Etude de la rhéologie des mastics bitumineux à l'aide d'un rhéomètre à cisaillement annulaire

Abstract

Le comportement thermomecanique des bitumes, mastics (phase intermediaire composee de bitume et de fines ou filler) et enrobes bitumineux, dans le domaine des petites deformations essentiellement, a ete etudie dans le cadre d’une collaboration entre l’ENTPE et la societe TOTAL. Les proprietes des mastics sont mesurees grâce a un nouvel outil d’investigation experimental, le rheome��tre a cisaillement annulaire de grande dimension. Dans le domaine de comportement viscoelastique lineaire (a « faibles niveaux » de deformations), l’evolution du module complexe des materiaux bitumineux est analysee sur une large gamme de temperatures et de frequences. Plusieurs liants et plusieurs fillers dont un compose d’ultrafines uniquement ont ete selectionnes de maniere a constituer differentes formulations de mastics ayant des concentrations en fines variees. L’influence des parametres suivants sur le comportement des mastics est analysee : i) caracteristiques des fines (concentration, courbe granulometrique, nature), ii) nature du liant et iii) vieillissement du liant. Il est en particulier mis en evidence que l’utilisation des ultrafines dans le bitume augmente fortement la rigidite des mastics a « haute » temperature, par rapport a ceux a base de filler « classique ». Le renforcement du bitume par les fines est quantifie par le coefficient complexe de renforcement introduit dans cette these. Une etude experimentale sur le comportement en fatigue des mastics bitumineux complete ce travail. Les ultrafines ont egalement ete utilisees dans des enrobes bitumineux en substituant une partie ou la totalite des fines « classiques ». Quelques essais de determination du module complexe de ces enrobes montrent que les ultrafines apportent une rigidification importante a « haute » temperature. Enfin, les modeles analogiques 2S2P1D (2 Springs, 2 Parabolic elements, 1 Dashpot) et DBN (Di Benedetto, Neifar), developpes a l’ENTPE, sont utilises pour simuler le comportement viscoelastique lineaire des liants et melanges bitumineux testes lors de la campagne experimentale. Une extension de ces modeles au cas tridimensionnel est egalement proposee dans le domaine des « petites deformations ».