Comportement des revêtements bitumineux sur dalles orthotropes
Comportement des revêtements bitumineux sur dalles orthotropes
Ce travail de recherche a fait l’objet d’un contrat avec le SETRA en 2003. Afin de caractériser et déterminer le comportement des enrobés bitumineux sur les ponts à dalle orthotropes, un essai a été mis au point par le LCPC, appelé essai de flexion sous moment négatif ou essai de fatigue 5 points. Dans le cadre de ce contrat, le dispositif de notre laboratoire a été amélioré en prenant en compte les possibles aspérités et défauts des éprouvettes. Les essais sont réalisés à +10°C et -10°C. Nous avons participé à la rédaction de la norme AFNOR sur ce dispositif qui a été publiée en 2006 (NF P 98-286).
Afin de caractériser uniquement le revêtement bitumineux, des essais thermiques et mécaniques sur cylindres ont été réalisés. En effet, les propriétés mécaniques des enrobés bitumineux sont très sensibles en fonction de la température et du temps de chargement. Des essais de module complexe permettent de déterminer pour chaque valeur du couple (température, fréquence du chargement) le module de notre matériau et de tracer sa « courbe maîtresse ». Ces essais classiques ont été conduits sur trois formulations différentes d’enrobés bitumineux. De plus, ces matériaux sont visqueux. Par conséquent, au cours d’essais de chargement, une partie de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur. C’est pourquoi, il est indispensable de connaître les propriétés thermiques en vue d’une meilleure modélisation des matériaux bitumineux. Ainsi, nous avons pu établir un protocole d’essai afin de définir la conductivité et la capacité calorifique du matériau. En outre, des essais de fatigue ont été menés pour connaître le comportement à la fatigue de chaque formulation utilisée. Ont été ajoutés des essais non-destructifs par propagation d’ondes qui permettent de suivre d’une manière continue l’endommagement du matériau à partir de la vitesse et de l’atténuation des ondes. Enfin, par analyse inverse, le module de l’enrobé peut être déterminé. Les résultats montrent une très bonne cohérence avec ceux qui sont issus des essais de module complexe. En ce qui concerne les essais sur dalle orthotrope, des essais de fatigue 5 points ont été réalisés en partenariat avec Eiffage TP en utilisant la formulation d’enrobé du viaduc de Millau à +10°C et -10°C. Le principal désordre est la fissuration des enrobés au niveau de zones bien localisées. Nos essais ont permis de définir une instrumentation appropriée afin d’obtenir un suivi continu du comportement du revêtement sur la tôle de platelage et de détecter l’initiation de la macro-fissure.
Développements futurs
Un projet intitulé "orthoplus" a été sélectionné par l'ANR et il vient de débuter afin de définir des règles de conception plus précises pour ce type d’ouvrage d’art. Le projet regroupe autour du coordinateur Eiffage TP, le LCPC, le SETRA, Arcadis, Eiffel et le DGCB. Une première étape consiste à définir des modèles pour chaque matériau qui simuleront fidèlement leur comportement. Notre objectif consiste à modéliser les enrobés bitumineux ainsi que le dispositif expérimental de l’essai 5 points. Enfin, d’autres types de revêtements sont envisagés, comme le béton fibré ultra-performant (BFUP).
