Répartition en tailles moléculaires des bitumes par GPC

La GPC est classiquement utilisée pour séparer les molécules d’un mélange en fonction de leur taille. Toutefois, lorsque cette technique est appliquée à l’analyse de solutions contenant des espèces susceptibles de se dissocier (ce qui est le cas des asphaltènes), le chromatogramme que l’on obtient ne s’interprète plus aussi facilement en termes de distribution en taille moléculaire. Une application particulière de la GPC, développée au LCPC par Brûlé [Brûle et al, 1987], est utilisée pour étudier la structure colloïdale des bitumes. Cette application de la GPC permet d’approcher l’image de leur structure colloïdale (figure 3). Pour cela, afin de limiter la rupture des liaisons intermoléculaires par solvatation, les bitumes sont analysés à des concentrations et à des débits d'éluant élevés.

Ainsi, dans les conditions de GPC dite "ultra-rapide", la présence d’une population de très fortes tailles est le signe d’un bitume constitué d’entités fortement associées. Cette population est détectée sur le chromatogramme par la présence d’un pic que l’on appelle pic d’interaction au volume d’exclusion de la colonne et dont la surface dépend de la concentration en agglomérats.

 La GPC "ultra-rapide" appliquée aux bitumes permet de définir un classement en trois types de structure selon que le bitume est constitué d’une, deux ou trois populations. Compte tenu de la diversité et du grand nombre d’échantillons, cette technique a montré que des bitumes appartenant à une même classe ne présentent pas les mêmes quantités d’associations moléculaires. De plus, il s’avère que les informations données par cette méthode n’ont qu’une valeur comparative et le classement obtenu a toujours été en accord avec d’autres, comme le classement par les modules complexes. La GPC "ultra-rapide" est donc suffisamment précise pour classer les bitumes du point de vue de leur structure mais ce n’est qu’en association avec d’autres paramètres que l’on peut dégager des tendances sur le comportement du liant dans l’enrobé. Une étude a montré que la rhéologie des bitumes était conditionnée à la fois par leur teneur en asphaltènes et par l’intensité des interactions existant au sein du bitume [Brûle et al, 1987]. En effet, la quantité d’asphaltènes n’étant pas directement reliée à la surface du pic d’interaction, une régression multiple à deux variables a permis d’établir une relation linéaire entre l’écart type du spectre de relaxation, la teneur en asphaltènes et l’intensité d’absorption de la population qui élue sous le pic d’interaction selon le modèle suivant :