La modélisation du comportement en fatigue des matériaux bitumineux partiellement saturés en eau

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Le réseau routier canadien, et plus particulièrement celui du Québec, est dans un état de détérioration avancé et exige des efforts de réhabilitation majeurs. Actuellement, l’industrie canadienne est piégée par la rigidité de la méthode de conception empirique, ne prenant pas en compte le comportement thermomécanique des matériaux bitumineux. Une voie se dessine depuis quelques années vers l’implantation d’une approche mécanistique-empirique de dimensionnement en Amérique du Nord. Dans cette perspective il convient de bien caractériser les propriétés des matériaux en laboratoire pour atteindre un dimensionnement réaliste. Notamment la résistance à la fatigue est la pierre angulaire dans cette démarche de dimensionnement. Dans la perspective d’optimiser le dimensionnement du revêtement d’une chaussée bitumineuse et de prédire l’évolution de l’endommagement en fatigue et celle des déformations permanentes nous avons élaboré au Laboratoire sur les Chaussées et les Matériaux Bitumineux (LCMB) de l’École de technologie Supérieure (ÉTS) un Outil de Prédiction de l’Évolution du Comportement des Chaussées : OPECC (http://opecctest.etsmtl.ca/). Cet outil prend en compte l’évolution du trafic et de la température en service pour la durée de conception établie d’une chaussée et décrit l’évolution potentielle de la fissuration par fatigue et celle des déformations permanentes. Visant à consolider le modèle de fatigue pour les matériaux bitumineux, un programme expérimental en deux volets est avancé : 1) à l’échelle du matériau et, 2) à l’échelle de la chaussée. Le 1er volet vise à modifier le modèle de fatigue suivant 2 aspects fondamentaux : 1) considérer l’effet de la température sur la durée de vie en fatigue des enrobés et, 2) intégrer le degré de saturation du matériau. Plusieurs séries d’essais de fatigue seront réalisés sur deux familles d’enrobés. Le 2ème volet vise à déterminer un coefficient de calage pour permettre de transposer la loi de fatigue du matériau à l’évolution de la fissuration par fatigue du revêtement bitumineux de chaussées en service. Pour ce faire, la fissuration par fatigue de sections de chaussées instrumentées sera observée sous l’action de passages répétés d’une charge roulante circulant en surface du revêtement. Les essais seront réalisés en conditions contrôlées, dans un laboratoire d’essais accélérés à grande échelle et l’effet des poids lourds sera induit à l’aide d’un simulateur de charge. Deux sections d’essais seront testées. Une 1ère section de référence constituée d’une structure de chaussée typiquement mise en œuvre au Québec et une réplique de cette section construite avec un tout nouveau type d’enrobé bitumineux, à haut module. Le coefficient de calage sera établi en minimisant l’erreur de la fissuration par fatigue observée dans la trace de roue et celle établie par calcul à partir d’une fonction de transfert prenant en compte les résultats du 1er volet.