Étude de la fissuration et de la fatigue des enrobés bitumineux

= Study of cracking and fatigue of bituminous mixtures

• Auteur / Autrice : Mai Lan Nguyen
• Direction : Hervé Di Benedetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire génie civil et bâtiment (Vaulx-en-Velin, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Flexion (mécanique)

Matériaux -- Fatigue

Viscoélasticité

Matériaux -- Fissuration

Matériaux bitumineux

Génie civil

Matériaux

Résumé

Au cours de cette thèse, différents domaines du comportement thermomécanique des enrobés bitumineux ont été étudiés, parmi lesquels le comportement en petites déformations – viscoélastique linéaire (VEL), le comportement en fatigue et le comportement à la fissuration. Dans le domaine de comportement VEL, le module complexe d’un enrobé bitumineux a été mesurée sur une large gamme de températures et de fréquences. Le principe de superposition temps – température (PSTT) dans le domaine VEL a été vérifié pour les matériaux considérés. Le modèle 2S2P1D a été utilisé pour simuler le comportement VEL des mélanges bitumineux. Ensuite le comportement à la fatigue d’enrobés semi-tièdes a été étudié. Les résultats ont montré que les caractéristiques à la fatigue de cette nouvelle génération d’enrobés sont comparables à celles de l’enrobé à chaud de référence. Enfin deux grandes campagnes expérimentales ont été réalisées pour étudier le comportement à la fissuration des enrobés bitumineux. L’essai de flexion 4 points, sur éprouvette parallélépipédique pré-entaillée, a été utilisé pour ces études. Un premier résultat intéressant est la mise en place d’une méthode de détermination de la hauteur de fissure, valable aussi bien pour le comportement élastique linéaire isotrope (ELI) que pour le comportement viscoélastique linéaire isotrope (VELI), par une analyse inverse. La première campagne expérimentale a permis de comparer les caractéristiques à la fissuration de deux enrobés différents. Lors de la deuxième campagne, le PSTT a été observé des petites déformations jusqu’à la rupture. Cette étude a été complétée par un essai de fissuration par fatigue.

During this thesis, different domains of thermomechanical behavior of bituminous mixtures has been studied, including the small-strain behavior - linear viscoelastic (LVE), the fatigue behavior and the fracture behavior. In the LVE domain, the complex modulus of one asphalt mixture was measured in a wide range of temperatures and frequencies. The time - temperature superposition principle (TTSP) in LVE domain was verified for the considered materials. The analogical model 2S2P1D is used to simulate the LVE behavior of bituminous mixtures. The fatigue behavior of half-warm asphalt mixtures was then studied. The results show that fatigue characteristics of this new generation of asphalt mixtures are comparable with the hot mix asphalt tested as reference. Finally, two experimental campaigns were realized to investigate the fracture behavior of asphalt mixtures. The four points bending test on pre-notched specimen was used. A first interesting result is the establishment of a method for determining of the crack length valid for both the isotropic linear elastic behavior and the isotropic linear viscoelastic behavior by a back analysis. During the first experimental campaign, fracture characteristics of two different asphalt mixtures (with pur bitumen and with polymer modified bitumen) were determined and could be compared. During the second experimental campaign, the TTSP in a field of small-strain until cracking was observed. The study was completed by a fatigue facture test. A numerical analysis of the four points bending test in the framework of linear fracture mechanics using the finite element code "COMSOL" completes developments.