Essai de gel-dégel à déformation libre (CTFS – Cooling Test in Free Stress

II.3.1 Corps d’épreuve

II.3.1.1 Mesure de la déformation des enrobés aux états secs et saturé

Pour cet essai, six éprouvettes cylindriques de diamètre 80mm et de hauteur 120mm sont obtenues à partir d’une plaque fabriquée en laboratoire. Les échantillons sont répartis en deux lots selon la direction de prélèvement :

 Lot 1 : trois éprouvettes désignées par la lettre H sont prélevées horizontalement  Lot 2 : trois autres éprouvettes désignées par la lettre V sont prélevées verticalement L’orientation H ou V est repérée par rapport au sens de compactage. Un relevé au banc gamma-densimétrique a été réalisée pour déterminer la porosité moyenne des échantillons. Les échantillons sont équipés de jauge de déformation de longueur égale à 50mm de l’entreprise HBM.

 Eprouvettes V : Une jauge est collée dans le sens longitudinal mesurant la déformation longitudinale de l’éprouvette, permettant d’estimer la déformation verticale de la plaque prismatique supposée homogène. Une autre jauge collée dans le sens ortho-radial mesurant la déformation ortho-radiale de l’éprouvette, permettant de connaitre la déformation horizontale de la plaque prismatique.

 Eprouvettes H : Une jauge est collée dans le sens longitudinal de l’éprouvette mesurant la déformation longitudinale de l’éprouvette, permettant de connaitre la déformation horizontale de la plaque prismatique supposée homogène. Une autre jauge collée dans le sens ortho-radial de l’éprouvette mesurant la déformation radiale de l’éprouvette, permettant d’estimer la déformation verticale de la plaque.

Eprouvette Hauteur (mm) Diamètre (mm) Masse (g) % vide

234H 131,1 77,9 1590,4 6,3 235H 131,7 77,8 1570,3 6,5 236H 131,5 77,7 1579,4 6,9 237V 121,4 77,8 1373,5 7,7 238V 121,3 78,2 1407,6 7,4 239V 123,4 78,1 1410,3 7,7

48 Figure II. 8: Exemple avec deux éprouvettes instrumentées l’une avec une jauge ortho-radiale

et l’autre avec une jauge longitudinale

On mesure la déformation des éprouvettes à l’état sec puis à l’état partiellement saturé en eau (suivant le protocole de saturation décrit plus haut dans le paragraphe II.1). Afin d’assurer des mesures pérennes durant les essais, les jauges de déformation sont protégées vis-à-vis de l’humidité par un gel en silicone ou une pâte thermique. Lors des mesures à l’état saturé, l’éprouvette est enveloppée par un film plastique afin d’éviter les pertes d’eau par évaporation durant l’essai.

II.3.1.2 Relation entre la teneur en eau et le gonflement au gel

Afin de cerner la relation entre la teneur en eau contenue dans un échantillon et le gonflement au gel, deux éprouvettes cylindriques ∅ × sont prélevées perpendiculaire au sens de compactage puis instrumentées à l’aide de jauges de déformation. La première éprouvette possède une porosité de 6,8% et l’autre une porosité de 11%. Les mesures sont réalisées comme suit :

 On réalise une mesure de référence sur une éprouvette à l’état sec

 On effectue la 1ère mesure sur la même éprouvette préalablement saturée et dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment. Le taux de saturation est déterminé par pesage de l’éprouvette à -10°C où l’eau porale est gelée.

 On laisse l’éprouvette sécher librement à l’air ambiant pendant 24h. Puis, on effectue une 2ème mesure de la déformation dans les mêmes conditions expérimentales. Le taux de saturation sera calculé à une température de -10°C.

 …

Jauge

longitudinale Jauge

49 II.3.2 Condition de l’essai

Les éprouvettes instrumentées sont placées dans une chambre climatique avec une condition de contrainte libre. Les éprouvettes subissent ensuite une série de cycles de gel et de dégel dans une enceinte thermique avec des paliers de températures entre +10°C et -10°C (cf. Figure II.9). Durant l’essai, la température à la surface de l’éprouvette est également enregistrée à l’aide d’une sonde de température de type PT100.

Figure II. 9 : Paliers de la température imposée à l’éprouvette dans l’enceinte thermique II.3.3 Mesure de la déformation au gonflement

La mesure de la déformation thermique à l’aide des jauges exige quelques précautions à prendre lors de la mise en place du système de mesure. En effet, il existe plusieurs facteurs pouvant influencer la mesure elle-même dont il faut tenir compte :

 Thermo-sensibilité du matériau de la jauge ( ≈ / /° )

 Thermo-sensibilité et la longueur du câble électrique assurant la liaison entre la jauge et le conditionneur.

 La colle utilisée pour placer les jauges.

Afin de tenir compte des facteurs énumérés, les mesures brutes seront corrigées pour obtenir à chaque instant la déformation du matériau. La correction exploite la courbe de thermo-sensibilité de la jauge (donnée fournisseur). Cependant, cette technique ne prend pas en compte les défauts causés par le collage et les câbles.

Dans ce travail, on utilise la méthode de compensation en utilisant une seconde jauge collée sur un barreau d’invar placé à proximité immédiate de l’éprouvette à tester. Le barreau d’invar possède un coefficient de contraction/dilatation thermique relativement faible

( ≈ , / /° ).

50

= + (II. 1)

De la même manière, la déformation de la jauge sur le barreau d’Invar s’exprime ainsi :

= + (II. 2)

Le paramètre dépend de la sensibilité thermique de la jauge, du collage des jauges à la surface des éprouvettes et de la longueur du câble de raccordement. Cependant, considérant que le coefficient de contraction/dilatation thermique de barreau silicate est négligeable = ∆ ≈ , la déformation corrigée de l’éprouvette d’enrobé bitumineux est déduite par:

= − (II. 3)

Figure II. 10 : Vue d’ensemble dans l’enceinte thermique avec le barreau d’invar et l’éprouvette munie d’une jauge et d’une sonde de température

II.4 Evolution de la contrainte au cours du gel (UTST – Uniaxial Tension Stress Test