Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013

Journées Techniques Routes2013Nantes – 6 & 7 février 2013 O. Chupin, J.-M. Piau IFSTTAR, département Matériaux et Structures Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours

Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours 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

Deux modes d’étude 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) Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours 3

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

En première analyse : Unité de temps + absence de signe précurseur  existence d’un mécanisme spécifique « franc » (rare en mécanique des chaussées !), différent d’un 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 jusqu’à -15°C/-20°C, même avec pentes thermiques rapides) Facteurs eau+froid  investigations sur le comportement au gel des EB partiellement saturés d’eau 5

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) Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours 6

Module complexe sur EB sec et partiellement saturé (70%) Tessai > 0  superposition courbes EB sec et saturé Tessai < 0  différences significatives, rigidification du squelette par la présence de glace solide dans l’EB • Mise en évidence d’un effet significatif du gel BBSG 50/70 vides ~ 8% Isothermes> 0 Isothermes< 0

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

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

Déformations axiales au cours des cycles de gel/dégel : comportement global Stage de G. Bertuit (LR Clermont-Ferrand, 2012) Température thermocouple entre +7 et -5°C Def. axiale EB 50% Amplitude : -500 µdef Def. Axiale EB 30% Amplitude: -750 µdef Def. axiale EB sec Amplitude: -900 µdef 10

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

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

Conclusions Dégradations hivernales subites : état des travaux de recherche en cours • 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 d’un front de gel ?) • Si confirmation  éviter accumulation d’eau dans la porosité des EB Poursuites prévues (CCLEAR) • Essais sur bi-couches (saturé/sec) en laboratoire, prise d’eau de l’EB (phase vapeur, cryosuccion…?) 13

Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013