Evaluation du vieillissement et de l'endommagement des matériaux bitumineux par modélisation hétérogène et mesures acoustiques

Discipline

Genie civil

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Enrobés bitumineux, Fatigue, Modélisation hétérogène, Vieillissement

Mots-clés

Matériaux bitumineux,

Ultrasons,

Émission acoustique,

Matériaux bitumineux -- Fatigue,

Traitement du signal,

Matériaux -- Détérioration

Pour toute société florissante, disposer de meilleures infrastructures routières et de transport est essentiel non seulement pour la mobilité des personnes et des biens, mais aussi pour la croissance économique et une meilleure qualité de vie. Il est donc important d'avoir de meilleures conditions routières afin de maintenir un niveau de service acceptable. Cette étude vise à améliorer les outils de dimensionnement des chaussées routières en service et à optimiser leur entretien. Dans ce contexte, la compréhension des mécanismes de fissuration des matériaux de chaussée en service et le suivi de l'évolution des mécanismes d'endommagement et de vieillissement sont parmi les facteurs clés pour améliorer la modélisation des chaussées anciennes et le calcul de leur durée de vie en fatigue résiduelle. Cette thèse est réalisée dans le but d'étudier le vieillissement et l'endommagement des matériaux bitumineux à l'aide d'une approche de Contrôle Non Destructif (CND) et de modélisation hétérogène de leur comportement en fatigue. La partie expérimentale est principalement basée sur des mesures de propagation des ondes ultrasonores dans le matériau afin de caractériser ses propriétés mécaniques résiduelles. Les signaux enregistrés à partir de l'instrumentation acoustique et mécanique sont analysés pour proposer de nouveaux critères de détermination de la durée de vie en fatigue. L'approche utilisée dans la partie numérique est initialement basée sur une génération de champs de propriétés hétérogènes pour créer une microstructure hétérogène virtuelle (agrégats et matrice). Ces champs sont ensuite utilisés dans un modèle thermomécanique couplant les effets de l'autoéchauffement et de l'endommagement permettant de simuler le phénomène de fatigue des enrobés bitumineux sous sollicitation cyclique. Une approche d’optimisation Simplexe est utilisée afin de caler les paramètres des modèles d'endommagement sur des résultats expérimentaux.