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

1.4. Comportement viscoélastique des liants bitumineux
1.4 Comportement viscoélastique des liants bitumineux
Le bitume est un matériau viscoélastique c’est à dire que ses propriétés mécaniques dépendent
de la durée de sollicitation (ou de sa fréquence) et de la température (Baaj [4], Olard [136]).
On considère qu’un enrobé bitumineux présente un domaine de sollicitation pour lequel son
comportement est linéaire. Ceci nécessite d’appliquer des petites déformations dans les mesures du
module des liants bitumineux (Baaj [4], Chambard [27] et Maillard [108]).
L’hypothèse d’un comportement viscoélastique linéaire des liants bitumineux suppose la validité
du principe de superposition de Boltzmann. Ce principe suppose que la réponse d’un matériau à une
sollicitation composée d’un certain nombre de sollicitations élémentaires est la somme des réponses
à chacune de ces sollicitations élémentaires (Salençon [155]).
D’ailleurs, on trouve souvent, dans littérature, l’application du principes d’équivalence tempstempérature
(Christensen [34], Drozdov [50] et Ferry [62]) pour ce comportement viscoélastique linéaire.
La réponse en déformation des matériaux viscoélastiques sous une contrainte imposée dépendant
à la fois du temps et de la température. Le facteur de temps est en fonction du taux de
chargement, de l’amplitude et de la durée du chargement. La température dépend des propriétés
thermiques du matériau. En viscoélasticité linéaire, la dépendance du temps et de la température du
comportement peut se superposer et donc devenir essentiellement équivalente. Nous allons examiner
ces principes de superposition en détail dans le chapitre §4.
Avec ces hypothèses, il existe plusieurs essais de caractérisation des liants bitumineux. Cependant,
les essais conventionnels tels que la température de ramollissement ou la pénétrabilité ne permettent
pas de déterminer les caractéristiques des bitumes que pour une température et un temps
de charge donné.
Afin de caractériser l’évolution du comportement du bitume de l’état liquide à l’état d’un solide
viscoélastique, l’essai de mesure du module complexe est le plus approprié (Huet [88], Christensen et
Anderson [31], Ramond [171]). Il permet de déterminer les caractéristiques intrinsèques du matériau
(module et angle de phase) pour un grand nombre de couples température/fréquence.
Dans ce qui suit, nous allons décrire le comportement viscoélastique du bitume dans le domaine
temporel puis nous aborderons l’essai de caractérisation dans le domaine fréquentiel. Nous verrons
que si les liants bitumineux vérifient le principe d’équivalence temps/température (Mandel [113]), il
est alors possible de connaître les propriétés du bitume dans une large gamme de température et de
fréquence par construction de sa courbe maîtresse (Chambard [27]).
1.4.1 Caractérisation dans le domaine temporel
L’essai de fluage sur barreau appelé aussi Bending Beam Rheometer (BBR) (figure 1.4) est un essai
spécialement conçu pour effectuer des mesures fondamentales sur les liants bitumineux à basses
températures. Il est normalisé (EN 14771 [134]) et fournit des résultats répétables.
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