Fissuration et autoréparation des liants bitumineux : apport de l'essai de rupture locale répétée sur bitume

par Samuel Maillard

Thèse de doctorat en Génie civil. Mécanique des matériaux

Sous la direction de Christian Such.

Soutenue en 2005

à Nantes , dans le cadre de École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes) , en partenariat avec École centrale de Nantes (1991-....) (autre partenaire) .

mots clés

• Matériaux bitumineux
• Matériaux -- Fissuration -- Matériaux -- Fissuration
• Liants

Résumé

Le passage répété des poids lourds provoque un endommagement par fatigue des chaussées qui se traduit par la fissuration du film de bitume liant les granulats. Cependant les durées de vie observées sur le terrain sont supérieures à celles estimées lors d’essais continus en laboratoire : sur chaussée, l’intervalle de temps séparant chaque essieu permet au bitume de s’autoréparer. Afin de mieux caractériser le comportement à la rupture et à l’autoréparation des bitumes, nous avons développé un essai de Rupture Locale Répétée. Il permet d’appliquer des phases d’étirement suivies de périodes de repos à un film mince de bitume pris entre deux protubérances en acier simulant deux agrégats. Les conditions d’ouverture et de fermeture d’une fissure à l’intérieur du film de liant sont évaluées pour une large plage de température et de vitesse de déformation. La rigidité de l’éprouvette est caractéristique de sa géométrie et des propriétés du matériau. Les chutes brutales de la force accompagnées d’une émission acoustique sont ainsi assimilées à la propagation de la fissure. Les propriétés à la rupture (ductile/fragile, adhésive/cohésive, taux de restitution d’énergie) sont définies ; la taille de la fissure peut être estimée via l’examen des surfaces de rupture et d’une modélisation prenant en compte la géométrie de l’éprouvette et le comportement rhéologique du bitume. Les propriétés d’autoréparation sont évaluées sous chargement répété en suivant l’évolution de la rigidité de l’éprouvette et des propriétés d’un signal ultrason la traversant. L’approche complète est finalement appliquée à différents types de bitume.

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