Essai de module complexe et module de rigidité

Les essais de module complexe de l’EBHP 14 – Verre ont été réalisés sur des éprouvettes de PCG fabriquées en laboratoire à partir des méga boites (MB). Sur les éprouvettes prélevées sur le site de la SAQ, des essais de module de rigidité ont également été réalisés en traction indirecte. Pour les éprouvettes fabriquées en laboratoire, les modules complexes ont été déterminés en soumettant ces éprouvettes à des sollicitations cycliques sinusoïdales de traction-compression dans le domaine des petites déformations selon la méthode d’essai LC 26 – 700. Quant aux éprouvettes prélevées in situ, elles ont été testées en traction indirecte suivant la norme NF EN 12697-26.

3.2.5.1 Essai sur les éprouvettes de PCG fabriquées en laboratoire

Les essais se sont déroulés en sollicitation imposée de contrôle de déplacement selon la procédure du LCMB. Comme mentionné précédemment, les éprouvettes testées au cours des essais ont été obtenues par carottage des briquettes compactées à la PCG. Les différentes composantes du module complexe dépendent de la température et de la fréquence de sollicitation. Les paramètres d’essai sont présentés au Tableau 3.10.

Tableau 3.10 Paramètre d'essai de module complexe selon la méthode d’essai LC 26 – 700

Paramètres Mesures

Hauteur des éprouvettes (mm) 120 – 140 Diamètre des éprouvettes (mm) 75 ± 5

Températures d’essais (°C) -35; -25; -15; -5; 5; 15; 25; 35 Fréquences d’essais (Hz) 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10

L’essai de détermination du module complexe est réalisé sur des éprouvettes cylindriques à l’aide de la presse hydraulique MTS du LCMB. La figure 3.7 montre une éprouvette montée dans la presse MTS pour un essai de module complexe.

Figure 3.8 Illustration d’une éprouvette montée dans la presse pour un essai de module complexe

3.2.5.2 Équipement utilisé pour la réalisation de l’essai de module complexe

La presse hydraulique MTS utilisée pour détermination les modules complexes de l’EBHP14 – Verre possède une cellule de chargement de 50 KN, une enceinte thermique qui permet d’assurer le contrôle des températures d’essai, un capteur de force, trois extensomètres de 50mm de longueur pour les essais de traction – compression et deux extensomètres de 115mm de longueur pour les essais de traction indirecte, trois capteurs de température de précision 0,1˚ C. Un ordinateur permet de contrôler le bon déroulement des essais et effectue l’acquisition des données.

3.2.5.3 Modélisation des résultats de l’essai

Les résultats des essais de module complexe en traction - compression ont été modélisés à l’aide du modèle rhéologique 2S2P1D développé à l’université de Lyon/ENTPE. Ce modèle permet une meilleure modélisation du comportement en petites déformations des enrobés bitumineux. Des solvers Excel développés au LCMB permettent l’analyse des résultats expérimentaux et mettent en œuvre le modèle 2S2P1D. Une présentation du modèle et ses différents paramètres a été faite au chapitre 1 de ce mémoire. Les résultats des essais de traction indirecte n’ont pas été modélisés avec le modèle rhéologique. Ces résultats ont été analysés à l’aide d’un solver Excel développé au LCMB.

3.2.5.4 Essai de module de rigidité par traction indirecte

Pour les carottes prélevées sur le chantier, les modules de rigidité ont été déterminés par l’essai de traction indirecte sur éprouvettes cylindriques selon la norme NF EN 12697-26. Des briquettes de 150mm de diamètre ont été prélevées in situ dans la chaussée. De ces briquettes, nous avons extrait des éprouvettes dont les caractéristiques sont présentées au Tableau 3-11 des paramètres d’essai. Deux différents types d’essais de traction indirecte ont été réalisés sur ces éprouvettes. Dans un premier temps, l’essai a été réalisé selon l’option 1 correspondante à l’annexe C de la norme NF EN 12697-26. La sollicitation de l’éprouvette selon cette option est en contrôle de force imposée par pulsation. Par la suite, l’option 2

(Annexe F) de cette même norme a été utilisée pour déterminer les modules de rigidité des mêmes éprouvettes. Cette option permet un chargement cyclique sinusoïdal de l’éprouvette testée.

Tableau 3.11 Paramètres d'essai de module de rigidité pour les éprouvettes prélevées in situ

Paramètres

Mesures

Option 1 Option 2

Hauteur des éprouvettes (mm) 30 – 75 40 ± 2 Diamètre des éprouvettes (mm) 100 ± 5 100 ± 5 Températures d’essais (°C) -10; 0; 10 -10; 0; 10; 20 Fréquences de sollicitation (Hz) --- 10; 5; 1; 0,1

Force de contact (N) 50 à 250 ---

Force de cycle (N) 1 500 à 8 000 ---

La fréquence de sollicitation de l’éprouvette lorsque l’essai se déroule selon l’option 1 n’est pas donnée directement. Elle est déterminée ultérieurement à l’aide de l’équation (3.3) tirée de Olard, Noël et Loup (2006).

t ≈

∗

(3.1)

t étant le temps de sollicitation en seconde, et f la fréquence de sollicitation en hertz.

La force de contact pour l’option 2 est calculée en considérant l’épaisseur de l’éprouvette testée et la largeur de la bande de chargement. La force de sollicitation cyclique est déterminée de sorte que la déformation horizontale au centre de l’éprouvette soit comprise entre 5‰ et 10‰ du diamètre de l’éprouvette. Les éprouvettes testées en traction indirecte sont montrées à la Figure 3.8. Elles sont obtenues par carottage des briquettes prélevées in situ, rectifiées par sciage et polissage.

Figure 3.9 Éprouvettes extraites des carottes in situ pour les essais de module de rigidité

Après les essais selon l’annexe C de la norme NF EN 12697-26, ces éprouvettes ont été une nouvelle fois rectifiées afin d’obtenir des épaisseurs proches de la valeur normalisée pour l’option 2. Les essais de traction indirecte ont aussi été réalisés à l’aide de la presse hydraulique MTS. La Figure 3.9 permet de visualiser le montage de l’éprouvette dans la presse MTS pour la réalisation de l’essai.

Figure 3.10 Illustration d’une éprouvette montée dans la presse pour un essai de

module de rigidité

Tel qu’indique au Tableau 3.11, les essais selon l’annexe C (option 1) ont été réalisés à trois différentes températures en faisant varier les forces de sollicitation de façon à obtenir une formation diamétrale de 5 ±2μm de l’éprouvette. Par contre les essais selon l’annexe F de la norme NF EN 12697-26 (option 2) ont été réalisés pour une seule température (10 ˚ C) et une fréquence (10 Hz). L’essai pouvant toutefois être réalisé suivant les conditions du Tableau 3.11.