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Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours O. Chupin, J.-M. Piau.

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1 Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours O. Chupin, J.-M. Piau IFSTTAR, département Matériaux et Structures

2 Contexte Faits –Pelades en surface de chaussées bitumineuses, avec formation de nids de poule –Survenant de façon subite sur de grands linéaires en bandes de roulement sans signe précurseur spécifique –Nécessitant des fermetures et interventions parfois en urgence –Rencontrés dans divers pays (France, Angleterre, Allemagne, …) Questions –Causes ? –Traitements curatifs / préventifs ? –Détection préventive des sections à risque ? 2 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours

3 Deux modes détude des mécanismes Analyses de cas de terrain (CETE, DIR,..) Essais de laboratoire sur le comportement au gel des EB (Opérations de recherche RST: Fondephy & CCLEAR) 3 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours

4 Facteurs communs au divers retours de terrain –Présence deau dans la porosité des EB –Des températures négatives basses –avec précipitations (cycles de gel/dégel) –Un « zest » de sollicitations mécaniques (bdr) 4 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours

5 En première analyse : Unité de temps + absence de signe précurseur existence dun mécanisme spécifique « franc » (rare en mécanique des chaussées !), différent dun mécanisme de fatigue mécanique, thermique ou hydrique (ex: désenrobage progressif) –Q: mécanisme unique ou déclencheur, sur situation préalablement «dégradée » ? Fissuration de retrait thermique dans les EB ? –Non a priori au sens usuel du terme sur EB sec (mode de rupture différent; pas de fissure observée sur les essais de retrait thermique empêché jusquà -15°C/-20°C, même avec pentes thermiques rapides) Facteurs eau+froid investigations sur le comportement au gel des EB partiellement saturés deau 5

6 Essais de laboratoire Essais de Module Complexe sur EB partiellement saturés (IFSTTAR) Essais de gel/dégel sur EB, inspirés des essais de gélivité sur sols (initiés par C. Mauduit au LR Nancy poursuivis au LR Clermont-Ferrand, IFSTTAR) 6 Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours

7 Module complexe sur EB sec et partiellement saturé (70%) Mise en évidence dun effet significatif du gel Isothermes > 0Isothermes < 0 BBSG 50/70 vides ~ 8% T essai > 0 superposition courbes EB sec et saturé T essai < 0 différences significatives, rigidification du squelette par la présence de glace solide dans lEB

8 Propagation verticale de front de gel/dégel sur EB partiellement saturé Haut éprouvette cycles 24h de température entre +10 et -10°C Bas éprouvette Température constante +2°C (avec ou sans bain) BBSG, vides 8% Grade 35/50 Saturation eau : ~30% et 50% Eprouvettes : H=10cm,Φ=8cm Dispositif expérimental

9 Préparation des échantillons Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours 9 Thermocouples Jauges axiales ou radiales (// ou direction de propagation front de gel) 3 lots déprouvettes : sec, saturés à 30% et 50% = f(vide) (saturation par tirage au vide)

10 Déformations axiales au cours des cycles de gel/dégel : comportement global 10 Température thermocouple entre +7 et -5°C Def. axiale EB sec Amplitude: µdef Def. axiale EB 50% Amplitude : -500 µdef Def. Axiale EB 30% Amplitude: µdef Stage de G. Bertuit (LR Clermont-Ferrand, 2012)

11 Evolution de la déformation axiale (moyennée sur la jauge) en cours de descente du front de gel EB sec EB 30% EB 50% Extension (~150 def) déformation volumique liée à la transformation eau liquide/glace (à masse donnée V g ~1,09V l ) Contraction au cours de la descente en T°C

12 Déformations radiales ( def) <0 >0 EB sec EB 50% 1 2 ? de la descente « saut » similaire à axiale mais plus marqué de la remontée du front de gel mvt de grande amplitude, effet localisé dans le temps (~30) et inattendu 2 1 Evolution de la déformation radiale lors :

13 Conclusions Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours 13 Effets du gel sur EB (partiellement) saturé notables Origine possible des dégradations subites vues sur chaussées (arrachement dû à des dilatations horizontales opposées entre couches au passage dun front de gel ?) Si confirmation éviter accumulation deau dans la porosité des EB Poursuites prévues (CCLEAR) Essais sur bi-couches (saturé/sec) en laboratoire, prise deau de lEB (phase vapeur, cryosuccion…?)


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