Estimation of compaction of bituminous mixtures at microwave frequencies

This study is the beginning of a thesis dealing with the ability of electromagnetic methods based on waves propagation, to replace nuclear ones for measuring the compaction of bituminous mixtures. We study here the permittivity variation in function of compaction level of bituminous samples. For one part, a network analyzer with cylindrical cavities is used to obtain the permittivities of dry bituminous mixtures. These measurements are made with a controlled compaction between 0.88 and 0.96. For another part, each bituminous mixtures component (aggregates, binder, filler, air), their respective permittivity and their concentration are taken account in a permittivity model, based on the complex refractive index model (CRIM). The measurements of the mixtures are presented, discussed, and compared to their corresponding CRIM model. Further works are planned to improve the measurements quality. Résumé Des mesures réalisées à l'aide d'un analyseur de réseau et d'une cavité cylindrique sont effectuées sur des échantillons de bétons bitumineux, pour des compacités souhaitées allant de 0.88 à 0.96. Trois fréquences de résonance, variables selon les échantillons sont étudiées. Chaque constituant (granulats, liant bitumineux, filler), leur proportion et leur nature sont mesurés et pris en compte pour élaborer un modèle de permittivitté basé sur le modèle de CRIM (Complex Refractive Index Model). On note une faible influence de la fréquence de mesure, et une augmentation quasi-linéaire de la permittivité réelle avec la compacité. Ce travail initié en juillet 2008, est le début d'une thèse portant sur l'évaluation des méthodes basées sur la propagation des ondes électromagnétiques, pour remplacer les méthodes nucléaires, et de leur capacité à déterminer la compacité des enrobés bitumineux.