Fissuration et auroréparation des liants bitumineux : Apport de l'essai de Rupture Locale Répétée sur Bitume

Doctoral thesis French OPEN
MAILLARD, S (2005)
  • Publisher: UNIVERSITE DE NANTES

Le passage répété des poids lourds provoque un endommagement par fatigue des chaussées qui se traduit par la fissuration du film de bitume liant les granulats. Cependant les durées de vie observées sur le terrain sont supérieures à celles estimées lors d'essais continus en laboratoire : sur chaussée, l'intervalle de temps séparant chaque essieu permet au bitume de s'autoréparer. Afin de mieux caractériser le comportement à la rupture et à l'autoréparation des bitumes, nous avons développé un essai de Rupture Locale Répétée. Il permet d'appliquer des phases d'étirement suivies de périodes de repos à un film mince de bitume pris entre deux protubérances en acier simulant deux agrégats. Les conditions d'ouverture et de fermeture d'une fissure à l'intérieur du film de liant sont évaluées pour une large plage de température et de vitesse de déformation. La rigidité de l'éprouvette est caractéristique de sa géométrie et des propriétés du matériau. Les chutes brutales de la force accompagnées d'une émission acoustique sont ainsi assimilées à la propagation de la fissure. Les propriétés à la rupture (ductile/fragile, adhésive/cohésive, taux de restitution d'énergie) sont définies ; la taille de la fissure peut être estimée via l'examen des surfaces de rupture et d'une modélisation prenant en compte la géométrie de l'éprouvette et le comportement rhéologique du bitume. Les propriétés d'autoréparation sont évaluées sous chargement répété en suivant l'évolution de la rigidité de l'éprouvette et des propriétés d'un signal ultrason la traversant. L'approche complète est finalement appliquée à différents types de bitume. Heavy traffic repeated loading leads to fatigue damage of asphalt pavement. Cracking and healing of bitumen are then observed. In order to better understand these phenomena, an innovative test called "Local fracture Test" simulating the behavior of a thin film of bitumen finding two aggregates in the mix is developped. The sample geometry allows initiation, propagation and healing of a crack inside the binder film by applying successive tension stages followed by rest periods. Crack opening and closing conditions are evaluated for a wide range of temperature and strain rate. Initial stiffness of the virgin sample is linked both to its geometry and the rheological properties of the bitumen. Sudden force drops highlight internal crack initiation and propagation. Acoustic emissions are recorded at the same moment. Fracture properties (ductile/brittle, adhesive/cohesive, energy release rate) are then better identified. Crack size can be estimated either using fracture surface analysis or using a calculation taking into account the sample geometry and the bitumen rheological properties. Healing properties are evaluated under repeated loading considering the sample initial stiffness evolution and the properties of ultrasonic waves going through the bitumen sample. This global analysis is then applied to different kinds of bitumen.
Share - Bookmark