LCA tools and answers several technical questions raised in the field

La fatigue est un des principaux mécanismes de dégradation des chaussées. En laboratoire, la fatigue est simulée en utilisant des essais de chargement cyclique, généralement sans période de repos. L’évolution du module complexe (une propriété du matériau utilisée dans la caractérisation de la rigidité des matériaux viscoélastiques) est suivie de manière à caractériser l’endommagement. Son changement est généralement interprété comme étant dû au dommage, alors que d’autres phénomènes (se distinguant du dommage par leur réversibilité) apparaissent. Des effets transitoires, propres aux matériaux viscoélastiques, apparaissent lors des tout premiers cycles (2 ou 3) et produisent une erreur dans la détermination du module complexe. La non-linéarité (dépendance du module complexe avec le niveau de déformation) est caractérisée par une diminution réversible instantanée du module et une augmentation de l’angle de phase qui est observée avec l’augmentation de l’amplitude de déformation. De plus, pendant le chargement, de l’énergie mécanique est dissipée en raison du caractère visqueux du comportement du matériau. Cette énergie se transforme principalement en chaleur ce qui induit une augmentation de température. Cela produit une diminution de module liée à cet auto-échauffement. Quand le matériau revient à la température initiale, le module initial est alors retrouvé. La partie restante du changement de module peut être expliquée, d’une part par un autre phénomène réversible, appelé dans la littérature « thixotropie », et d’autre part par le dommage « réel », qui est irréversible. Cette thèse explore ces phénomènes dans les bitumes, mastics (bitume mélangé avec des particules fines, dont le diamètre est inférieur à 80μm) et enrobés bitumineux. Un chapitre (sur la nonlinearité) présente des essais de « balayage d’amplitude de déformation » avec augmentation ou/et diminution des amplitudes sont présentés. Un autre se concentre sur l’auto-échauffement. Il comprend une proposition de procédures de modélisation dont les résultats sont comparés avec des résultats des cycles initiaux d’essais de fatigue. Finalement, un chapitre est dédié à l’analyse du module complexe mesuré pendant le chargement et les phases de repos. Des essais de chargement et repos ont été réalisés sur bitume (où le phénomène de thixotropie est supposé avoir lieu) et mastic, de manière à déterminer l’effet de chacun des phénomènes identifiés sur l’évolution du module complexe des matériaux testés. Les résultats de l’étude sur la nonlinearité suggèrent que son effet vient principalement du comportement non linéaire du bitume, qui est déformé de manière très non-homogène dans les enrobés bitumineux. Il est démontré qu’un modèle de calcul thermomécanique simplifié de l’échauffement local, ne considérant aucune diffusion de chaleur, peut expliquer le changement initial de module complexe observé au cours des essais cycliques sur enrobés. Néanmoins, la modélisation de la diffusion de chaleur a démontré que cette diffusion est excessivement rapide. Cela indique que la distribution de l’augmentation de température nécessaire pour expliquer complètement le module complexe observé ne peut pas être atteinte. Un autre phénomène réversible, qui a des effets sur le module complexe similaires à ceux d’un changement de température, doit donc avoir lieu. Ce phénomène est considéré être de la thixotropie. Finalement, à partir des essais de chargement et repos, il est démontré qu’une partie majeure du changement de module complexe au cours des essais cycliques vient des processus réversibles. Le dommage se cumule de manière approximativement linéaire par rapport au nombre de cycles. Le phénomène de thixotropie semble partager la même direction sur l’espace complexe que la nonlinéarité. Cela indique que les deux phénomènes sont possiblement liés par la même origine microstructurelle. Des travaux supplémentaires sur le phénomène de thixotropie sont nécessaires. / Fatigue is a main pavement distress. In laboratory, fatigue is simulated using cyclic loading tests, usually without rest periods. Complex modulus (a material stiffness property used in viscoelastic materials characterisation) evolution is monitored, in order to characterise damage evolution. Its change is generally interpreted as damage, whereas other phenomena (distinguishable from damage by their reversibility) occur. Transient effects, proper to viscoelastic materials, occur during the very initial cycles (2 or 3) and induce an error in the measurement of complex modulus. Nonlinearity (strain-dependence of the material’s mechanical behaviour) is characterised by an instantaneous reversible modulus decrease and phase angle increase observed when strain amplitude increases. Moreover, during loading, mechanical energy is dissipated due to the viscous aspect of material behaviour. This energy turns mainly into heat and produces a temperature increase. This produces a modulus decrease due to self-heating. When the material is allowed to cool back to its initial temperature, initial modulus is recovered. The remaining stiffness change can be explained partly by another reversible phenomenon, called in the literature “thixotropy”, and, then, by the “real” damage, which is irreversible. This thesis investigates these phenomena in bitumen, mastic (bitumen mixed with fine particles, whose diameter is smaller than 80μm) and bituminous mixtures. One chapter (on nonlinearity) presents increasing and/or decreasing strain amplitude sweep tests. Another one focuses on selfheating. It includes a proposition of modelling procedures whose results are compared with the initial cycles from fatigue tests. Finally, a chapter is dedicated to the analysis of the measured complex modulus during both loading and rest periods. Loading and rest periods tests were performed on bitumen (where the phenomenon of thixotropy is supposed to happen) and mastic in order to determine the effect of each of the identified phenomena on the complex modulus evolution of the tested materials. Results from the nonlinearity investigation suggest that its effect comes primarily from the nonlinear behaviour of the bitumen, which is very non-homogeneously strained in the bituminous mixtures. It was demonstrated that a simplified thermomechanical model for the calculation of local selfheating (non-uniform temperature increase distribution), considering no heat diffusion, could explain the initial complex modulus change observed during cyclic tests on bituminous mixtures. However, heat diffusion modelling demonstrated that this diffusion is excessively fast. This indicates that the temperature increase distribution necessary to completely explain the observed complex modulus decrease cannot be reached. Another reversible phenomenon, which has effects on complex modulus similar to the ones of a temperature change, needs to occur. That phenomenon is hypothesised as thixotropy. Finally, from the loading and rest periods tests, it was demonstrated that a major part of the complex modulus change during cyclic loading comes from the reversible processes. Damage was xivfound to cumulate in an approximately linear rate with respect to the number of cycles. The thixotropy phenomenon seems to share the same direction in complex space as the one of nonlinearity. This indicates that both phenomena are possibly linked by the same microstructural origin. Further research on the thixotropy phenomenon is needed.

The Diploma thesis is focus on polymer modified bitumen for warm mix asphalt. The theoretical part of the thesis describes additives which influence the properties of bitumen for their use and reduction of production and service temperatures. Further, the theoretical part describes the conclusions from the researches. This part also describes empirical and functional tests of bituminous binders. The practical part presents the results of individual tests. Tests were performed on samples of non-aged, aged by RTFOT and RTFOT + PAV methods. The results of the work and the assessment of the suitability of bituminous binders are summarized at the end of the thesis.

The diploma thesis is focused on polymer modified binders with different polymer doses. The theoretical part describes the history of the use of bitumen, the extraction of bitumen from oil and behavious of the polymer type SBS/SB, which is used in the diploma thesis on modified binders. Further, the theoretical part describes the empirical and functional tests of bitumen binders. In the practical part the results of indidual tests are presented and compared with the standard ČSN 65 7222-1. At the end of the diploma thesis are summarized results of work and evaluation of binders with the best achieved properties.