Etude numérique de la fissuration d'un milieu viscoélastique - Pastel

Conclusion générale
Au cours de leur durée de vie, les structures de chaussées se dégradent et la fissuration qui se propage
dans les couches bitumineuses constitue l’un des principaux modes de dégradation. Différents
essais de caractérisation du comportement des mélanges bitumineux sous chargement monotone
ou répété ont été développés. Bien que leurs résultats montrent une grande sensibilité à la nature du
liant, la contribution intrinsèque du bitume sur la fissuration de l’enrobé est méconnue.
Une analyse des surfaces de rupture des enrobés, à partir de prélèvements in situ et d’essais en
laboratoire, montre que les fissures se développent dans le film de bitume entre deux granulats.
Le comportement à la fissuration du bitume est actuellement principalement étudié sur des éprouvettes
de bitume relativement massives. Or, dans l’enrobé, le bitume se présente en fait en film mince
autour des granulats, configuration dans laquelle le liant subit des contraintes importantes et localisées.
Afin de prendre en compte ces constatations dans la compréhension du comportement des bitumes
vis à vis de la fissuration, on a exploité sur le plan expérimental le nouvel essai développé
au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées et sur le plan numérique, les approches développée
en mécanique de la rupture pour simuler l’ouverture d’une fissure dans un milieu viscoélastique et
confiné. L’étude numérique concerne donc le nouvel essai appelé essai de Rupture Locale Répétée
du bitume.
Cet essai consiste à appliquer une traction sur un film mince de bitume entre deux protubérances
constituées d’un tronc de cône terminé par une calotte sphérique d’acier de rayon 6mm. L’épaisseur
initiale dans l’axe des protubérances est de 320µm et le déplacement maximal imposé est de 110µm.
A l’issue de cette essai, l’éprouvette subit un examen post-mortem pour évaluer la taille de la surface
de fissure ainsi crée lors de l’essai.
Le bitume est un matériau viscoélastique thermosusceptible, sa réponse rhéologique dépend des
conditions expérimentales (température, vitesse de chargement). De la même manière, les conditions
expérimentales influencent les conditions d’initiation et d’ouverture de la fissure. En effet, lors
des phases de traction, des chutes brutales du signal d’effort sont observées. Elles sont assimilées à
l’initiation puis à la propagation d’une fissure au coeur même de l’échantillon.
À l’aide du code de calcul Abaqus, on a exploité les approches numériques qui permettent de
compléter et de préciser les interprétations à l’aide d’indicateurs spécifiques de la fissuration comme
le facteur d’intensité de contrainte et le facteur d’ouverture de la fissure.
En tenant compte des spécificités de l’essai et des propriétés rhéologiques du bitume, on a défini
une méthode de calcul de l’évolution de la force au cours de la phase d’étirement, de la phase d’ou-
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