Evaluation of the damage of an asphalt mix under repeated freeze-thaw cycles

Résumé

Les mélanges d'enrobé sont des matériaux viscoélastiques thermosensibles, de sorte que leurs performances sont affectées par l’environnement. Au Canada, comme dans de nombreux autres pays nordique, les cycles de gel et de dégel sont des phénomènes courants. En outre, on croit que le nombre de cycles de gel et de dégel augmente avec l'influence des changements climatiques. À cause de cela, les méthodes actuelles pour prédire la dégradation des chausses peuvent surestimer la durée de vie. La dégradation due à la fatigue est un mécanisme de fracture généré par une application répétée de contraintes de traction inférieures à la résistance des matériaux. Elle est initié au bas de la couche structurelle en enrobé qui est habituellement constitué d’un enrobé GB20 au Québec. Le GB20 est un mélange résistant à l'orniérage avec une faible teneur en liant sensible aux dommages dus à la fatigue. D'autre part, pendant la période de dégel, la fonte de la neige induit une perte de capacité portante. La perte de support structurel des couches sous-jacentes crée une augmentation significative des contraintes de traction au bas des couches d'enrobés. En outre, il existe une autre possibilité d'augmentation des contraintes de traction due aux variations de température et à la dilatation / contraction de l'eau qui provoque une augmentation de la fissuration par fatigue précoce. L'effet de la variation de température et de l'humidité à la base des enrobés est totalement négligé jusqu'à présent. La variation thermique et la contraction / expansion de l'humidité peuvent produire des contraintes horizontales qui induisent des dommages par fatigue. L'effet du test de cycle de gel-dégel environnemental sur l'évolution de la fissuration par fatigue n'a pas encore été étudié correctement. Dans le cadre de cette recherche, on étudie un mélange d'enrobé couramment utilisé dans la province de Québec en couche de base, soit le GB20. L'expansion et la contraction des échantillons testés sont générés par la chambre environnementale et mesurés par des jauges de contrainte. L'équipement de traction-compression directe est utilisé pour l'analyse de la fatigue et les essais de module complexe. Des cycles rapides de gel-dégel ont été mis en oeuvre sur les échantillons conditionnés en laboratoire pour simuler les cycles quotidiens de gel-dégel rapide. Les résultats ont démontré que le niveau de compactage affecte significativement le comportement du mélange GB20 après un grand nombre de cycles rapides de congelation décongélation. L'effet des cycles rapides de gel-dégel sur le comportement viscoélastique du mélange a été ajouté à la formule de Witczak pour améliorer la prédiction de la durée de vie de ce type de mélange. En considérant les résultats de l'analyse du module complexe, on a trouvé que l'influence des conditions de gel-dégel sur le comportement de rigidité du mélange est plus élevée en augmentant le nombre de cycles. En ce qui concerne les résultats des essais de fatigue, le mélange de référence (pas de cycles de gel-dégel) était plus résistant à la fissuration par fatigue que le mélange conditionné (mélange conditionné avec 300 cycles de gel-dégel rapides). Les résultats ont également indiqué que l'ajout de fibre d'aramide (APF) pourrait augmenter les performances et la durabilité des GB20.

Date	26 oct. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Alan Carter (Directeur(-trice)) & Guy Doré (Codirecteur(-trice))