Le Module Complexe et l'Impact du Granulat sur la Prédiction du Module Dynamique des Enrobés Bitumineux. Application aux Dimensionnements Rationnel et Mécanistique-Empirique

Autor: Aidara, Mouhamed Lamine Chérif
Přispěvatelé: AIDARA, Mouhamed Lamine Chérif
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Popis: In a context marked by a budget deficit of the Autonomous Road Maintenance Fund in Senegal (FERA) and the scarcity of road aggregates, marked by exhaustion announced the basalt quarry at Diack, design of durable roads at low cost and enhancement of new materials from Senegal have become necessary. Among the alternatives, quartzite of Bakel is proposed. A good pavement structure design requires a good characterization of the actual behavior of materials used. Rational design with ALIZÉ-LCPC, consider all materials as linear elastic and characterized by its elastic modulus and Poisson's ratio. This is a lack of precision in the design, because the behavior of granular materials is non-linear elastic, while the behavior of the bituminous materials is linear viscoelastic at low deformations. For bituminous materials, Pavement M-E as ALIZÉ-LCPC software uses the laws of linear elasticity. The viscoelastic behavior of asphalt concretes can be characterized by its complex modulus E *, mechanical models or its creep compliance J(t). The elastic behavior of asphalt concretes is characterized by dynamic modulus |E*|. Complex modulus tests are expensive and require revealing much time; therefore prediction models are used in the mechanistic-empirical pavement design (Witczak models). But none of these models takes into account asphalt concretes characterized by metric sieves or the impact of the aggregate in its mineralogical and chemical aspects. In order to take a first step in the consideration of these factors in understanding the behavior of asphalt mixtures, studies were carried out in the ETS-LCMB in Montreal on the characterization of the viscoelastic linear behavior (complex modulus test E*) of asphalt mixtures made with basalt Diack, quartzite of Bakel and limestone of Bandia. The different results obtained, supplemented by studies already carried out on the rough rock classification based on their SiO2 content, helped calibrate the sigmoidal model Witczak and develop a mineralogical model SILICA-ZETA. This model in auto evaluation enables better prediction of dynamic modulus of asphalt mixtures and explains their behavior through the predictor variables. But, it must be calibrated by a new free database. These studies have also shown that the asphalt mixtures made with aggregates of Senegal are thermorheologically simple materials. Quartzite Bakel can make just as basalt Diack of asphalt mixtures conform to the applicable specifications. They have a good fatigue resistance determined by the method of LCMB, but this remains to be verified in the test conditions of NF EN1108-1 standards (10°C, 25 Hz). The overestimation of the life of the specimens by the failure criterion Nf50% on Nf II/III during fatigue testing, does not seem too affect the values of the slope (1/b) of the Sn dispersion and ɛ6. The viscoelastic behavior of asphalt studied is well represented by the analogic advanced models. Compared to the viscoelastic pavement design of asphalt layers, the elastic design overestimates rutting at the top of the subgrade, underestimates the longitudinal deformation and transverse deformation of the bituminous layer and makes substantially well aware of the deflection of the floor. The low circulation speeds impose an amplification of the transverse deformation. Witczak predictive models of the dynamic modulus can be used for asphalt in size characterized by the metric sieve by replacement and optimization of U.S sieve.
Dans un contexte marqué par un déficit budgétaire du Fond d’entretien routier Autonome au Sénégal (FERA) et par la raréfaction des granulats routiers, marquée par l’épuisement annoncé de la carrière de basalte à Diack, le dimensionnement de routes durables à moindre coût et la valorisation de nouveaux matériaux du Sénégal sont devenus nécessaires. Parmi les solutions de substitution, le quartzite de Bakel est proposé. Un bon dimensionnement de structure de chaussées passe par une bonne caractérisation du comportement réel des matériaux utilisés. Le dimensionnement rationnel avec ALIZÉ-LCPC, considère tous les matériaux utilisés comme élastiques linéaires et caractérisés par leur module de rigidité et leur coefficient de Poisson. Ce qui constitue un manque de précision dans le dimensionnement, car le comportement des matériaux granulaires est élastique non linéaire, tandis que le comportement des matériaux bitumineux est viscoélastique linéaire à faibles déformations. Pour les matériaux bitumineux, le Pavement M-E comme le logiciel ALIZÉ-LCPC utilise les lois de l’élasticité linéaire. Le comportement viscoélastique des enrobés bitumineux peut être caractérisé par son module complexe E*, les modèles mécaniques ou sa susceptibilité au fluage J(t). Le comportement élastique des enrobés bitumineux est caractérisé par le module dynamique |E*|. Les essais de module complexe se révélant couteux et nécessitant beaucoup de temps, des modèles de prédiction sont utilisés dans le dimensionnement mécanistique-empirique (Modèles de Witczak). Mais aucun des modèles de Witczak ne prend en compte les enrobés bitumineux caractérisés par les tamis métriques ou l’impact du granulat sous son aspect minéralogique et chimique. Dans le but de faire un premier pas dans la prise en compte de ces facteurs dans la compréhension du comportement des enrobés bitumineux, des études ont été effectuées au LCMB de l’ETS à Montréal sur la caractérisation du comportement viscoélastique-linéaire (Essai de module complexe E*) des enrobés bitumineux formulés avec les basaltes de Diack, les quartzites de Bakel et le calcaire de Bandia. Les différents résultats obtenus, complétés par des études déjà effectuées sur la classification approximative des roches en fonction de leur teneur en SiO2, ont permis de calibrer les modèles sigmoïdaux de Witczak et de développer un modèle minéralogique SILICE-ZÊTA. Ce modèle permet en autoévaluation une meilleure prédiction du module dynamique des enrobés bitumineux et d’expliquer leur comportement à travers les variables prédicteurs. Cependant, elle reste à être vérifier avec une base de données indépendante. Ces études ont permis aussi de montrer que les enrobés bitumineux formulés avec les granulats du Sénégal sont des matériaux thermorhéologiquement simples. Le quartzite de Bakel permet de formuler au même titre que le basalte de Diack des enrobés bitumineux conformes aux normes de spécifications en vigueur. Ils ont également une bonne résistance à la fatigue déterminée par la méthode du LCMB, mais ceci reste à être vérifiée dans les conditions d’essai de la norme NF EN1108-1 (10°C, 25Hz). La surestimation de la durée de vie des éprouvettes par le critère de rupture Nf50% sur Nf II/III lors des essais de fatigue, ne semble pas trop affecter les valeurs de la pente (1/b), de la dispersion Sn et du ɛ6. Le comportement viscoélastique des enrobés étudiés est bien représenté par les modèles analogiques «avancés». En comparaison au dimensionnement viscoélastique des couches bitumineuses, le dimensionnement élastique surestime l’orniérage au sommet du sol support, sous-estime la déformation longitudinale et la déformation transversale de la couche bitumineuse et rend sensiblement bien compte de la déflexion de la chaussé. Les faibles vitesses de circulation entrainent une amplification de la déformation transversale. Les modèles de Witczak de prédiction du module dynamique peuvent être utilisés pour les enrobés bitumineux à granulométrie caractérisée par les tamis métriques par remplacement et optimisation des tamis U.S.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: