Abderrahim Achchoubi, doctorant au Cerema Infrastructures de transport et matériaux dans l’équipe de recherche DIMA et à l’Université Gustave Eiffel au sein de l'UMR MCD : Matériaux pour une Construction Durable, a présenté lors des Journées techniques routes, rendez-vous destiné à échanger sur les travaux de recherche en cours et les innovations dans le domaine routier, un poster sur un outil de diagnostic de la durée de vie résiduelle des matériaux de chaussées, développé par le Cerema et l’Université Gustave Eiffel.
Vers un modèle du vieillissement des chaussées
Cet outil fournit une description fine de la microstructure de l’enrobé bitumineux (taille des granulats, épaisseur du mastic bitumineux autour des granulats, porosité, etc.) et des propriétés des constituants (viscoélasticité du bitume, élasticité des granulats) tout en proposant un modèle d’endommagement par microfissuration des enrobés en prenant en compte de l’état de vieillissement de ceux-ci à travers une loi d’évolution des propriétés physico-chimiques induites par le vieillissement, permettant ensuite le diagnostic quant à la durée de vie résiduelle du matériau endommagé.
En effet, après leur mise en service, les chaussées sont exposées à différentes sollicitations mécaniques et climatiques qui modifient leurs propriétés mécaniques et entraînent une détérioration croissante. L’endommagement par microfissuration des enrobés bitumineux ainsi que leur vieillissement comptent parmi les causes les plus courantes des dégradations précoces.
Un enjeu important des travaux de développement de cet outil est de définir une méthodologie permettant de dissocier l’endommagement lié aux microfissures et le vieillissement des matériaux qui durcissent au fil du temps, car ces deux phénomènes ont des impacts différents : L’apparition de microfissures entraîne une baisse de la résistance mécanique des matériaux, alors que le vieillissement oxydatif augmente leur rigidité.
Ce travail de thèse consiste donc à étudier ensemble les deux phénomènes, et repose sur le développement d’un modèle micromécanique accompagné d’une campagne expérimentale appropriée, cela constituera une avancée majeure dans la prédiction des propriétés mécaniques des matériaux de chaussées.
Reproduction du vieillissement et de l’endommagement en laboratoire
Dans un premier temps, une étude bibliographique a été menée sur la composition des enrobés bitumineux puis sur leur vieillissement oxydatif afin de comprendre les mécanismes, et complétée par une étude de l’état de l’art sur la reproduction contrôlée des microfissures en laboratoire qui a montré le besoin de compléter les connaissances.
Les travaux se thèse se sont ensuite articulés principalement autour de trois objectifs :
- Caractériser l’effet de la microfissuration sur les propriétés viscoélastiques de l’enrobé bitumineux, en développant un matériau bitumineux fissuré modèle à densité de fissuration contrôlée. Des essais rhéologiques ainsi que des essais mécaniques temporels seront ensuite menés sur les matériaux modèles contenant des défauts.
- Formuler une loi de vieillissement oxydatif des liants et des enrobés bitumineux basée sur des données expérimentales, permettant de prendre en compte les effets du durcissement à long terme du matériau.
- Développer un modèle micromécanique multi échelles pour les enrobés bitumineux à différents niveaux de vieillissement en tenant compte de la microfissuration développée dans les chaussées sous l’effet du trafic.
En savoir plus :
Le poster "Élaboration d'un outil de diagnostic basé sur la micromécanique pour évaluer la durée de vie résiduelle des matériaux de chaussées"