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CONFIDENTIAL. This document contains trade secret information. Disclosure, use or reproduction outside Cargill or inside Cargill, to or by those employees who do not have a need to know is prohibited except as authorized by Cargill in writing. © 2015 Cargill, Incorporated. All rights reserved. www.cargill.com Hassan Tabatabaee, Ph.D. Yvonnick Brion Hans Moolenaar Cargill Industrial Specialties Anova Régénération Evaluation March 15, 2017 Paris, France

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Page 1: Anova Régénération Evaluation©e... · Améliorer la Maniabilité et Réduire la ... Anova 1501 WMA Durabilité et résistance à la fissuration Anova 1817 Rejuvenator. Additif

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Cargill, to or by those employees who do not have a need to know is prohibited except as authorized by Cargill in writing.

© 2015 Cargill, Incorporated. All rights reserved.www.cargill.com

Hassan Tabatabaee, Ph.D.

Yvonnick Brion

Hans MoolenaarCargill Industrial Specialties

Anova

Régénération

Evaluation

March 15, 2017

Paris, France

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Role de Cargill dans l’industrie du bitume• Cargill est un grand fournisseur de

produits pour l’agriculture,

l’alimentaire,le financement et les

marchés bio-industriels

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Agenda

•Définition de “Régénération”

•Evaluation analytique à l’échelle moléculaire

•Evaluation rhéologique du bitume

•Performances “équilibrées” de l’enrobé

•Conclusions

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Domaines d’emploi

7

Améliorer la

Maniabilité

et

Réduire la

Température

Faible

% AE

Fort

% AE

Enrobés

tièdes

Additif

Régénérant

Pas de fumées derrière

le finisseur!

Anova 1501 WMA

Durabilité et résistance

à la fissuration

Anova 1817

Rejuvenator

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Additif retenu dans cette présentation

Le régénérant Anova :

Description Point Eclair Viscosité à 60°C

Anova 1817(régénérant végétal)

>290°C 28.5 mPa.s

TFOT TFOT Visc Ratio

<1% 1.1

7

Régénérant Anova : applications

High RAP HMA/WMA

Rejuvenating Emulsions

Surface Treatment

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Définitions

Trois grands mécanismes pour traiter le bitume vieilli sontenvisagés:

1. Ramollisseur soluble:

Augmente le pouvoir solvant et agit comme diluant

2. Compatibilisant:

Interrompt les associations entre asphaltènes

3. “Non-balancing” ramollisseur:

Faible viscosité de la fraction générique “saturé” (SARA)

• “Régénération” est inexacte, mais un terme populaire.

• Un bon régénérant modifie l’impact de vieillissement sur les

performances du bitume, les propriétés et la durabilité.

• Besoin d’amélioter l’aspect économique en étant capable de

recycler à fort taux de AE !

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0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

SA

RA

Fra

cti

on

s

40hr PAV 40hr PAV + Anova™

Régénération des fractions bitume

Thin Layer Chromatography (TLC) using an Iatroscan 6

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

SA

RA

Fra

ctio

ns

Unaged 40hr PAV

Aging Rejuvenation

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Inversion de phase du bitume vieilliMicroscopie

(Image from Pauli et. al., 2014)

Au

gm

en

tatio

n d

es

pa

raffin

es

Extracted RAP 3x PAV

Bitume vieilli

Après

régénération

Au

gm

en

tatio

n %

as

ph

altè

ne

se

t de

l’ind

ice

co

lloid

al

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Opposition au vieillissement Balance

Compositiongénérique

IC=𝐴𝑠𝑝ℎ𝑎𝑙𝑡𝑒𝑛𝑒𝑠+𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟é𝑠

𝐴𝑟𝑜𝑚𝑎𝑡𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠+𝑅𝑒𝑠𝑖𝑛𝑒𝑠

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

RAP Rej RAP RAP2xPAV

Rej RAP2xPAV

Indice d’instabilité colloidal

0.15

0.16

AE récupéré> RTFO > 1x PAV > 2xPAV

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Ramollissement vs. Régénération

• Reduire le module/la viscosité

• Rétablir l’équilibre des groupes génériques

• Rétablir l’indice de stabilité colloidal

• Réduire la fragilité à froid / fissuration

• Rétablir l’aptitude à l’autoréparation

• Egaler ou améliorer le comportement au vieillissement

vs le liant originel

Ramollissement

ratio

n

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Bitume:

Evaluation rhéologique du

“Bitume régénéré”

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Le % d’AE autorisé est souvent établi en référence avec

une loi de mélange selon le PG, B&A et la pénétrabilité.

RAP Blend Charts

Extraction &

Recovery

High and Low

Temperature

Penetration

Softening Point FRAASS

Aging

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Performance de l’enrobé:

Compromis entre

fissuration et ornièrage

9

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• Le BBR a montré que le régérant améliore

significativemeny la résistance à la fatigue.

• L’enrobé régénéré répond aisémént aux

exigences demandées.

• L’enrobé régénéré avec un bitume mou

ne répond pas aux specs de

l’ornièrage.

Ornièrage vs. Fatigue #1

Rejuvenated 67% RAP

Pen 70-100 + RejPen 70-100 + Rej

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Fracture Energy

Ornièrage vs. Fatigue #2

Rejuvenated 100% RAP

Permanent Deformation

• HMA composé uniquement d’AE et de

régénérant.

• Le régénérant agit suffisammant pour

atteindre +500 J/m2 d’énergie d

efracture.

• Aucun phénomène d’ornièrage observé.

Consider Aging

Conditioning

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Ornièrage vs. Fatigue #3

100% Recycled Mix in

Netherlands

• HMA recyclé à partir de 100% d’AE et

76% de liant résiduel.

• Bon compromis entre fatigue et ornièrage.

• Excellentes résistance à l’ornièrage et le

désenrobage.

Test Standard Property Measured Result Specification

NEN-EN12697-12 Moisture Resistance TSR = 90% Tensile Strength Ratio (TSR) > 80%

NEN-EN12697-25 Rutting Fc = 0.20 µm/m/cycle < 0.2-1.4 µm/m/cycle

NEN-EN12697-26 Stiffness 7.4 GPa 4.5 – 11.0 GPa at 20°C, 8 Hz

NEN-EN12697-24 Fatigue ε6 = 108 µm/m >80-100 µm/m

www.pavetest.com

• Pas de problème de compacité : 100% d’AE des chaussées

rénovées en NL à 120°C.

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ConclusionsRAMOLLISSEMENTVS. REGENERATION

• La “régénération” demande simultanément un ramollissement et

un rééquilibre chimique des groupes génériques du bitume pour

différer l’oxydation (vieillissement)

• La “régénération” améliora la résistance à la fissuration et la

durabilité, sans engendrer des phénomènes d’exsudation ou

d’ornièrage.

• Le régénérant améliora les performances aux basses

températures et températures de service.

E26

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Additional Resources

REFERENCES:

• Tabatabaee, H.A. and Kurth, T.L., “Rejuvenation vs. Softening: Reversal

of the Impact of Aging on Asphalt Thermo-Rheological and Damage

Resistance Properties,” Proceedings of the International Society for

Asphalt Pavers, 2016, Jackson, WY, USA.

• Tabatabaee, H.A. and Kurth, T.L., “Critical Comparison Of Asphalt

Recycling Agents From Bio-based and Petroleum Sources,” Proceedings

of the 22° Encandro de Asfalto, 2016, Rio de Janeiro, Brazil.

• Tabatabaee, H.A. and Kurth, T.L., “Analytical Investigation of the impact

of a novel bio-based recycling agent on the colloidal stability of aged

bitumen,” Proceedings of EATA 2017, Switzerland.

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31% RAP + Anova™40% RAP + Anova™ 45% RAP + Anova™

50% RAP + Anova™ 67% RAP + Anova™ 100% RAP + Anova™

Hassan Tabatabaee, Ph.D.

[email protected]

Hans Moolenaar

[email protected]