Structure des asphaltènes par DRX

Considérés comme impliqués dans le comportement mécanique des bitumes, les asphaltènes sont systématiquement quantifiés au moyen d’une précipitation au n-heptane selon une norme française [NF T 60-115, 2001]. Bien que cette donnée n’entre pas dans les critères de spécifications des bitumes, elle fait habituellement partie de leur carte d’identité.

Selon YEN [Yen et al, 1961], les asphaltènes sont des mélanges de molécules ayant des structures similaires mais des masses moléculaires très variables. L'étude avait pour objectif de mettre en évidence ces structures et de les caractériser à l'aide d'analyses par DRX. Cette technique permet de classer, à travers les asphaltènes, des bitumes routiers selon un critère d'aromaticité.

Cette étude est fondée sur la méthode développée par YEN [Yen et Dickie, 1967] et reprise par l'Institut Français du Pétrole [Bonnot ,1980].

La diffractométrie des rayons X permet d’établir des spectres de diffraction dont l’intensité des raies est en fonction de l'angle de diffraction. L’'exploitation de la forme et de la position des pics permet d'obtenir un certain nombre de paramètres structuraux.

Les spectres expérimentaux obtenues sont caractéristiques de corps amorphes et présentent deux bandes plus ou moins imbriquées. La première est caractéristique des chaînes aliphatiques et la seconde de la fraction aromatique.

Chaque courbe expérimentale est la somme de la diffusion cohérente, représentative de la structure et des effets de l'adsorption, de la polarisation, et de la diffusion incohérente ou effet Compton. A partir de ces courbes et après une "déconvolution" des 2 bandes, il a été possible de déterminer [Millet et Platret, 1984] :

•  le facteur d'aromaticité ;

• la distance entre les feuillets aromatiques ;

• la distance inter-chaîne aliphatique ;

• l'épaisseur de l'unité structurale perpendiculaire aux feuillets ;

• le nombre moyen de feuillets aromatiques par unité structurale.