Mechanistic evaluation of geosynthetic interlayer performance in asphalt overlays: Effects of temperature, loading rate, and placement depth

Résumé

La fissuration réflective demeure un défi majeur pour la réhabilitation des chaussées bitumineuses. Cette forme de dégradation se produit lorsque les fissures existantes dans la chaussée sous-jacente se propagent vers le haut à travers le rechargement d'asphalte, compromettant ainsi la durabilité de la réhabilitation et nécessitant des interventions d'entretien répétées. Les intercouches géosynthétiques offrent une solution prometteuse pour atténuer ce problème, mais leur efficacité dépend de multiples facteurs qui n'ont que rarement été étudiés de manière systématique. Cette thèse présente une évaluation mécanistique complète de trois types d'intercouches géosynthétiques - un géotextile (tissu de pavage, PF), une géogrille verre-carbone (Carbophalt GB) et un géocomposite en fibre de verre (Glasphalt GV) - en utilisant un dispositif d'élargissement de fissure développé à l'ÉTS. Ce dispositif permet une évaluation rapide et reproductible de la résistance à la fissuration des systèmes bitumineux renforcés en utilisant des éprouvettes compactes (80 mm × 80 mm × 80 mm). Le programme expérimental examine systématiquement les effets de la température (-20 °C, 25 °C et 40 °C), du taux de chargement (2 et 5 mm/min) et de la profondeur de placement (un tiers, mi-hauteur et deux tiers depuis le bas de l'éprouvette), le plan factoriel complet taux-profondeur étant réalisé à 25 °C et 40 °C. Les paramètres de performance comprennent les indices de rigidité (K0-4mm et K̄ 10-30%), l'énergie de dissipation, le facteur d'amélioration de la ténacité (TIF), l'énergie de fracture (GIC) et l'intégrale J interfaciale. Les résultats révèlent des différences significatives de comportement entre les matériaux. Le tissu de pavage offre une performance stable avec une faible sensibilité au taux de chargement (TIF de 1,36-1,54 à 2 mm/min et 1,08-1,21 à 5 mm/min), attribuable à l'activation progressive des fibres qui permet une absorption d'énergie efficace aux deux taux de chargement. Le Glasphalt GV présente une forte sensibilité au taux de chargement : une performance médiocre à 2 mm/min (TIF de 0,54 0,57) s'inverse vers une excellente performance à 5 mm/min (TIF de 1,12-1,29), indiquant que son réseau de fibres de verre nécessite un chargement dynamique pour une activation efficace. Le Carbophalt GB démontre une performance modérée et stable (TIF ≈ 1,0). Le placement à un tiers de profondeur surpasse systématiquement les autres positions pour tous les matériaux et conditions, permettant une interception précoce des fissures et une redistribution efficace des contraintes. Les éprouvettes non renforcées atteignent une rigidité plus élevée mais présentent une rupture fragile, tandis que les systèmes renforcés échangent la rigidité contre la ductilité - précisément la fonction prévue des intercouches géosynthétiques. Ces résultats fournissent des recommandations pratiques pour la sélection et le positionnement des intercouches: le tissu de pavage pour les applications générales avec des conditions de trafic variables, le Glasphalt GV uniquement pour les environnements de chargement dynamique à haute vitesse, et le placement à un tiers de profondeur pour tous les types de géosynthétiques. Une étude complémentaire d'arrachement a montré que le montage boulonné provoquait une rupture en traction du géotextile plutôt qu'un décollement d'interface, ce qui fournit des enseignements méthodologiques pour les futurs protocoles d'essai d'adhérence. Un modèle par éléments finis calibré sur la réponse mesurée a reproduit la force au pic, le déplacement au pic et le travail dissipé à moins de 3 pour cent. Un cadre de corrélation exploratoire entre les paramètres de chargement monotone et de fatigue cyclique a été développé par régression log-linéaire sur trois ensembles de données cohérents, offrant un outil de diagnostic pour anticiper le classement en fatigue à partir d'essais monotones plus rapides.

Date	4 sept. 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Alan Carter (Directeur(-trice)), Michel Vaillancourt (Codirecteur(-trice)) & Eshan Dave (Codirecteur(-trice))