Relation entre les performances thermomécaniques des liants et des enrobés bitumineux avec prise en compte de l’adhésion liant-granulat

Relationship between thermomechanical performances of bituminous binders and mixtures with focus on the binder-aggregate adhesion

• Auteur / Autrice : Gabriel Orozco
• Direction : Hervé Di Benedetto, Cédric Sauzeat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 23/10/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole nationale des travaux publics de l'Etat (Vaulx-en-Velin, Rhône ; 1975-....)
• Jury : Président / Présidente : Angela Madeo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Pouget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alan Carter, Eyad Masad

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux bitumineux -- Fatigue

Viscoélasticité

Objets en bitume

Propriétés thermomécaniques

Matériaux bitumineux

Mots clés libres

Bitume

Enrobé bitumineux

Granulat

Essai thermomécanique

Interface

Adhésion

Fatigue

Viscoélasticité

Sensibilité à l’eau

Fonctionnalisation de surface

Film mince

Bitumen

Bituminous mixture

Aggregate

Thermomechanical test

Interface

Adhesion

Fatigue

Viscoelasticity

Water sensitivity

Surface modification

Thin film

Résumé

La durabilité des structures de chaussées souples est principalement déterminée par le comportement des couches d’enrobé bitumineux soumises aux contraintes répétées du trafic et du climat. Les performances thermomécaniques des enrobés bitumineux sont intimement liées aux performances et aux propriétés de leurs liants. Cependant, les mécanismes sous-jacents ne sont pas complètement expliqués, en particulier le rôle de l’adhésion bitume-granulat dans le comportement de l’enrobé bitumineux. Cette thèse est une contribution à une meilleure compréhension du lien entre les enrobés et leurs liants, à travers l’étude de performances thermomécaniques essentielles (rigidité, résistance à la fatigue, sensibilité à l’eau…). La thèse est décomposée en quatre campagnes. La première campagne étudie l’influence des propriétés du bitume et de la nature des granulats sur les performances de l’enrobé bitumineux. La seconde campagne compare les comportements de bitumes et d’un mastic comprenant des billes de verre, dans le domaine viscoélastique linéaire et lors d’essais de fatigue avec périodes de repos. La troisième campagne est dédiée au développement d’un nouvel essai d’interface sur film mince de bitume piégé entre deux plaques de pierre. Enfin, la quatrième campagne étudie l’impact de la modification de la surface des granulats à l’aide de silane sur les performances thermomécaniques du mastic et de l’enrobé.

The durability of flexible pavement structures is primarily due to the mechanical performances of the bituminous layers that undergo repeated traffic loads and climate-related stresses. The thermomechanical performances of bituminous mixtures are intimately related to the performance/properties of their constituent binders. However, the underlying mechanisms are not fully understood, especially the role of binder-aggregate adhesion on the bituminous mixture behaviour. This thesis contributed to a better understanding of the complex relationship between mixtures and binders, in four different campaigns, where key thermomechanical performances such as stiffness, resistance to fatigue or water sensitivity were studied. The first campaign focused on the influence of bitumen properties and aggregate nature on bituminous mixtures thermomechanical performances. The second campaign compared the behaviours of bitumens and of a mastic made with glass beads, in the linear viscoelastic domain and during loading and rest periods tests. The third campaign was devoted to the development of a new interface test on bitumen thin film between mineral plates. The fourth campaign investigated the influence of silane surface treatment of aggregates on the thermomechanical performances of mastic and mixture.