Caractérisation des mélanges bitumineux à base d'agrégats d'enrobé (AE) à différentes échelles

Caracterisation of bituminous mixes containing reclaimed asphalt pavement RAP at different scales

• Auteur / Autrice : Elio Ziade
• Direction : Christophe Petit, Joseph Absi, Alain Béghin, Pierre Hornych
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 06/02/2023
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie Civil, Diagnostic et Durabilité
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fateh Fakhari Tehrani, Juliette Blanc, Anne Millien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Sauzeat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recyclage

Bitume

Mots clés libres

Bitume

Enrobé

Aggrégats d'enrobé (AE)

Recyclage

Dsr

Comportement mécanique

Bitumen

Asphalt

Rap

Recycling

Dsr

Mechanical behaviour

Résumé

Dans le contexte de l'économie circulaire, l'utilisation des AE dans la construction routière est devenue une nécessité forte. Des études ont déjà été menées par la profession récemment avec le projet National MURE qui traite du multi recyclage de nos chaussées avec une volonté d'aller vers une meilleure acceptabilité de ces AE sur nos chantiers. Ainsi, l'objectif de ma thèse est de comprendre l'influence des AE sur la durabilité des chaussées. L'originalité repose sur la démonstration de la remobilisation du liant vieilli et l'homogénéité du mélange avec le liant neuf par des études numériques et expérimentales laboratoire/chantier en introduisant la notion des AE fortement vieillis qui engendrent une remobilisation partielle de leur liant. Considérant que ce mélange entre vieux et neuf se fait plutôt à l'échelle du mortier ou du mastic intergranulaire, une approche multi-échelle est adoptée. Des essais de laboratoire sont menés sur ces différentes échelles pour des matériaux neufs, vieux et leurs mélanges pour déterminer leurs performances mécaniques. Numériquement, un modèle hétérogène quadri phasique est développé en se basant sur la méthode des éléments finis et sur un logiciel de générations de géométries développés dans notre laboratoire. Un mortier numérique est formé de mastic neuf, vieux, mélange et de granulats. Variant le volume des différents mastics, on pilote le pourcentage de remobilisation. En comparant le module du mélange numérique au module d'un mortier mélange testé au labo, on aura le degré de remobilisation expérimental du constituant vieux. Notre étude est complétée par des essais en vrai grandeur A Egletons, un simulateur de trafic est utilisé pour évaluer la durée de vie de la couche de base. A Agen, des planches comparatives sont mises en place sur l'A62 pour caractériser la résistance à la fissuration thermique pour les couches de surface.

In the context of the circular economy, the use of recycled asphalt in road construction has become a strong necessity. The incorporation of reclaimed asphalt pavement (RAP) in asphalt mixes has been given a new boost by the directives of the last years until the pact of commitment of the mobility infrastructure actors, signed in January 2021. Thus, the objective of the thesis is to understand the influence of RAP material on the durability of pavements. The originality lies in the investigation of the remobilization of the aged binder and the homogeneity of the mixture with the fresh binder by numerical and experimental laboratory/site studies. Considering that this mixing between aged and fresh binders is done at the mortar or intergranular mastic scale, a multi-scale approach was used. Laboratory tests are carried out on these different scales (bitumen, mastic, mortar and asphalt) for fresh and aged materials and their mixtures to determine their mechanical performances. In the numerical field, a quadri-phase heterogeneous model is developed based on the finite element method and geometry generation software developed in our laboratory. By comparing the modulus of the digital mix with the modulus of a mix mortar tested in the laboratory, the mix experimental degree of blending DOB was predicted. Both tri-phase and quadri-phase models have successfully predicted the DOB of a mortar. This study is completed by full-scale tests. A base course made of an HMA material called GBƐ+, a high-performance material containing 40% RAP, is placed in an experimental pit in our laboratory. This layer is loaded by the Mobile Load Simulator MLS10 which is used to simulate accelerated traffic on a pavement structure. The latter is instrumented with sensors in order to monitor its response and thus to evaluate its life span on a real scale. Damage calculation and FWD measurements showed that this material survived relatively well under severe traffic and temperature conditions.