Comportement en fatigue d'un enrobé à module élevé adapté aux régions froides : influence de la température, de la fréquence de sollicitation et relation entre les résultats obtenus à partir de différentes méthodes d’essai

Résumé

La caractérisation de la fatigue des enrobés bitumineux s'effectue souvent à travers des essais de laboratoire. Néanmoins, les durées de vie en fatigue obtenues à partir de différents types d'essais ne sont généralement pas similaires, même quand ces essais sont réalisés sous des conditions identiques. Cette divergence peut être attribuée à plusieurs facteurs, incluant les méthodes d'analyse des résultats de fatigue, les conditions spécifiques des essais, ainsi que les variations dans la distribution des contraintes et des déformations au sein des différentes éprouvettes. Cette thèse vise à corréler les résultats de fatigue d’un enrobé à module élevé, en réduisant les écarts entre les paramètres de la courbe de Wöhler, obtenus à partir de trois familles d'essais : l’essai de flexion 2 points (2PB - two point bending), intégré à la méthode de dimensionnement française et soutenu par l'outil de calcul Alizé, l’essai de flexion 4 points (4PB – four point bending), utilisé dans l'approche américaine de dimensionnement et pris en charge par l'outil de calcul Pavement M-E, et l’essai de traction-compression (TC), communément adopté au Canada. À cet égard, une recherche bibliographique approfondie a été entreprise pour identifier les principaux facteurs influençant le comportement en fatigue des enrobés bitumineux et pour comprendre comment ces facteurs impactent les résultats des essais de fatigue. Cette étude a également mis en lumière les lacunes dans la littérature concernant la corrélation des résultats de fatigue obtenus à partir de différents types d'essais. Pour atteindre les objectifs de cette thèse, un programme expérimental exhaustif d'essais de fatigue a été conçu pour évaluer le comportement en fatigue d'un enrobé à module élevé (EME- 14) adapté aux climats froids. Ce programme comprenait trois types d'essais de fatigue : l’essai TC, l’essai 2PB conformément à la norme NF 12697-24, et l’essai 4PB selon la norme AASHTO T 321. L'essai TC a été mené à trois fréquences différentes (5, 10 et 25 Hz) et à quatre températures variées (-10, 0, 10 et 20 °C), dans le but d'analyser l'impact des conditions d'essai sur le comportement en fatigue de l'EME-14. Afin d’alléger le programme d'essai, les essais ont été réalisés en mode contrôle de la déformation seulement. La structure de cette thèse est divisée en trois parties distinctes, chacune ayant ses objectifs spécifiques. La première partie se concentre sur la méthodologie de détermination de la rupture en fatigue, en tenant compte de différents critères. Deux sous-objectifs sont visés : d'une part, déterminer la durée de vie en fatigue (Nf) et les paramètres caractéristiques de la courbe de fatigue (ou droite de Wöhler), et d'autre part, réduire les écarts observés pour ces paramètres en choisissant judicieusement le critère de rupture. La deuxième partie de la thèse explore, en deux phases distinctes, l'influence des conditions d'essai sur le comportement en fatigue de l'EME-14. La première phase vise à valider l'impact de la température (θ) et de la fréquence (fr) de sollicitation, tandis que la deuxième phase vise à vérifier l’applicabilité du principe d'équivalence temps-température (PETT) dans le domaine de la fatigue pour l'EME-14. Enfin, la troisième partie de la thèse est consacrée au développement d'une méthode pour corréler les paramètres de la droite de fatigue de l'EME-14, obtenus à partir des essais 4PB et TC. Pour atteindre cet objectif, il est essentiel de mettre au point une méthode d'analyse rationnelle pour interpréter les résultats de fatigue de chaque essai, afin d'obtenir des valeurs précises, et cohérentes de la durée de vie en fatigue (Nf), assurant ainsi que les droites de fatigue issues de ces essais soient comparables.

Date	26 nov. 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Perraton (Directeur(-trice)) & Hervé Di Benedetto (Codirecteur(-trice))