Adhérence des chaussées contaminées par des particules

The skid resistance of roads contaminated by particles

• Auteur / Autrice : Yosra Hichri
• Direction : Minh-Tan Do, Véronique Cérézo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 04/10/2018
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (France ; 2011-2019)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Racineux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Minh-Tan Do, Véronique Cérézo, Guillaume Racineux, Jean Denape, Mohamed El Mansori, Sylvie Descartes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Denape, Mohamed El Mansori

Mots clés

Mots clés contrôlés

Texture

Particules (matière)

Frottement

Chaussées

Mots clés libres

Frottement

Chaussée

Particules

Texture

Troisième corps

Lubrification

Friction

Road

Particles

Texture

Third body

Lubrication

Résumé

La thèse vise à prédire l’adhérence des chaussées contaminées par des particules fines. Ces particules se déposent sur la chaussée pendant les périodes sèches et agissent, seules ou se mélangeant avec l’eau de pluie, comme un lubrifiant à l’interface pneu/chaussée. La démarche de recherche est basée sur l’approche du troisième corps en distinguant les phases de dépôt et de lessivage des particules par la pluie. Les particules sont caractérisées par leur distribution granulométrique et leurs compositions chimique et minéralogique. L’étude est menée à trois échelles : globale, par des mesures de frottement et de masses du troisième corps (particules pendant le dépôt et le mélange eau/particules pendant le lessivage) ; dans l’aire de contact par des analyses de flux du troisième corps ;et au niveau des particules par des observations au MEB. Les flux de particules pendant la phase de dépôt sont identifiés par des visualisations avec une caméra rapide. L’interaction entre les particules et la texture de la chaussée est mise en évidence par des observations microscopiques. La modélisation des flux permet d’estimer le taux de recouvrement d’une surface qui, à son tour, est utilisé comme un facteur de pondération pour calculer le coefficient de frottement pendant la phase de dépôt. En présence d’eau, la fraction volumique des particules est utilisée pour estimer la viscosité du mélange. Le coefficient de frottement pendant la phase de lessivage dépend de cette viscosité et du taux de recouvrement de la surface. Les résultats sont discutés en termes d’influence des caractéristiques des particules(concentration, taille) et de la texture de la chaussée.

The thesis aims to predict the skid resistance of road surfaces contaminated by fine particles. These particles are deposited on the road during dry periods and act, alone or mixing with rainwater, as a lubricant at the tire / road interface. The research methodology is based on the third body approach by distinguishing the phases of deposit and washing of particles by rain. Particles are characterized by their size distribution and their chemical and mineralogical compositions. The study is conducted at three scales: global, by measurements of friction and third body masses (particles during the deposit phase and the water / particles mixture during the washing phase); in the contact area by analyses of third body flows; and at the particle level by SEM observations. Particle flows during the deposit phase are identified by visualizations with a high-speed camera. The interaction between the particles and the road surface texture is highlited by microscopic observations. Flow modeling is used to estimate the coverage rate of a surface that, in turn, is used as a weighting factor to calculate the coefficient of friction during the deposit phase. In the presence of water, the volume fraction of the particles is used to estimate the viscosity of the mixture. The coefficient of friction during the washing phase depends on this viscosity and the coverage rate of the surface. Results are discussed in terms of the influence of particle characteristics (concentration,size) and road surface texture.