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2.3.2. Caractéristiques mécaniques de l´enrobé bitumineux

Caractéristiques mécaniques du bitume : [source texte bp]

Le bitume, corps viscoélastique, n´est ni un solide élastique idéal (répondant à la loi de Hooke), ni un liquide visqueu idéal (newtonien). Il présente des propriétés combinées de l´un et l´autre en fonction du temps de charge à laquelle il est soumis.

Pour une charge appliquée très rapidement et à basse température, le bitume se comporte comme un solide élastique : la déformation est proportionnelle à la charge appliquée et le retour à l´état initial est total si la charge est annulée rapidement.
Si par contre, une contrainte est appliquée à haute température, le bitume se comporte comme un liquide visqueux et présente une déformation continue, le taux de déformation étant proportionnel à la charge appliquée; dans ce cas, il subsiste une déformation rémanente.
Pour les temps de charge et les températures intermédiaires, le bitume présente un caractère viscoélastique et son comportement est situé entre les deux extrêmes précédents.

Pour décrire ce comportement viscoélastique, une notion élargie du module d´Young, fonction du temps de charge, a été introduite par Van Der Poel sous le terme de Module de rigidité, noté S*.

Le nomogramme de Van Der Poel permet d´évaluer ce module de rigidité sur base de la température anneau & bille et de la pénétration du bitume considéré, quels que soient la température et le temps de charge.
Aux basses températures, tous les bitumes ont été reconnus comme ayant un comportement élastique et leur module de rigidité est de l´ordre de 3000 MPa.

Nomogramme de Van der Poel

Nomogramme de Van der Poel
Procédure pour la détermination du module de rigidité:
Relier le point 10 Hz de l’échelle des temps de chargement au point 86 °C (75+11 °C) de l’échelle des différences de température.
Prolonger jusqu’à l’intersection de la ligne 2 des iso IP
Lire la valeur de la rigidité S = 5.108 N/m²
Exemple : TBA = 75 °C ; IP = +2 ; Température d’essai = -11 °C ; Fréquence de sollicitation = 10Hz

(Cette méthode n’est valable que pour les liants routiers, cependant, elle fournit une estimation suffisante du module de rigidité des bitumes modifiés pour le dimensionnement à la fatigue de l´enrobé bitumineux)

Caractéristiques mécaniques de l´enrobé bitumineux :

Le module d’élasticité de l’enrobé bitumineux varie en fonction de la température ambiante et de la fréquence d´application de la charge. Il est déterminé à partir du module de cisaillement du bitume, obtenu à partir du nomogramme de Van der Poel grâce à sa température anneau & bille et à sa pénétration (Cette méthode n’est valable que pour les liantsroutiers), et à partir du pourcentage de vides de l´enrobé et de sa teneur en bitume.

Les relations utilisées pour le calcul du module d´élasticité de l´enrobé bitumineux, [Francken L. and Vanelstraete A., "Complex moduli of bituminous materials - A rational method for the interpretation of test results, Proceedings of the RILEM Symposium on mechanical test for bituminous materials: recent improvements and future prospects", Lyon (France), 14-16 May 1997], sont les suivantes :

formule

E est le module purement élastique de l´enrobé, constant pour une composition donnée
R* est le module réduit décrivant la forme de la courbe maîtresse du mélange
(0 < R* < 1)

formule

avec

B*, le module du bitume (MPa)
Va, le volume de granulats dans le mélange (en %)
Vl, le volume de liant dans le mélange (en %)
v, le pourcentage de vides résiduels du mélange (0 < R* < 1)