RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS ET … · de la formulation de l’enrobé (teneur en...

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LIANTS BITUMINEUX / Bitume Quebec 2012 / BE RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS Utilisation des liants bitumineux en centrale et en chantier 1 Bernard ECKMANN - EUROVIA

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LIANTS BITUMINEUX / Bitume Quebec 2012 / BE

RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS

ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉSET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS

RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS DES LIANTS

ET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉSET CARACTÉRISTIQUES DES ENROBÉS

Utilisation des liants bitumineux en centrale et en chantier

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Utilisation des liants bitumineux en centrale et en chantier

Bernard ECKMANN - EUROVIA

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INTÉRÊT DE LA RELATION LIANT / ENROBÉ

� Optimisation des performances- Enrobés- Liants

� Rationalisation des études de laboratoire

INTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTION

2

� Rationalisation des études de laboratoire

� Etablissement de spécifications liées à la performance

Spécifications SUPERPAVE, normalisation européenne

� Bitumes modifiés et spéciaux !

Les relations empiriques établies pour les bitumes purs ne sont plus

vérifiées !

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UN PROBLÈME DIFFICILE ….

� Imbrication d’un grand nombre de paramètres

- Formulation et constituants de l’enrobé

LiantLiant EnrobéEnrobé Comportement inComportement in--situsitu

INTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTION

3

� Pertinence, représentativité des essais de laboratoire

- Essais sur Liants / Essais sur Enrobés - Essais sur Enrobés / Comportement in-situ

- Formulation et constituants de l’enrobé- Modes d’endommagement multiples et concomitants - Incidence des facteurs extérieurs (climat, trafic)

Nous allons nous focaliser sur les relations Liant / Enrobé Nous allons nous focaliser sur les relations Liant / Enrobé

dans le cadre des essais de laboratoire !dans le cadre des essais de laboratoire !

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LES PRINCIPALES PROPRIETES CONSIDEREES

� Module de rigidité

� Résistance à l’orniérage

� Résistance à la fatigue

PLAN DE L’EXPOSEPLAN DE L’EXPOSEPLAN DE L’EXPOSEPLAN DE L’EXPOSE

4

LES TROUBLE-FÊTE : ce qui rend les corrélations aussi difficiles !

� Fissuration à basse température

POUR CONCLURE

DANS LA PRATIQUE : choix des bitumes purs et modifiés

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MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

5

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

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SSmm = f ( S= f ( Sbb , V, Vb b , V, VG G ))

ABAQUE SHELL

φφmm = f ( S= f ( Sbb , V, Vb b ))

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

6

Ugé,…. BLLPC, Spécial V, 1977

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EN AFFINANT L’ANALYSE …..MODULES DE RIGIDITÉ

Courbes maîtresses Enrobés // Courbes maîtresses Liants

Mais infléchissement des courbes Enrobé aux faibles modules !

|E*| EnrobésEnrobés

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

7E&E 96 – Martin, Des Croix, Perez Jimenez, Miro - 5.116

Fréquence réduite

LiantsLiants

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|E*|, |G*| EnrobésEnrobés

δ Enrobé passe par un maximum !

EN AFFINANT L’ANALYSE …..ANGLES DE PHASE

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

Impact du squelette granulaire lorsque |G*| liant devient faibleImpact du squelette granulaire lorsque |G*| liant devient faible

8

δδδδLiantsLiants

E&E 96 – Martin, Des Croix, Perez Jimenez, Miro - 5.116

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EN RESUME ….

Le module de l’enrobé est bien conditionné par celu i du liant

� Cette relation n’est cependant effective qu’à partir d’une

valeur minimale du module du liant (pour G* > ~ 1 MPa)

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

9

valeur minimale du module du liant (pour G* > ~ 1 MPa)

Il est dès lors possible de modifier le module complexe de l’enrobé

(notamment sa susceptibilité à la température et aux temps de charge)

de par le choix du liant (bitumes durs, bitumes modifiés)

� Elle dépend bien sûr de la formulation de l’enrobé

(courbe granulaire, teneur en liant)

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EXEMPLES DE COURBES MAÎTRESSES ….

MODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITEMODULE DE RIGIDITE

10000

100000

|E*|

(M

Pa)

Enrobé à module élevé (EME)

Béton bitumineux modifié EVA

10

100

1000

10000

0,00001 0,001 0,1 10 1000 100000

Fréquence équivalente (Hz)

|E*|

(M

Pa)

Béton bitumineux (BBSG) – bitume pur

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

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ESSAIS DE SIMULATION

� Simulateur de trafic (orniéreur, wheel-tracking)

Etudes de formulation (critères d’acceptation)

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

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� Manèges

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� Essais de compression statique ou cyclique uni-axial

� Essais de compression cyclique triaxial

ESSAIS SUR EPROUVETTES

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

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Etablissement de « lois de fluage » = f (contraintes, temp.)

Etudes de formulation

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Essais au manège LCPC

Bitume pur 50/70

Multiphalte 60/80

EME 10/20 + BBTM

PmB SBS

INCIDENCE DE LA NATURE DU LIANT : BITUMES SPÉCIAUX ET MODIFIÉS

Essais à l’orniérieur

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

14

0

2

4

6

8

10

12

14

10 100 1000 10000 100000

Corte, Brosseaud, …… , BLLPC, N°217, Sept.-Oct. 1998

Multiphalte 60/80 PmB SBS

Orn

ière

(m

m)

0 100000 200000 300000

0

5

10

15

% o

rniè

re

Nbr. de cycles Nbr. de cycles

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QUELQUES VERITES ….

� La résistance à l’orniérage est tributaire :

� Des contraintes appliquées� Du module de l’enrobé (donc de la température et du module du liant)

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

15

� On peut fortement améliorer la résistance à l’orniérage par le choix

d’un liant approprié (bitume dur, multigrade, modifié, …)

� Mais la résistance à l’orniérage dépend tout autant (sinon plus) :

� de la formulation de l’enrobé (teneur en liant, granulométrie, vides)� des caractéristiques des granulats

� Un liant performant ne pourra pas toujours compenser des

erreurs de formulation ou de mise en oeuvre

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� Les relations avec les caractéristiques conventionnelles (Temp. B&A, Péné., IP, Viscosité, …) ne s’appliquent plus aux bitumes modifiés

� Recherche de corrélations avec des grandeurs caractérisant le

RECHERCHE DE CORRÉLATIONS AVEC DES CARACTÉRISTIQUES RHÉOLOGIQUES DU LIANT

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

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� Recherche de corrélations avec des grandeurs caractérisant le comportement visqueux du liant :

- Essais à court temps de charge (essais dynamiques type DSR)

- Essais de fluage / recouvrance (longs temps de charge)

Critère G* / sin δ

Viscosité à taux de cisaillement nul : η0

Théoriquement, la seule à prendre en compte !

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

Vitesse d’orniérage / Température Bille&Anneau

17E&E 2012 – Robertus, Van Rooijen, Thimm, … – Paper A5EE-402

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J’’ = partie imaginaire de la complaisance complexe (J* = 1/G*)

G*/sin δδδδ et ηηηη0

η0 = limite de η aux temps de charge très longs

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

δsin

*1"

G

J=

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Essai de Fluage/ Recouvrance

Elasticitédifférée

On montre que, pour des liants présentant une élasticité différée, le critère G* / sin δ va sous-estimer la résistance à l’orniérage

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

Vitesse d’orniérage / G* ( idem avec G*/sin δ δ δ δ )

19E&E 2012 – Robertus, Van Rooijen, Thimm, … – Paper A5EE-402

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Comparaison des critères η0 et G*/sin δ (liants purs et modifiés)

Log ( G*/sin δδδδ ) (Pa)Log ( ηηηη0 ) (Pa.s)

EXEMPLES DE CORRÉLATIONS

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

20Log (taux de fluage dynamique)

E&E 96 – Phillips, Robertus - 5.134

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MAIS ηηηη0 N’EST TOUJOURS PAS LA SOLUTION

� Obtention du régime Newtonien (essais de fluage)

( notamment dans le cas des bitumes fortement modifiés ! )

� Des difficultés expérimentales

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

21

� Extrapolation vers la fréquence nulle (essais dynamiques)

� Liants présentant un effet de seuil sous faibles sollicitations (gel)

� Des insuffisances vis-à-vis du comportement réel

� On reste dans un domaine de comportement visco-élastique linéaire

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

Vitesse d’orniérage / ηηηη0

22E&E 2012 – Robertus, Van Rooijen, Thimm, … – Paper A5EE-402

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DEVELOPPEMENT RECENT : ESSAI MSCRT

� Cycles : fluage (1s) puis recouvrance (9s) à ≠ niveaux de contrainte� Détermination de la complaisance non recouvrable : JnrJnr

(Multiple Stress Creep and Recovery Test)

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

23

Procédure AASHTO (TP 70)Procédure AASHTO (TP 70)

Essai à Temp. « PG »

2 niveaux : 100 et 3200 MPa

10 cycles par niveau

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DEVELOPPEMENT RECENT : ESSAI MSCRT

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

(Multiple Stress Creep and Recovery Test)

24E&E 2012 – Dreessen, Gallet – Paper P5EE-311

Jnr = γγγγu / σσσσ

RE (%) = ( γγγγr / γγγγp) x 100

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RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

Vitesse d’orniérage / J nr

25E&E 2012 – Robertus, Van Rooijen, Thimm, … – Paper A5EE-402

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ESSAI MSCRT : Jnr peut varier en fct. de la contrai nte !

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

26IRF 2010 J.P. Planche / E&E 2012 – Dreessen, Gallet – Paper P5EE-311

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ESSAI MSCRT : incidence du niveau de contrainte sur la

qualité des corrélations

RESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGERESISTANCE A L’ORNIERAGE

27E&E 2012 – Dreessen, Gallet – Paper P5EE-311

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EN RESUME ….

RESISTANCE A l’ORNIERAGERESISTANCE A l’ORNIERAGERESISTANCE A l’ORNIERAGERESISTANCE A l’ORNIERAGE

� Le liant influence fortement la résistance à l’orniérage. Effets positifsobtenus par l’utilisation de :

- Bitumes durs- Bitumes « Multigrades »- Bitumes modifiés

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� Mais la formulation de l’enrobé garde une importance primordiale

� Les caractéristiques “conventionnelles” (TBA, Péné., IP, …) sont de mauvais “prédicteurs” dans le cas des bitumes modifiés

- Bitumes modifiés

� Les caractéristiques rhéologiques (G*/sin δ et η0) ne sont pas universellement applicables

� Un espoir : l’essai MSCRT (impact du niveau de contrainte)

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RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

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RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

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UNE GRANDE DIVERSITÉ D’ESSAIS

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

30RILEM 2003 – Di Benedetto, De La Roche, … - p. 15

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DEUX MODES DE SOLLICITATIONContrainte imposée Déformation imposée

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

31~ couches «minces» (supérieures)~ couches «épaisses» (base)

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ABAQUE SHELLIP

Bitu

me

: Ind

ice

de p

énét

rabi

lité

Mod. Enr. S m

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

32

Vol. Bit. V b

IP B

itum

e : I

ndic

e de

pén

étra

bilit

é

Déf. Init. εεεε0

AAPT-49, 1980 – Bonnaure, Gravois, Ugé

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� Il faut minimiser l’énergie dissipée par cycle :

RECHERCHE DE CORRÉLATIONS AVEC DES CARACTÉRISTIQUES RHÉOLOGIQUES DU LIANT

*

2*2 sin

sinsinE

EWd

δσπδεπδεσπ ⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

εσ ⋅= *E

33

� Essais à déformation imposée (couches minces) :

*Ed

ε = cte E*sin δ < Lim. G*sin δ < Lim. (critère SHRP)

� Essais à contrainte imposée (couches épaisses) :σ = cte sin δ / E* < Lim. G* / sin δ > Lim.

� Remarque : dans les 2 cas, on recherche des valeurs faibles de δ !

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MAIS G*sin δ δ δ δ SE REVELE INSUFFISANT

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

� Prévisible : G*sinδ reste limité au domaine des faibles déformations ce qui n’est plus le cas lors du phénomène de fatigue

34LAS Webinar presentation – Hintz, Velasquez,

Tabatabaee, Bahia – MARC, Wisconsin

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LA RECHERCHE RESTE CEPENDANT TRES ACTIVE

� Suivi de l’énergie dissipée, séparation d’avec l’énergie dissipée par effet thermique

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

� Meilleure définition de la « durée de vie » en fatigue des enrobés

35

� Suivi de l’endommagement, distinction entre µ-fissuration et début de propagation des fissures

� Exploitation selon les mêmes principes que pour les enrobés

� Mesure directe de la fatigue des liants

� Exploitation « intrinsèque » des essais à σ ou ε contrôlés

� Etude du comportement à la rupture des liants

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� Attention au phénomène de fluage – Exemple d’un bitume 10/20

ESSAIS DE FATIGUE SUR LIANTS ( DSR )

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

20°C

Fatigue

36E&E 2004 – Soenen, De La Roche, Redelius – Paper 134

� Les possibilités des rhéomètres type DSR sont limitées !

20°C

Fatigue + Fluage

40°C

Fluage

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ESSAIS DE FATIGUE SUR LIANTS (Annular Shear Rheometer)

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

37E&E 2012 – Buannic, Van Rompu, Di Bnedetto, Gallet – Paper P5EE-301

� Essais en cisaillement annulaire

� Suivi de l’évolution du module complexe

� Estimation des durées de vie selon ≠ critères

� Possibilité de tester des mastics

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ESSAIS DE FATIGUE SUR LIANTS (Annular Shear Rheometer)

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

38E&E 2012 – Buannic, Van Rompu, Di Bnedetto, Gallet – Paper P5EE-301

W100µ30 resp. 50 : 30% resp. 50% de filler calcaire, D < 100µ S30 : 30% de fumée de silice, D < 1µ

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� Linear Amplitude Sweep :

ESSAIS DE FATIGUE SUR LIANTS ( DSR ) - LAS

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

Succession de cycles de chargement avec augmentation linéairede l’amplitude de déformation

39TRR 2207 2011 – Hintz, Velasquez, Johnson, Bahia – pp. 99-106

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� Essais d’élongation sur éprouvettes «DENT» (Double Edged Notched Tensile)

COMPORTEMENT A LA RUPTURE

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

L

40E&E 2012 – Andriescu, Copeland, Gibson, Youtcheff, Qi – Paper P5EE-195

Travail total à la ruptureTravail de déformation plastique (Wp)

Travail « essentiel » de rupture (We)

Essais effectuées pour plusieurs longueurs d’entaille (L)

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� La fatigue de l’enrobé est un phénomène complexe

EN RESUME ….

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

� Forte incidence de la formulation (teneur en liant, formulation)

� Tributaire du mode de sollicitation (Def. ou Contr. Imposée)

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� La corrélation avec la « rhéologie » du liant n’est pas établie

� Difficile à relier au comportement in-situ

� Le critère G*sinδ issu du SHRP n’st pas validé

� Un critère « rhéologique » n’est pas un critère de « fatigue »

� Le « degré de structuration » du liant pourrait cependant intervenir

� Teneur en asphaltènes, Indice de pénétrabilité (IP)� Indicateurs basés sur δ ou tanδ, ainsi que sur le spectre de relaxation

(faible susceptibilité cinétique et thermique)

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� Des avancées dans la caractérisation en fatigue des liants

EN RESUME ….

RESISTANCE A LA FATIGUERESISTANCE A LA FATIGUE

� Essais de fatigue à amplitude constante

� Essais de fatigue « accélérés » par balayage d’amplitude

42

� Approche par le travail de rupture

� Meilleure définition des critères de fatigue

� Etude de la fatigue des mastics

� Essais de traction sur éprouvettes entaillées

� Une approche intéressante de par sa relative simplicité opératoire

� Si elle tient ses promesses !

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FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

43

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

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ESSAI DE « RETRAIT EMPÊCHÉ »

« TSRST » Thermal Stress Restrained Specimen Test

Contrainte TempératureTempérature

de fracturede fracture

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

44

Résistance Résistance

à la tractionà la traction

ContrainteContrainte

thermiquethermique

Température

RéserveRéserve

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Température de fragilité FRAASS

Tem

péra

ture

de

frag

ilité

FR

AA

SS

(°C

)

CORRELATIONS AVEC ESSAIS CONVENTIONNELS

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

45RILEM 2003 – Soenen, Vanelstraete – p. 458, paper 57Température de rupture TSRST (°C)Te

mpé

ratu

re d

e fr

agili

té F

RA

AS

S (

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LES CRITÈRES ISSUS DE L’ESSAI BBR

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

46

� Temp. pour laquelle S = 300 MPa : LSTLST

� Temp. pour laquelle m = 0,3 : LmTLmT

� Temp. la plus défavorable : HLT = Max. ( LST, LmT )HLT = Max. ( LST, LmT )

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� Les caractéristiques « rhéologiques » du liant sont insuffisantes

LES CRITÈRES ISSUS DU BBR SONT-ILS PERTINENTS ?

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

47

� Les caractéristiques « rhéologiques » du liant sont insuffisantes

� Faible pouvoir discriminant des critères BBR (bitumes polymères)

� Essais « rhéologiques » ≠ essais « à la rupture »

� Les critères BBR n’ont pas la même signification pour les bitumes polymères que pour les bitumes purs ( « m » est souvent pénalisant)

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ESSAIS DE RETRAIT EMPÊCHE SUR LIANT

� ABCD : Asphalt Binder Cracking Device (AASHTO TP92)

� Le liant bitumineux est coulé dans un entrefer entre un anneau Invar (centre) et un moule en silicone

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

48E&E 2012 – Jellema, Scholten, De Vries, Kim, Kluttz – Paper O5EE-506

� On applique un refroidissement à vitesse constante (20°C/h) qui entraîne la contraction du liant

� La température de rupture correspond à un saut dans le signal de déformation

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ESSAI DE FISSURATION À BASSE TEMPÉRATURE

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

� Fracture Toughness (FT) test (CEN/TS 15963)

� Essai de flexion 3 points sur éprouvette entaillée

49

� Application d’une déformation à vitesse constante(0.01 mm/s)

� Courbes Force-Déplacement à ≠ températures

� La température FT est la température correspondantà un déplacement à la rupture de 0.3mm

E&E 2012 – Chailleux, Le Guern, Farcas, Dreessen – Paper P5EE-310E&E 2012 – Chailleux, Scholten, …(TC336/WG1) …. – Paper P5EE-366

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EXEMPLE DE COMPARAISON DE DIVERS CRITERES

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

50E&E 2012 – Jellema, Scholten, De Vries, Kim, Kluttz – Paper O5EE-506

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� La fissuration à basse température est bien tributaire du liant

� Les caractéristiques « rhéologiques » du liant sont insuffisantes

EN RESUME ….

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

� Simulations par essais TSRST

51

� Les caractéristiques « rhéologiques » du liant sont insuffisantes

� Faible pouvoir discriminant des critères BBR (bitumes polymères)

� Essais « rhéologiques » ≠ essais « à la rupture »

� Les critères BBR n’ont pas la même signification pour les bitumes polymères que pour les bitumes purs ( « m » est souvent pénalisant)

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� Les essais « à la rupture » peu concluants jusqu’à présent

EN RESUME ….

FISSURATION A BASSE TEMPERATUREFISSURATION A BASSE TEMPERATURE

� Fidélité médiocre de l’essai Fraass (bitumes polymères)

� Difficulté à réaliser des essais de traction directe à basse température

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� De nouveaux développements en cours

� Essai « ABCD » de retrait empêché

� Essai « Fracture-Toughness »

� Doivent faire leurs preuves …..

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POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….

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POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….

LIANTS BITUMINEUX / Bitume Quebec 2012 / BE

LES TROUBLE-FÊTE(ce qui rend les relations liant / enrobé aussi difficiles)

?

σ ε

� Représentativité des conditions de sollicitation

Essai sur enrobé Essai sur liant

POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….

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Les conditions de sollicitation du liant ( T, Fréq., σ, ε, …) doivent être aussi proches que possible de celles qu’il subit dans l’essai sur enrobé

� « Pureté » des essais

- Conception de l’essai (essais homogènes)Effets parasites- Exploitation de l’essai

� Répétabilité des essais

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� Evolution du liant après enrobage et in-situVieillissement court terme Essais RTFOT, ….Vieillissement long terme Essais RTFOT + PAV, RCAT, ….

LES TROUBLE-FÊTE(ce qui rend les relations liant / enrobé aussi difficiles)

POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….

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- A prendre en compte dans les corrélations Liant/Enrobé/Chaussée

Adhésivité :

- bitumes polymères

Vieillissement long terme Essais RTFOT + PAV, RCAT, ….

- A prendre en compte pour l’établissement de critères de performancepour les liants ( ex. SUPERPAVE ! )

- Concerne tous les aspects de la performance !

� Evolution du liant au contact des granulats- tenue à l’eau- propriétés sollicitant l’interface (fatigue, TSRST, …)

Interactionliant/granulat :

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UNE TÂCHE INSURMONTABLE ?

� Compréhension des matériaux- Comportement rhéologique- Mécanismes d’endommagement

Des avancées considérables ont pourtant été faites :

POUR CONCLURE ….POUR CONCLURE ….

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� Méthodes d’essai

� Exploitation des essais

Il doit dès lors être possible d’établir ….

� Des modèles prédictifs plus performants et plus généraux

� Des corrélations restreintes à des familles de liants mieux identifiées

ou, à défaut :

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DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….

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DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….

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� Le choix du liant est dicté par :- Le type d’enrobé

CHOIX DES LIANTS POUR ENROBAGE

DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….

- Les performances attendues (études d’enrobé � module, orniérage)- Les considérations climatiques (zones montagneuses ou froides)- L’expérience acquise

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- L’expérience acquise

� Les bitumes modifiés sont principalement utilisés :

- Dans les couches de roulement (BBM, BBTM, BBUM)- Dans les enrobés spéciaux de couches de roulement (BBDr, BBAO)- Dans les BBME (un peu)

� Les performances recherchées sont essentiellement :

- La résistance à l’orniérage- La cohésion, résistance aux arrachements- La durabilité dans le temps (maintien de la texture et de l’adhérence)- La durabilité hivernale (fissuration thermique, couches de roulement)

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� Les critères de choix des bitumes modifiés- Restent souvent basés sur des grandeurs conventionnelles

CHOIX DES BITUMES MODIFIES POUR ENROBAGE

DANS LA PRATIQUE ….DANS LA PRATIQUE ….

- Cherchent à quantifier la nature et le degré de modification* Caractéristiques spécifiques : Retour Elastique, …

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� Les écueils- Recul insuffisant sur certains liants- Caractérisation insuffisante des liants - Dangers du « Qui peut le plus ….. »

La recherche d’une performance excessive sur une caractéristique donnée peut avoir des effets négatifs importants sur d’autres (mise en œuvre, vieillissement, …)

* Niveau de « performance » (TBA, Fraass, Intervalle de Plasticité)

- Les choix initiaux doivent être confortés par des études d’enrobé (orniérage)

Il faut veiller à garder un « bon équilibre » entre les principales caractéristiques (comportement à haute et basse température, viscosité, vieillissement, …….)

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