Enrobé à module élevé pour régions froides : de sa formulation à son intégration dans les méthodes de dimensionnement mécaniste empirique en considérant ses propriétés thermomécaniques et sa résistance en fatigue

Proteau Gervais, Samuel (2019). Enrobé à module élevé pour régions froides : de sa formulation à son intégration dans les méthodes de dimensionnement mécaniste empirique en considérant ses propriétés thermomécaniques et sa résistance en fatigue. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’objectif de la recherche est de montrer la supériorité de l’enrobé à module élevé 14 mm (EME-14) par rapport aux enrobés de base standards au Québec. Cette démonstration s’appuie sur ses caractéristiques thermomécaniques et son intégration au sein de différentes méthodes de dimensionnement mécaniste empirique (ME), qui tiennent justement compte de ces caractéristiques thermomécaniques.

Le volet 1 concerne la formulation, la validation et la caractérisation mécanique de l’EME-14. Tel qu’attendu, l’EME-14 formulé présente d’excellentes performances : résistance à l’orniérage élevée, rigidité élevée (E*) et haute résistance à la fatigue. Cette rigidité et résistance à la fatigue sont des éléments clés qu’intègrent les différentes méthodes de dimensionnement ME. Au volet 2, l’influence du type de signal de sollicitation (sine vs haversine) et de la fréquence sur la résistance à la fatigue de l’EME-14 sont étudiées puisque chacun des logiciels de dimensionnement ME fait référence à un essai de fatigue particulier. Le type de signal n’influence pas la durée de vie en fatigue lorsque l’amplitude de déformation est bien définie. La diminution de la fréquence augmente la durée de vie en fatigue. Le volet 3 permet d’établir des correspondances entre le logiciel de dimensionnement ME français, Alizé-LCPC, et américain, AASHTOWare Pavement ME Design. L’application de ces correspondances permet de produire des dimensionnements similaires à quelques millimètres près. Le volet 4 illustre les réductions d’épaisseur que l’EME-14 permet comparativement à un enrobé plus standard selon l’application respective des méthodes de dimensionnement ME française et américaine. Les dimensionnements produits demeurent dans le même ordre de grandeur et illustrent toujours l’énorme gain que l’EME-14 procure.

En somme, l’EME-14 serait une option viable et performante permettant d’avoir des chaussées plus durables ou plus minces comparativement aux enrobés de base standards. La preuve s’appuie sur son comportement mécanique et des méthodes de dimensionnement ME.

Titre traduit

High modulus asphalt concrete for cold regions: from its mix design to its integration in mechanistic empirical pavement design methods considering its thermomecanical properties and fatigue resistance

Résumé traduit

The main goal is to illustrate the superiority of the 14 mm high modulus asphalt concrete (HMAC-14) in comparison to standard base course HMAs (Hot Mix Asphalt). The thermomechanical properties and their integration in mechanistic empirical (ME) pavement design methods are used as proof.

Firstly, the HMAC-14 was formulated, validated and mechanically characterized. As expected, the HMAC-14 shows great performances: high rutting resistance, high rigidity (E*) and high fatigue resistance. Rigidity and fatigue resistance are key elements to ME pavement design methods. Secondly, the impact of the type of solicitation signal (sine vs haversine) and the frequency on the fatigue resistance of the HMAC-14 are studied because each ME pavement design method refers to a specific fatigue test. When the deformation amplitude is correctly defined, the type of solicitation signal does not impact the fatigue resistance. A reduced frequency leads to higher fatigue resistance. Thirdly, links and relations are established between the French (Alizé-LCPC) and the American (AASHTOWare Pavement ME Design) ME pavement design methods. The use of these links leads to similar pavement designs at the millimeter scale. Lastly, the respective use of the French and the American ME pavement design methods illustrates the thickness reductions the HMAC-14 procures comparatively to a standard base course HMA. Both methods produce designs at the same scale of magnitude and clearly show the important thickness reduction the HMAC-14 procures.

To conclude, the HMAC-14 is a viable and performing alternative to standard base course HMAs leading to either thinner pavement structures (at same life durations) or more durable pavement structures (at same thicknesses). The proof is based on the mechanical performances of the HMAC-14 and the use of ME Pavement design methods.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 191-194).
Mots-clés libres:	enrobé à module élevé (EME), dimensionnement mécaniste empirique (ME), fatigue, Alizé-LCPC, AASHTOWare Pavement ME Design
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Perraton, Daniel
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	01 févr. 2022 20:58
Dernière modification:	01 févr. 2022 20:58
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2425

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