Mécanismes de dégradation observés

Le Tableau 1.7 donne la synthèse des mécanismes de dégradation générés par les sollicitations hydriques et ce, sans sollicitations mécaniques. Le Tableau 1.8 effectue une synthèse des mécanismes de dégradation générés par la combinaison des sollicitations hydriques et mécaniques avec ou sans sollicitations climatiques. Ces informations ont été tirées de : Lee (1982), Kiggundu et coll. (1988), Tarrer et coll. (1991), Kandhal et coll. (2001), Bagampadde et coll. (2004), Kanitpong (2005), Asphalt Institute (2007), Mauduit et coll. (2007), Mercado (2007) et, Caro et coll. (2008).

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Tableau 1.7 Mécanismes de dégradation d’un enrobé générés par les sollicitations hydriques sans sollicitations mécaniques

Mécanisme Description du mécanisme Causes Séparation,

détachement ou décollement

(Detachment)

Séparation microscopique du film de bitume de la surface du granulat par un film d’eau sans dommage apparent au film de bitume. Le film de bitume peut être décollé facilement de la surface du granulat indiquant une absence complète d’adhésion.

- Granulat poussiéreux ;

- Granulat qui n'a pas été suffisamment séché avant l’enrobage, l’eau dans les pores interstitiels se vaporise et condense à la surface du granulat emprisonné sous le film de bitume ;

- Percolation de l’eau au travers le film mince de bitume jusqu’à l’interface bitume-granulat. Décollement

chimique

(Chemical Disbonding)

Interaction chimique et électrostatique entre l'eau et certains granulats favorisant le

décollement du bitume. ^{- Réaction chimique et électrostatique.}

Déplacement ou remplacement

(Displacement)

Enlèvement, perte ou déplacement du bitume de la surface du granulat par l’eau à partir : d’une brèche dans le film de bitume et/ou séparation possible à l’interface mastic-granulat.

- Enrobage incomplet lors du malaxage ;

- Granulat très angulaire : usure ou film de bitume très mince aux arrêtes ;

- Granulat très fragmenté après le compactage ; - Présence de poussières à la surface du granulat ; - Cycles de gel et dégel fréquents ;

- Faible énergie de surface d’adhésivité ; - Composant chimique hydrophile du bitume ; - Composition minéralogique globale hydrophile ; - Incompatibilité entre le bitume et le granulat qui mène à la solubilité d’un composant par l’eau ; - pH élevée de l’eau.

Émulsion spontanée

(Spontaneous Emulsification)

L’eau et le bitume se combinent pour former une émulsion inverse, le bitume forme la phase continue et l’eau la phase discontinue. Le mécanisme est réversible lorsque l’eau s’évapore, toutefois il peut s’amplifier avec le passage des véhicules et peut conduire au décollement total du film de bitume s’il atteint la surface du granulat.

- Immersion prolongée dans l’eau ;

- Présence de certains produits anti-désenrobage ; - Composant chimique hydrophile du bitume ; - Présence de certains fillers minéraux ;

- Présence de minéraux de carbonate hydrophile ; - Présence de particules argileuses ;

- Faible énergie de cohésion à l’interface ; - pH élevée de l’eau.

Osmose

(Osmosis)

Gradient de concentration de part et d’autre du film de bitume qui provoque le

déplacement de l'eau vers la surface du granulat. Ce phénomène génère le désenrobage.

- Granulat composé de sels minéraux ou présence de saumure dans ses pores.

- Bitumes corrosifs traités lors de la fabrication ; - Granulat qui n'a pas été suffisamment séché avant

l’enrobage ;

- Film de bitume perméable. Activité

microbienne

(Microbial Activity)

Processus métabolique microbien à l'interface donnant des sous-produits qui brisent

l’adhésivité à l'interface. ^{- Métabolisme bactérien.}

Instabilité générée par le

pH de l’eau

(pH Instability)

Le pH de l’eau affecte l’angle de contact, le mouillage et la tension de l’interface eau, et, ainsi, l’adhérence du couple bitume-granulat.

- Différences au niveau de la source d’eau (robinet, distillée, etc.) expliquant les écarts entre les multiples essais ;

- Une hausse du pH supérieure à 9 réduits l’adhérence ;

- Importance de la sensibilité (stabilité) au pH à l’interface bitume-granulat.

Solubilité

(Solubility) ^{La perte de cohésion au sein du granulat due} à la solubilité de certains composés.

- pH < 6 et > 8 de l’eau est favorable à la dissolution de minéraux carbonatés et siliceux respectivement.

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Tableau 1.8 Mécanismes de dégradation d’un enrobé générés par la combinaison des sollicitations hydriques, mécaniques et/ou climatiques

Mécanisme Description du mécanisme Causes

Pression dans les pores

(Pore pressure)

Le déplacement de l’eau dans les vides

interconnectés de la microstructure de l’enrobé et le développement d’une pression interstitielle élevée de l'eau au sein des vides isolés saturés générés par le passage d’un véhicule provoque la rupture du film de bitume ou la propagation de microfissures au sein du mastic. Ces dommages vont faciliter l’infiltration d’eau dans le mastic et à l'interface bitume-granulat et conduire au désenrobage et à la désintégration complète de l’enrobé.

- Ségrégation entre deux couches ou teneur élevée en vides permettant l’infiltration et la circulation d’eau ;

- Densification de l’enrobé par le trafic emprisonnant l’eau dans des vides isolés, alors que le matériau est saturé non drainé ; - Trafic mettant sous pression l’eau au sein

des vides isolés sollicitant le matériau en traction et le liant entre les granulats au point de les désenrober.

Décapage hydraulique

(Hydraulic Scouring)

Décapage de la couche saturée de surface du revêtement bitumineux par l'action des pneumatiques menant au désenrobage et arrachement.

- Surface saturée ;

- Passages de véhicules créant une mise sous pression à l’avant et succion à l’arrière du pneumatique ;

- Présence de particules, abrasifs, au sein de l’eau pouvant amplifier le décapage ; - Film mince ou perméable de bitume ; - Possibilité d’un phénomène d’osmose.

Dispersion

(Dispersion)

Perte de cohésion du bitume ou du mastic en raison d’une exposition prolongée à l’eau et une perte de matériau en raison d’un mouvement d’eau généré par le passage des véhicules.

- Présence prolongée d’eau ; - Écoulement d’eau ;

- Énergie faible de cohésion à l’interface ; - Composant chimique hydrophile du

bitume ; - Bitume vieilli ; - Film mince de bitume. Désorption

(Desorption) ^{Lavage du liant ou mastic par un écoulement d’eau} qui peut être accentué par le trafic.

- Perméabilité élevée de l’enrobé bitumineux ou du film de bitume ; - Passages de véhicules. Rupture du film de bitume ou micro fissures (Film Rupture or Microcracks)

Rupture du film de bitume, de mastic ou de granulats générant une perte d’intégrité structurelle de l’enrobé et générant ainsi de nouvelles voies d’accès pour le transport de l'humidité. Le mécanisme se produit usuellement aux arrêtes vives, où le film de bitume est mince, ou il y a présence de poussière sur le granulat.

La rupture peut être accentuée par : - Opérations de fabrication, de mise en

œuvre et de compactage ; - Passages de véhicules ; - Cycles de gel et dégel.

Cloque, cloche et piqûre

(Blistering and Pitting)

Le lever du soleil, après une averse de pluie, provoque le réchauffement du bitume qui aura tendance à couler par-dessus les gouttes d’eau (formation de cloque). Après, le réchauffement crée l’expansion des gouttes d’eau qui font céder le film de bitume laissant une cavité (piqure).

- Averse de pluie ;

- Réchauffement par le soleil ; - Écoulement du bitume lors du

réchauffement ;

- Expansion des gouttes d’eau se trouvant sous le film et rupture du film de bitume. Solidification

de l’eau

(Freezing Water)

La solidification de l’eau contenue dans les pores de l’enrobé peut générer des contraintes de 1 à 3 MPa et ainsi fragiliser le film de bitume, le granulat ou l’enrobé. Cette fragilisation se produit essentiellement à l’interface granulat-bitume.

- Présence d’eau au sein de l’enrobé ; - Température froide générant la formation

de glace. Vaporisation et succion (Moisture vaporizes and Suction)

Lors d’un réchauffement, l’évaporation de l’eau (vapeur) contenue dans les vides semi-effectifs accélère la diffusion de l’eau au sein de la microstructure du bitume et lors du

refroidissement, il peut y avoir une succion d’eau au sein des vides s’il y a présence d’un film d’eau à l’embouchure en raison de l’existence d’un gradient de pression.

- Présence d’eau au sein de l’enrobé ; - Température ou ensoleillement élevé et

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