Module de rigidité et comportement en fatigue des enrobés bitumineux : expérimentations et nouvelles perspectives d'analyse

Stiffness modulus and fatigue behaviour : experimentation and future analysis prospects

• Auteur / Autrice : Chantal de La Roche
• Direction : Hervé Di Benedetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, sols, structures
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thixotropie

Thermographie

Fatigue

Propriétés mécaniques

Matériaux bitumineux

Résumé

La connaissance du module de rigidité et du comportement en fatigue des enrobés bitumineux conditionne le dimensionnement des chaussées. Une campagne expérimentale de mesure du module complexe est réalisée selon trois procédures : les essais en cisaillement mettent en évidence un domaine linéaire réduit. Dans ce domaine, la comparaison d’essais en flexion et en traction compression confirme le caractère intrinsèque du module complexe. Les essais en flexion et en cisaillement permettent de caler le modèle rhéologique de Huet-Sayegh qui est ensuite utilisé pour caractériser le comportement du matériau à l’état vierge. Le phénomène de fatigue, traditionnellement décrit en laboratoire par la perte de rigidité d’une éprouvette met en réalité en jeu des mécanismes complexes et simultanés. L’augmentation de température de l’éprouvette par dissipation visqueuse au cours d’essais de fatigue continus est mise en évidence expérimentalement. Une modélisation thermomécanique supposant la transformation en chaleur de l’énergie visqueuse dissipée, permet de quantifier les conséquences de cet échauffement sur la chute de rigidité en cours d’essai et confirme l’intérêt des essais discontinus pour en limiter les effets. Une campagne expérimentale d’essais de fatigue discontinus en cisaillement avec mesure du module complexe au cours des temps de repos, à l’aide d’une procédure d’essai originale, est réalisée. Elle montre que pendant une grande partie de l’essai, l’évolution du module complexe est entièrement située sur la courbe de Black (norme de module en fonction de l’angle de phase) du matériau vierge. Cette phase d’essai est donc liée à un effet bitume (diminution de module se traduisant de la même façon qu’une augmentation de température ou une diminution de fréquence), qui pourrait être de la thixotropie. Ce phénomène, réversible dans cette phase, explique en partie les différences de durées de vie observées entre essais continus et discontinus. Il apporte un éclairage nouveau sur l’autoréparation et les analyses usuelles des essais de fatigue.