Comportement en fatigue des enrobés bitumeux

= Fatigue behaviour of. Bituminous mixtures

• Auteur / Autrice : Mohammad Ali Ashayer Soltani
• Direction : Hervé Di Benedetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance des matériaux

Thixotropie

Bitume

Matériaux bitumineux

Résumé

Ce travail sur le comportement en fatigue des enrobés bitumineux a été réalisé au Département Génie Civil et Bâtiment de l’Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (E. N. T. P. E), et s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec les sociétés ELF ANTAR FRANCE et CECA. Après une partie bibliographique, on présente la mise au point d’un essai homogène que nous avons adapté pour l’étude de la fatigue des enrobés. L’essai est réalisé à température régulée sur éprouvette cylindrique en traction compression alternées. L’essai peut être effectué en mode de contrainte ou de déformation. On propose une procédure pour le calcul du taux d’endommagement par cycle de chargement. Ce calcul tient compte de la non-linéarité de l’endommagement avec le nombre de cycles et corrige l’influence des phénomènes parasites qui apparaissent lors des essais de fatigue sur les enrobés. A partir des résultats expérimentaux obtenus, on a pu vérifier (pour la première fois à notre connaissance) que le comportement en fatigue des enrobés bitumineux est indépendant du mode de sollicitation (déformation ou contrainte). Deux compacités différentes, trois températures et quatre types de liant ont été utilisés pour vérifier et valider la procédure du calcul du taux d’endommagement proposée. Les résultats obtenus montrent une très faible dispersion, incomparable à celle des essais classiques de fatigue sur les enrobés. La méthode proposée présente de bonnes performances pour classer diverses formulations vis-à-vis de leur résistance à la fatigue. La durée d’un essai est limitée à huit heures et le nombre d’essais nécessaires pour caractériser une formulation d’enrobé ne dépasse pas la dizaine. Une discussion sur certains aspects liés à la fatigue des enrobés (échauffement, refroidissement, thixotropie, diminution du taux d’endommagement avec le nombre de cycles, non homogénéité de l’essai, etc. ) est également proposée. Notre analyse et nos résultats mettent en cause les essais non homogènes et le critère classique de durée de vie (division par deux du module initial) pour caractériser la fatigue des enrobés. Par conséquent, nous pensons que les normes en vigueur concernant la fatigue des enrobés nécessitent d’être revues.

This work on the fatigue behaviour of the bitumen mixes was achieved at the Département Génie Civil et Bâtiment of the Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (E. N. T. P. E), and lies within the scope of a collaboration with the companies ELF ANTAR FRANCE and CECA. After a bibliographical part we present the perfecting of a homogeneous test which we adapted for the study of the fatigue of the bituminous mix. The test is carried out at temperature controlled on cylindrical samples in alternate traction compression. The test can be carried out in deformation or stress control. We propose a procedure for the calculation of the rate of damage per cycle of loading. This calculation takes account of the non-linearity of the damage with the number of cycles and corrects the influence of the parasitic phenomena which appear during the fatigue tests on the bituminous mix. From the experimental results obtained we could check (for the first time to our knowledge) that the fatigue behaviour of the bitumen binders is independent of the mode of loading (strain or stress). Two different densities, three temperatures and four types of binder were used to check and validate the procedure of the calculation of the rate of damage suggested. The results obtained show a very weak dispersion, incomparable with that of the standard tests of fatigue on the bituminous mix. The method suggested presents good performances to classify various formulations with respect to their fatigue resistance. The duration of a test is limited to eight hours and the number of tests necessary to characterize a formulation of bituminous mix does not exceed ten. A discussion on certain aspects related to the fatigue of the bituminous mix (heating, cooling, thixotropy, reduction in the rate of damage with the number of cycles, non- homogeneity of the test, etc. ) is also proposed. Our analysis and our results blame the non-homogeneous tests and the traditional criterion of fatigue life (division by two of the initial module) to characterize the fatigue of the bituminous mix. Consequently, we think that the standards in use concerning the fatigue of the bituminous mix require to be re-examined.