Use of fiberglass geogrids to the reinforcement of bituminous mixtures layers - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Use of fiberglass geogrids to the reinforcement of bituminous mixtures layers

Utilisation de géogrilles en fibre de verre pour le renforcement des couches d’enrobé bitumineux

Résumé

This doctoral dissertation was developed at the Laboratory of Tribology and Dynamics of Systems (LTDS) at the Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE), France. It was part of a partnership between the French companies Afitexinov and EIFFAGE Infrastructures. It also had the support of the Brazilian science without borders program from CNPq. The objective of this study is to contribute to the future development of new geosynthetics to the reinforcement of bituminous mixtures. As well as to provide useful information that could allow the proposition of new design method for reinforced pavement structures. To this end, five slab configuration was conceived, four bi-layered and one whole, containing the same type of bituminous mixture regardless of the configuration. From the bi-layered slabs, three were reinforced with the combination of two fiberglass geogrids (50 and 100kN/m maximum tensile strength) with two emulsions as tack coat (bitumen pure and modified by SBS). The last bi-layered slab was unreinforced, containing only emulsion bitumen pure on its interface. The first experimental campaign concerned the characterization of the behavior of cylindrical specimens reinforced by fiberglass geogrid at a small strain domain using cyclic tension-compression tests. A new interface analysis method was proposed for complex modulus tests of specimens reinforced by geogrid. From test results, the interface behavior obtained was linear viscoelastic (LVE) and it could be modelled by 2S2PD model. The second experimental campaign concerned characterization at monotonic axial tension loading. Three temperatures were combined with two strain rates of loading for the tension characterization. The results showed that the geogrid was not highly mobilized possibly due to a slippage in the interface. The third experimental campaign concerned fatigue characterization. Sinusoidal tension-compression tests at 10°C, 10Hz, and controlled strain at different amplitudes were carried out. The different configurations presented distinct susceptibility to strain amplitude variation of Wöhler curves. For the French design method for pavements, according to the parameter ε6 obtained in this work, the geogrid reinforcement effect was negligible. The fourth experimental campaign concerned the crack propagation resistance characterization. Four-point bending notched fracture (FPBNF) test was carried out using beams. 3D Digital Image Correlation device was used to calculate the strain field during the crack propagation as well as its tip. A force plateau, proportional to the geogrid maximum tensile strength, was observed in reinforced results related to the mobilization of the geogrid during the test.
Cette thèse de doctorat a été développée au Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS) de l’Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE), France. Il faisait partie d'un partenariat entre les sociétés françaises Afitexinov et EIFFAGE. Il a également bénéficié du soutien du programme brésilien de science sans frontières du CNPq. L'objectif de cette étude est de contribuer au développement de nouveaux géosynthétiques structurés pour le renforcement des couches bitumineuses des chaussées, ainsi que de méthodes de dimensionnement transférables vers l’ingénierie. En plus de fournir des informations utiles qui pourraient permettre la proposition d'une nouvelle méthode de conception pour les structures de chaussées renforcées. À cette fin, cinq complexes ont été conçues, quatre à deux couches et une entière, contenant le même type d’enrobé bitumineux quelle que soit la configuration. À partir des plaques à deux couches, trois ont été renforcées par la combinaison de deux géogrilles en fibre de verre (résistance à la traction maximale de 50 et 100 kN/m) avec deux émulsions comme couche d'accrochage (bitume pure et modifié par SBS). La première campagne expérimentale a porté sur la caractérisation du comportement des éprouvettes cylindriques renforcées par géogrille en fibre de verre dans le domaine de petites déformations à l'aide de essais cycliques de traction-compression. Une nouvelle méthode d'analyse d'interface a été proposée pour les essais de module complexes sur les échantillons renforcés par géogrille. D'après les résultats des tests, le comportement d'interface obtenu était viscoélastique linéaire (VEL) et il pourrait être modélisé par le modèle 2S2PD. La deuxième campagne expérimentale a porté sur la caractérisation à la charge de traction axiale monotone. Trois températures ont été combinées avec deux vitesses de déformation pour la caractérisation. Les résultats ont montré que la géogrille n'était pas très mobilisée, peut-être à cause du glissement de l'interface. La troisième campagne expérimentale concernait la caractérisation à la fatigue. Des essais de traction-compression sinusoïdale à 10°C, 10 Hz et à déformation contrôlée à différentes amplitudes ont été effectués. Les différents complexes présentaient une sensibilité distincte à la variation d'amplitude de déformation des courbes de Wöhler. Pour la méthode de dimensionnement française des chaussées, selon le paramètre ε6 obtenu dans ce travail, l'effet de renforcement de la géogrille était négligeable. La quatrième campagne expérimentale a porté sur la caractérisation sur la résistance à la propagation des fissures. L’essai four-point bending notched fracture (FPBNF) a été réalisé sur les échantillons en forme de poutre. Un dispositif de corrélation d'image numérique 3D a été utilisé pour calculer le champ de déformation pendant la propagation de la fissure ainsi que son hauteur. Un plateau de force, proportionnel à la résistance maximale à la traction de la géogrille, a été observé dans les résultats pour les échantillons renforcés grâce à la mobilisation de la géogrille lors de l'essai.
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Origine Version validée par le jury (STAR)
Format Autre
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Dates et versions

tel-03249370 , version 1 (04-06-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03249370 , version 1

Citer

Reuber Arrais Freire. Use of fiberglass geogrids to the reinforcement of bituminous mixtures layers. Structural mechanics [physics.class-ph]. Université de Lyon, 2020. English. ⟨NNT : 2020LYSET009⟩. ⟨tel-03249370⟩
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