La norme européenne "EN 1427 Bitumes et liants bitumineux - Détermination du point de ramollissement - Méthode anneau et bille" décrit une méthode d'essai permettant de déterminer le point de ramollissement du bitume et des liants bitumineux dans la plage de 28 degrés à 150 degrés.
La transition des thermomètres à mercure aux appareils électroniques de mesure de la température a révélé que la définition de la température dans le thermomètre à mercure n'était pas suffisamment sensible pour permettre un transfert précis et impartial vers les appareils électroniques. Les points de ramollissement des anneaux et des billes supérieurs à 100 degrés doivent être pris en compte car les conditions peuvent avoir changé entre l'application précédente et l'équipement de test actuel. En dessous d'environ 100 degrés, la différence de température entre le thermomètre électronique et le thermomètre à tige de mercure est acceptable par rapport à la répétabilité de ces méthodes de test.
La méthode d'essai décrite est également valable pour les liants bitumineux récupérés à partir d'enrobés bitumineux, par exemple par extraction.
L'utilisation de cette norme peut impliquer des matières, des processus et des équipements dangereux. Cette norme n'est pas destinée à résoudre tous les problèmes de sécurité liés à son utilisation. Il est de la responsabilité de l'utilisateur d'établir des pratiques de sécurité et de santé appropriées et de déterminer l'applicabilité des limitations réglementaires avant de tenter d'utiliser cette norme.
Le bitume est un matériau complexe qui n’a pas de point de fusion distinct. À mesure que la température augmente, le bitume se ramollit progressivement et sa viscosité diminue, d'où la définition du point de ramollissement. Le point de ramollissement du bitume est la température à laquelle le bitume ramollit au-delà d'une douceur arbitraire et peut être déterminé par des tests de point de ramollissement.
La méthode de laboratoire pour mesurer le point de ramollissement est le test à l’anneau et à la bille. Dans ce test, l’échantillon de bitume est placé dans deux anneaux en laiton sur lesquels sont placées des billes d’acier. Le système est placé dans un bain-marie et chauffé. La température à laquelle une bille d'acier recouverte de bitume touche le fond d'un récipient en verre est appelée température de ramollissement.
Le point de ramollissement de l'asphalte naturel lisse, du bitume routier, du bitume de charbon et du bitume soufflé peut être mesuré à l'aide d'un appareil à anneaux et à billes. Le bitume dur et le bitume oxydé (soufflé) sont déterminés par des tests de point de ramollissement et de pénétration. En général, plus le point de ramollissement est élevé, plus la sensibilité à la température est faible. Autrement dit, la résistance thermique est plus élevée.
Les tests de point de ramollissement spécifient le bitume en fonction de sa résistance à la température, ce qui indique un liant bitumineux approprié dans les conditions météorologiques souhaitées lors de la construction de routes. Dans les régions où le temps est chaud, le bitume doit être plus résistant aux températures élevées, c'est pourquoi un bitume avec un point de ramollissement plus élevé est utilisé. Autrement dit, la valeur du point de ramollissement doit être supérieure à la température de la chaussée, sinon le bitume contenu dans la couche deviendra mou et collant. En revanche, le bitume résistant aux basses températures est utilisé dans les climats tempérés à froids.
Concernant la relation entre la pénétration du bitume et son point de ramollissement : en général, le point de ramollissement des bitumes à pénétration et à viscosité élevée diminue lorsque la pénétration augmente. En effet, un bitume plus mou fond progressivement à des températures plus basses et présente une résistance thermique moindre. Le point de ramollissement augmente également avec la viscosité. Cela signifie qu'un bitume visqueux commence à ramollir à des températures plus élevées. Par conséquent, la sensibilité à la température diminue avec l'augmentation de la viscosité. Dans le cas du bitume oxydé (soufflé), il n'existe pas de relation claire entre le point de ramollissement et le grade de pénétration. Cela dépend directement du procédé de fabrication. Pour ce type de bitume, le point de ramollissement est supérieur à celui des bitumes à viscosité élevée et des bitumes à pénétration élevée. De ce fait, le bitume oxydé est moins sensible à la température que les bitumes à pénétration élevée et les bitumes à viscosité élevée.
L'appareil à anneaux et à billes se compose de : deux billes d'acier, deux anneaux en laiton, un récipient en verre, un thermomètre, des bases de maintien d'anneau (support) et un élément chauffant.
Lors de la préparation de l'échantillon, l'échantillon de bitume est chauffé à une température de 75 à 100 degrés jusqu'à ce que le bitume devienne complètement liquide. Un mélange en proportions égales de glycérine et de dextrine est préparé. Ensuite, la surface de la plaque de métal ou de verre est recouverte. Cela évite que le bitume ne colle à la plaque. Les anneaux sont chauffés à peu près à la même température que le bitume fondu. Il est déposé sur la plaque enduite d'un mélange de glycérine et de dextrine. Le bitume chauffé est versé doucement dans chaque anneau, légèrement au-dessus du volume des anneaux, et laissé refroidir à température ambiante. Une fois les éprouvettes refroidies, l'excès de bitume peut être retiré à l'aide d'un couteau légèrement chauffé.
Ensuite, le bain-marie est rempli d'eau distillée bouillie à 5 degrés. Des anneaux remplis de bitume sont fixés sur le cadre support et placés dans un bain-marie à 15 degrés pendant 5 minutes. Les billes d'acier sont refroidies à une température de 5 degrés. Une bille d'acier est placée au-dessus des anneaux fixés au support. Cet appareil est placé dans un bécher rempli d'eau distillée. Le niveau d'eau doit être au moins 50 mm plus haut que la surface supérieure du ballon. Le bécher est placé sur le radiateur et l'agitateur et le thermomètre sont réglés. Le bécher est chauffé à une vitesse constante de 5 plus/moins 0,5 degrés/minute. Le chauffage se poursuit jusqu'à ce que le bitume ramollisse et commence à descendre sous l'effet du poids de la balle. La température de chaque bille issue du thermomètre est enregistrée dès qu'elle touche le fond de l'assiette. La valeur moyenne du point de ramollissement de deux billes est le point de ramollissement du bitume.
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