COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DES ENROBÉS BITUMINEUX À BASSES TEMPÉRATURES. Relations entre les propriétés du liant et de l'enrobé

Cette these s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'Ecole Nationale des TPE et les entreprises routieres APPIA et EUROVIA. La societe petroliere TOTAL a egalement ete associee a l'etude. Ce travail traite de l'analyse du comportement thermo-mecanique des enrobes bitumineux aux temperatures basses et intermediaires et vise a mettre en evidence les relations entre les proprietes des liants et des enrobes. Un large travail experimental de laboratoire a ete realise en vue de repondre a ces deux objectifs. Il s'agit notamment de mieux cerner les criteres existants de caracterisation des liants, voire d'en proposer de nouveaux, en relation avec le comportement en place des enrobes. Apres une etude bibliographique sur la rheologie et les proprietes thermo-mecaniques des bitumes, des mastics et des enrobes bitumineux, le travail experimental mene aussi bien dans le domaine des petites deformations que des grandes deformations, est expose. Le comportement a basse temperature des bitumes a ete evalue avec trois tests fondamentaux largement repandus : i)l'essai de module complexe, ii)l'essai de fluage au BBR, iii)l'essai de traction directe SHRP a vitesse de deformation constante et temperatures constantes. En outre, un nouvel essai de fissuration, consistant en un essai de flexion trois points sur eprouvettes de bitume preentaillees, a ete developpe a l'ENTPE. Les parametres de tenacite et d'energie de rupture des bitumes a basses temperatures ont pu etre determines en utilisant les hypotheses de la MLR (Mecanique Lineaire de la Rupture). Le comportement thermo-mecanique des enrobes bitumineux a basse temperature a ete etudie en realisant i)des essais de module complexe, ii)des mesures du coefficient de dilatation-contraction thermique, iii)des essais de traction a vitesses de deformation constantes, iv)ainsi que des essais de retrait thermique empeche. Tout d'abord, des liens pertinents entre les proprietes des liants et des enrobes, et des caracteristiques suffisamment discriminantes au regard des proprietes a basse temperature des enrobes ont ete mis en evidence. Ensuite, l'analyse a consiste a effectuer un travail de modelisation du comportement des liants et des enrobes, en petites et grandes deformations. Un modele rheologique monodimensionnel, qui consiste en une generalisation du modele analogique de Huet-Sayegh, a ete developpe dans le domaine des petites deformations. Ce modele, appele modele “2S2P1D”, permet de simuler correctement a la fois le comportement visco-elastique lineaire des bitumes et celui des enrobes bitumineux. A partir de ce modele, une transformation originale –independante du modele– permettant de predire le module complexe de l'enrobe a partir de celui du liant est proposee, puis validee. Enfin, la derniere partie de cette these est consacree a la loi generalisee monodimensionnelle “DBN” (Di Benedetto-Neifar) a partir de laquelle un programme a ete developpe sur l'interface Visual Basic du logiciel Excel. Ce programme constitue un outil simple de prevision du comportement de l'enrobe bitumineux sous diverses sollicitations (mecaniques et/ou thermiques). Ce modele rheologique permet de faire le lien entre les petites et les grandes deformations. Des simulations d'essais de traction a vitesses de deformation constantes, ainsi que des simulations d'essais de retrait thermique, monotones ou cycliques, sont enfin presentees.