Procédure expérimentale

Chauffage

Le matériau bitumineux est chauffé au préalable à l’étuve pendant 3 h, à la température préconisée par le fabricant des corps d’épreuve (150 °C pour le PG 58-28 et 170 °C pour le PG70-28), afin de le ramollir, et par conséquent, le rendre apte au malaxage et au coulage. Il est important de chauffer tout le matériel utilisé pour confectionner le corps d’épreuve (le moule RCA, les fillers, les béchers…). De cette façon, il est possible d’éviter les chocs thermiques lors de la préparation de l’éprouvette.

Pour les mastics, le mélange bitume-filler se fait sur une plaque chauffante capable de maintenir le mélange à une température minimale de 160 °C. Le malaxage peut se faire manuellement à l’aide d’une tige en verre ou mécaniquement par le biais d’un malaxeur à hélice. L’objectif du malaxage est de produire l’énergie mécanique nécessaire pour cisailler l’ensemble des particules que l’on souhaite introduire dans le mastic et le rendre ainsi homogène. Après le malaxage, le mélange est replacé dans l’étuve (le mélange est couvert pour empêcher les risques de vieillissement) pendant 20 minutes afin d’évacuer les bulles d’air créées lors du malaxage.

Coulage

L’échantillon du RCA est coulé à chaud immédiatement après l’avoir sorti de l’étuve. Le coulage doit être progressif et continu pour obtenir un échantillon continu et homogène. Un disque en papier est placé à la base du moule, entre la plaque de fixation et les cylindres, pour éviter que le matériau bitumineux adhère à cette plaque.

Lors du coulage, il faut s’assurer que le mélange bitumineux déborde des deux côtés des cylindres afin que l’échantillon ait les dimensions demandées (hauteur 40mm). Le moule est

replacé encore dans l’étuve pour permettre à l’échantillon de bien se mettre en place. On peut aussi ajouter des séquences de vibrations après coulage pour évacuer l’air retenu dans l’échantillon.

Refroidissement

L’éprouvette est refroidie à température ambiante pendant 6h. Ensuite, à l’aide d’une spatule chauffée avec une torche au propane, il faut araser le bitume débordant aux bords des cylindres du RCA afin d’obtenir un échantillon bien net aux extrémités et par conséquent réduire les effets de bords. L’éprouvette est mise par la suite dans un réfrigérateur à -5°C, afin de conserver les propriétés rhéologiques de l’échantillon.

3.2.6.2 Montage du RCA sur la presse

Pour réaliser le montage de la cellule du RCA dans la presse, il s’agit d’abord de fixer les extensomètres aux tiges du RCA tout en gardant les goupilles de sécurités branchées. Ensuite, il faut impérativement s’assurer de garder l’échantillon intact pendant tout le processus d’installation. Pour ce faire, la plaque de fixation (voir Figure 3.9) qui solidarise le cylindre plein au cylindre creux est mise en position basse. Dans ces conditions, les charges sont reprises totalement par le squelette du RCA et ce dernier peut être manipulé ainsi sans crainte d’endommager le corps d’épreuve.

Par la suite, le montage du RCA consiste à placer la cellule dans l’enceinte thermique et la solidariser au vérin de la presse afin de solliciter l’échantillon. Dans cette optique, la presse est pilotée en mode déplacement. Le montage commence par fixer la base du RCA à l’embase de la presse. La cellule de charge va alors afficher le poids de l’éprouvette. Il faut donc remettre à zéro la cellule de charge pour ne pas prendre en considération le poids de l’éprouvette lors des sollicitations qui seront appliquées pour les essais. Ensuite il faut approcher le vérin le plus possible de l’axe de transmission du cylindre interne, sans le toucher, afin de vérifier l’alignement de l’axe de révolution du RCA à celui du vérin de la presse de sorte que le

boulonnage entre le vérin et l’axe du RCA puisse se faire aisément. Un problème d’alignement entre le vérin et le RCA peut engendrer une déformation de la géométrie de l’échantillon ou la création de moments parasites. Le cas échéant, les hypothèses de calcul ne seront plus valables dans ces conditions. Par la suite, et pour éviter les risques de mauvaises manipulations, la presse est pilotée en mode CLC Pod (Control limited chanel). Le mode CLC Pod permet de contrôler le vérin de la presse sans soumettre de force excessive au RCA dans le cas d’une mauvaise exécution. Dans ces conditions, le raccord entre le cylindre plein et le vérin peut se faire sans crainte de créer des tensions dans le montage.

Après avoir fixé la cellule de RCA dans la presse, celle-ci doit être pilotée maintenant en mode « déplacement imposé » afin de maintenir fixe la position du vérin. De cette manière, il possible de mettre la plaque de fixation en position haute à l’aide de cale en aluminium. Ainsi, les deux cylindres du RCA sont ainsi désolidarisés et l’éprouvette de bitume ou mastic peut alors être sollicitée.

Le reste du processus de montage consiste à brancher les extensomètres et les capteurs de températures au système TestWare. Après coup, les goupilles de protection des extensomètres sont enlevées et la valeur mesurée est remise à zéro. Finalement, il faut brancher le système de mise en pression d’air pour empêcher le fluage du matériau à haute température sous l’effet de son poids propre. L’échantillon est ainsi prêt pour l’essai de cisaillement annulaire.

3.2.6.3 Mise en température de l’éprouvette

L’essai de cisaillement annulaire se déroule sur neuf températures différentes. L’éprouvette doit être conditionnée pour un temps suffisant. On peut ainsi avoir une température homogène au sein de l’échantillon. Les essais réalisés par Delaporte (2007) (Figure 3.15), dans le but de calculer le temps nécessaire pour la stabilisation du module de cisaillement lorsque l’échantillon est conditionné à une température donnée, ont montré que le module se stabilise après 180 minutes de la mise en température de l’enceinte thermique. Il faut donc prévoir un

délai de 4h environ (1h pour atteindre une température plus 3h pour la stabilisation de celle-ci dans le RCA) entre chaque séquence de sollicitation du RCA.

Figure 3.15 Évolution du module complexe (norme et angle de phase) en fonction du temps à la suite d’un échelon de température T = -15°C