Influence de l'eau sur le décollement d'une interface par fléxion d'un bicouche de chaussée urbaine

Water effect on interface of a bilayer urban road subjected to bending

• Auteur / Autrice : Manitou Hun
• Direction : Ferhat Hammoum, Armelle Chabot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Marc François
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Millien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Ferrier, Gilles Forêt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton

Eaux pluviales -- Infiltration

Chaussées

Mots clés libres

M4-5n

Flexion 4 points

Résumé

Afin d’investiguer les mécanismes de décollement de chaussées urbaines, cette thèse se concentre sur leurs caractérisations en laboratoire. Dans ce travail, il s’agit de savoir si la présence d’eau (par infiltration dans les matériaux) combinée à des sollicitations mécaniques de flexion peut jouer un rôle dans la détérioration des interfaces couplant plus particulièreme nt du béton de ciment à de l’enrobé bitumineux. Un essai de flexion 4 points permettant de générer de la rupture d’interface en mode mixte (mode I et II) est choisi a priori et adapté. L’analyse mécanique de l’essai est menée en déformations planes à l'aide d’un Modèle élastique Multiparticulaire à Matériaux Multicouches spécifique dédié à l’étude des effets de bords dans les structures multicouches en fle xion, le M4-5n. Le problème écrit analytiquement et résolu sous Scilab permet d'optimiser la géométrie des éprouvettes afin de favoriser le délaminage. Le montage de l’essai est mis au point en laboratoire. Des éprouvettes bicouches Alu/PVC sont utilisées pour cali brer le montage. Un aquarium spécifique est construit afin de pouvoir immerger les éprouvettes lors des essais sous eau. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet de la température sur la résistance de l’interface. Les techniques de corrélation d 'images numériques sont utilisées pour mesurer expérimentalement les déplacements d’ouverture et de glissement de fissure. Ces techniques permettent de déterminer les facteurs d’intensité de contraintes et les taux de restitution donnés par Dundurs. Ces valeurs sont comparées avec succès à celles du M4-5n. A 20°C sous eau, les essais montrent que l’eau privilégie le processus de décollement.

In order to investigate the mechanisms of debonding of urban roads, this thesis focuses on their characterization in the laboratory. In this work, the idea is to know whether the presence of water (by infiltration into materials) combined with me chanical bending can play a role in the deterioration of the interfaces coupling especially of the cement concrete to the asphalt concrete. A 4 -point bending test allowing to generate interface failure in mixed mode (mode I and II) is chosen a priori and adapted. The mechanical analysis of the test is conducted in plane strain with a Multi-particle elastic Model of Multilayer Materials specifically dedicated to the study of edge effects in multilayer structures under bending, the M4-5n. The problem written analytically and solved in Scilab allows optimizing the geometry of the specimens in order to facilitate the delamination. The testing device is developed in the labo ratory. Bilayer specimens Alu/PVC are used to calibrate the testing device. In order to immerse the specimens in water during the tests, a specific aquarium is constructed. The experimental results demonstrate the effect of temperature on the resistance of the int erface. The techniques of Digital Image Correlation are used to experimentally measure the crack opening and sliding displacement. These techniques are used to determine the stress intensity factors and the energy release rate given by Dundurs. These values are compared successfully with those of M4-5n. In the 20°C water, the experiments show that water privileges the process of debonding.