Dissertations / Theses on the topic 'Revêtement de route'

La présente thèse concerne l'adhérence des pneumatiques avec les chaussées routières, et la possibilité de prévoir son évolution à l'aide d'essais de laboratoire et de modélisations. Tout d'abord, une méthodologie originale de polissage et de mesure de l'adhérence en laboratoire est présentée ; elle s'appuie sur la machine de Wehner et Schulze, développée en Allemagne. Grâce à elle, on peut mesurer l'évolution du coefficient de frottement avec la durée du polissage. Des chantiers routiers sont suivis dans le temps, afin de comparer la simulation en laboratoire et l'évolution réelle de l'adhérence. Parallèlement à la simulation expérimentale, des lois d'évolution sont établies. Un modèle à cinq paramètres est tout d'abord proposé, que l'on tente de relier aux caractéristiques des granulats (PSV, diamètre maximal, microtexture, etc.). Ensuite, un modèle plus physique est ébauché, explicitant les mécanismes de vieillissement et de décapage du bitume, et de polissage des granulats. Un coefficient d'équivalence entre le trafic poids lourd et le nombre de cycles d'usure en laboratoire est proposé, devant permettre à terme de choisir entre différents matériaux de couche de surface, et de prévoir l'évolution de l'adhérence d'une chaussée neuve. Enfin, les profils de surface sont examinés à différents états de polissage, dans le but de relier l'évolution de l'adhérence aux paramètres de rugosité, et aux caractéristiques des granulats (PSV, MDE, LA).

Ce travail a pour but d'étudier la durabilité mécanique du collage blanc (béton) sur noir (enrobé) sans lequel deux structures de chaussée innovantes – le béton de ciment mince collé (BCMC) et le béton armé continu sur grave bitume (BAC sur GB) –, constituées d'une couche de blanc mise en oeuvre sur une couche de noir, n'ont aucun intérêt. Tout d'abord, on s'attache à identifier, à partir d'une analyse bibliographique, un mode de ruine du collage sous l'action du trafic. On établit que les fissures de retrait de la couche de béton constituent le point à partir duquel s'initie et se propage le délaminage. Dans un second temps, ce mode de ruine est simulé par un essai mécanique de fatigue en laboratoire, qui permet d'observer un délaminage progressif. Dans cet essai, le grenaillage de l'interface, comparé au non grenaillage, apporte un collage plus durable. Une analyse mécanique de l'essai est proposée et nécessite d'être être validée avec plus d'essais dans l'avenir. Ensuite, on met au point d'une méthodologie de suivi " in situ " de la qualité du collage par CND, basée sur l'utilisation système d'auscultation mécanique dynamique. Finalement, l'analyse des essais échelle 1:1 montre deux évolutions du collage. Pour la RN4, chaussée épaisse présentant un engrènement mécanique au niveau des fissures, on ne note aucune évolution du décollement initial après 2 ans. Pour la maquette de structure réelle, à couches amincies et ne présentant pas d'engrènement mécanique dans les fissures, on observe, après 1 million de cycles de sollicitation des simulateurs de trafic accéléré FABAC, le mode de ruine attendu soit un délaminage s'initiant au niveau des fissures de retrait
For the last ten years, two new composite pavement structures (whitetopping –i. E. Thin concrete slabs over existing rutted asphalt pavement– and Continuously Reinforced Concrete Pavement, CRCP, over asphalt sub-base) have raised a significant interest. Based on the association of a concrete layer bonded to an asphalt sub-base, they lead to a reduction of the layers thickness and cost. A long-lasting bond is essential. This work deals with the mechanical study of the bond fatigue lifespan. Firstly, the bibliographical analysis focuses on the way this bond is deteriorated in such structures submitted to traffic. Cracks induced by the restrained shrinkage of the concrete layer can initiate and propagate debonding. Secondly, a mechanical fatigue test simulates this way of deterioration in laboratory. Interface blasting leads to a more lasting bond. A mechanical analysis of the test is also proposed. Thirdly, a non destructive survey method of the bond quality, based on the use of mechanical wave propagation, is developed. Eventually, full scale experiments analysis provide two evolution of bond. The RN4 experiment aims to measure the growth of an initial fracture at the interface between the concrete layer and the asphalt sub-base under real traffic conditions. After 2 years of traffic, no propagation of the fracture is noticed. For the second full scale experiment, a pavement structure model, constituted of thin layers and wide opened cracks, the awaited way of deterioration (delamination initiated from the vertical crack) is observed after 1 million cycles applied by the accelerated pavement loading facility FABAC

Cette thèse a été consacrée au développement d’un outil numérique de dimensionnement des chaussées. En effet, la récurrence des dégradations observées à la surface des chaussées, pousse la recherche scientifique à s’intéresser à leur compréhension. Le but est donc de mieux cerner l’origine de ces dégradations, mieux les prédire afin de mieux les maîtriser dans le processus de dimensionnement des chaussées. C’est dans cette optique que s’inscrit la présente étude. Pour ce faire, une étude numérique est réalisée. Elle est basée sur une modélisation semi-analytique du contact. La méthode couple des solutions analytiques et des méthodes d’accélération numériques telles que la méthode du gradient conjugué (CGM) et les algorithmes de transformée de Fourier rapide (FFT). Pour atteindre une modélisation plus réaliste du contact pneu-chaussée, trois principaux aspects sont modélisés dans ce travail. Dans un premier temps, il est important de prendre en compte l’aspect multicouches de la structure de la chaussée. On utilise les coefficients de Papkovich-Neuber qui donnent des formes pour les contraintes et déplacements élastiques. En faisant une transformée de Fourier de ces dernières et en résolvant les conditions aux limites, on obtient les coefficients d’influence d’un espace semi-infini multi-couches avec un nombre quelconque de couches. Deuxièmement, la viscoélasticité est intégrée. Il s’agit de mettre en exergue le comportement viscoélastique des chaussées dû principalement à l’utilisation significative de l’asphalte dans la composition des matériaux. Afin d’intégrer ce comportement viscoélastique, une méthode de correspondance Elastique/Viscoélastique est proposée. Cette méthode impose de recalculer les coefficients d’influence à chaque pas de temps, occasionnant ainsi une augmentation des temps de calcul. Toutefois, les simulations restent très rapides par comparaison avec la méthode des Eléments Finis. Troisièmement, le contact roulant est modélisé avec la prise en compte des effets tangentiels et du coefficient de frottement statique. Le but est de pouvoir analyser les régimes transitoires (accélération, freinage, virage, etc.) pendant le roulement. Pour ce faire, il faut prendre en compte non seulement l’effort normal appliqué au contact, mais aussi le frottement à l’interface et les efforts tangentiels et éventuellement un moment de torsion. Les différents aspects de la modélisation sont validés avec des modèles de la littérature. De plus, différentes études paramétriques permettent de mieux saisir les aspects sus cités. L’application du modèle au contact pneu-chaussée a permis de montrer que dans les cas transitoires tels que l’accélération, le freinage, le virage, le dérapage, les effets tangentiels entrainent un accroissement significatif des contraintes dans la structure chaussée, surtout près de la surface
The purpose of this thesis has been the development of a dimensioning tool for pavement design. In order to better understand their surface degradations (mainly rutting and cracking), a modelling study is carried out. This modelling task has been performed with contact mechanics tools. Particularly, a semi-analytical model has been developed, based on Fast Fourier Transform (FFT) and Conjugate Gradient Method (CGM) algorithms. With view to achieve a more realistic modelling of the tire-pavement contact, the focus has been put on three aspects of the contact problem. Firstly, the multi-layered aspect of the pavement has been considered. Using the Papkovich-Neuber potentials, the influence coefficients have been found in the Fourier frequency domain. A numerical inversion using FFT algorithms has allowed to find the influence coefficients in the space domain. Secondly, the viscoelastic behaviour of asphaltic materials, used in roads construction, has been accounted. To this aim, an Elastic/Viscoelastic correspondence has been proposed. This correspondence imposes to recalculate the influence coefficients at every time step. These additional calculations imply an increase of the computation time; however, the simulations remain straight and fast. In addition, the proposed correspondence is exact in some cases (especially in steady-state regime); and it is an approximation in the other cases where the committed error has been shown to be marginal. Thirdly, the effects of the tangential overall forces have been integrated to the rolling contact. The goal is that the present tool can be able to simulate acceleration, braking, turnaround, etc. cases where tangential forces and/or moment are applied on the wheel in addition to the normal force (which is generally the weight of the car or truck). This tractive rolling contact has been solved between elastically dissimilar bodies submitted not only to tangential forces but also to a spinning moment. All these aspects, introduced together in the model, have allowed to perform various parametric analyses for a better grasp of their influence on general contacts. Furthermore, an application of the developed model has allowed to simulate realistic cases of rolling contact between the tire and the pavement. From examples such as acceleration, turnaround and drift, it has been proven that the tangential forces increase significantly the overall stresses

Un revetement absorbant dans l'infra-rouge lointain, destine a une utilisation sur baffles de telescopes spatiaux, a ete mis au point sur divers substrats metalliques. Le systeme absorbant cree conjuge les effets de la rugosite du substrat et ceux de la couche absorbante poreuse obtenue par projection thermique. La rugosite importante du substrat est obtenue par le depot au cordon d'aluminiure de nickel, les parametres de projection etant optimises. La couche absorbante est realisee a partir d'une poudre dont la composition est affinee en fonction des objectifs a atteindre: elle est composee de pigments a absorption infra-rouge et d'un liant thermoplastique. Les revetements obtenus sont caracterises du point de vue optique (spectre de reflexion speculaire a 7k, brdf) et adherence. Une etude des parametres degazage, tenue a l'oxygene monoatomique et conductivite electrique est egalement presentee. L'ensemble est compare aux peintures herberts 1002e et 1356h dont l'etat de l'art a montre qu'elles constituaient les revetements les plus performants dans l'infra-rouge lointain mais aussi les plus compliques a mettre en uvre

Les revêtements économiques représentent des solutions avantageuses, principalement au niveau fonctionnel, pour les routes locales et les routes d’accès aux ressources. Cependant, il existe peu d’outils pour quantifier leurs effets afin d’appuyer les décisions techniques des gestionnaires. L'objectif du projet est de déterminer qualitativement et quantitativement l'avantage socio-économique de la pose d'un revêtement économique sur une chaussée non revêtue. Les chaussées en question sont les routes à faibles volumes, qui représentent plus des trois quarts du réseau routier canadien. Trois types de revêtements économiques sont étudiés : traitement de surface, enrobé coulé à chaux et microrevêtement. L’augmentation de la rigidité octroyée par l’imperméabilisation de la fondation ainsi que la cohésion de surface est déterminée à la suite de cette étude. La rigidité des fondations est mesurée grâce à des essais in situ réalisés avec le pénétromètre dynamique sous différentes conditions hydriques. Ainsi un allongement relatif de durée de vie est quantifié grâce à une modélisation des déformations par éléments finis avec le logiciel Géostudio couplée avec une méthode de prédiction analyste empirique d’endommagement. Une analyse de ces résultats permet de conclure que la mise en place d’un enrobé économique à base d’émulsion bitumineuse, de 20 millimètres d’épaisseur, permet la diminution de la teneur en eau dans la fondation d’au moins 30% et permet l’augmentation de la durée de vie de la chaussée de 58 % à 75 % selon le type de charge. Une comparaison des coûts de cycle de vie est alors réalisée entre une chaussée revêtue de traitement de surface(couche de granulats enrobéesd’émulsion bitumineuse) et une chaussée non revêtue en utilisant des scénarios d’entretien réalistes et cohérents avec le contexte québécois. En prenant en compte les coûts de construction, d’entretien et d’utilisation de ces chaussées : il est démontré que la mise en œuvre d’un revêtementse traduit par un gain financier. Ce gain dépend de beaucoup de paramètres qui sont détaillés. Dans ce contexted’une vaste province comme le Québec où les ressources sont éloignées, la course au développement impose des techniques efficaces et économiquement viablespour augmenter la mobilité des ressources humaines et matérielles. Cette étude montre que certains revêtements minces permettent d’assurer une rigidité structurelle aux chaussées, allongeant ainsi leur durée de vie tout en diminuant les coûts qui leur sont associés.
Economic pavements represent advantageous solutions, especially at the functional level, for local roads and access roads to resources. However, there are few tools to quantify their effects in order to support the technical decisions of managers.The project’s objective is to determine qualitatively and quantitatively the socio-economic advantages of laying an economic pavement on an unpaved roadway. Roads in question are low-volume roads, which represent more than three quarters of Canada’s road network. Three types of economic coatings are studied: chip seal, hot mix asphalt and microsurfacing. The increase of the rigidity granted by the waterproofing of the foundation as well as the surface cohesion is determined as a result of this study. The rigidity of the foundations is measured by in situ tests carried out with the dynamic cone penetrometer under different water conditions. Thus, a relative elongation of a lifetime is quantified by finite element deformation modelling with GeoStudio software coupled with an empirical prediction analyst of damage method. An analysis of these results makes it possible to conclude that the implementation of a bitumen emulsion based economic coating, 20 millimetres thick, allows the reduction of the water content in the foundation by at least 30% and increases the service life of the road from 58% to 75% depending on the type of load. A comparison of life-cycle costs is thus made between a pavement with a chip seal (layer of aggregates coated with bituminous emulsion) and an unpaved surface using realistic maintenance scenarios that are consistent with the Quebec context. Considering the construction’s costs, maintenance and use of these pavements: it is demonstrated that the implementation of a coating results in a financial gain. This gain depends on many parameters that are detailed. In this context of a large Quebec province where resources are far away, the race for development imposes effective and economically viable techniques to increase the mobility of human and material resources. This study shows that certainthin coatings make it possible to ensure structural stiffness of pavements, thus prolonging their service life while reducing the associated costs.

Le travail réalisé dans cette thèse consiste à étudier la faisabilité d'un système permettant l'extraction du relief et la caractérisation de la rugosité d'une surface par traitement d'images. La maîtrise des techniques de stéréovision photométrique m'a permis de proposer une amélioration des résultats d'extraction de relief par exploitation du modèle lambertien généralisé qui tient en compte du phénomène d'interréflexions. Son utilisation m'a permis d'obtenir de bons résultats d'extraction de relief de surfaces texturées rugueuses. Les cartographies extraites sont comparées avec des cartographies laser. L'extraction du relief par traitement d'images permet un gain important en temps de mesure. De plus, j'ai pu montrer que pour obtenir une meilleure caractérisation de la rugosité, une combinaison d'un critère géométrique avec un autre fréquentiel serait nécessaire. Le premier permet d'estimer l'angularité des granulats alors que le second permet d'estimer la densité de ces granulats
The work completed in this thesis consists in studying the feasibility of a system allowing the extraction of the relief and the characterization of the roughness of a surface by image processing. The control of the photometric stereovision techniques allows to me to propose an improvement of relief extraction results by exploitation of the generalized Lambertian. Its use allows to me to obtain good results of relief extraction of rough textured surfaces. The extracted cartographies are compared with laser ones. The relief extraction by image processing allows a significant profit in times of measurement. Moreover, I could show that to obtain a better characterization of roughness, a combination of a geometrical criterion with another frequential would b e necessary. The first allows to estimate the angularity of the aggregates whereas the second allows to estimate the density of these aggregates

Les géosynthétiques sont utilisés depuis les années 70 dans le renforcement des plateformes granulaires reposant sur des sols de faible portance pour des applications de routes non revêtues. La complexité des mécanismes développés et la diversité des produits de renforcement nécessitent encore d’étudier ces plateformes renforcées. Un essai au laboratoire permettant de tester des plateformes à échelle réelle a été développé. Une plateforme granulaire non revêtue reposant sur un sol de faible portance a été reproduite. Un protocole de mise en place de ce sol a été élaboré pour assurer son homogénéité et la répétabilité des essais. Une instrumentation spécifique a été développée pour collecter le maximum de mesures utiles pour l’interprétation du transfert de charge et du comportement des géogrilles utilisées. Trois types de géogrille ont été testées : une géogrille extrudée et deux géogrilles tricotées de rigidité différente. Après de nombreux essais de faisabilité, dix essais ont été effectués sous un chargement cyclique sur plaque circulaire, la plateforme testée a été placée dans un banc d’essai de 1,8 m de large, 1,9 m de long et 1,1 m de haut. Sur la base du même protocole de mise en œuvre, des essais de circulation avec un Simulateur Accélérateur de Traffic (SAT) ont été effectués. Ce simulateur a été spécifiquement conçu et construit pour cette application. Pour ces essais, la plateforme testée a été placée dans le banc d’essai allongé à 5 m. La plateforme a été soumise à deux types de sollicitations : un chargement cyclique sur plaque et un chargement de circulation. Des essais de répétabilité ont permis de vérifier le protocole mis en place. A partir des essais, plusieurs observations ont pu être faites sur le comportement des plateformes granulaires, le sol peu porteur, et sur l’efficacité du renforcement. De plus, ces essais ont permis de montrer que le chargement de circulation est beaucoup plus endommageant que le chargement sur plaque. Parallèlement à ces essais, un modèle numérique a été développé en se basant sur la méthode des différences finies avec le logiciel FLAC 3D. Cette modélisation a permis de prédire le comportement de la plateforme sous le premier chargement de plaque
Geosynthetics were used since 1970 in the base course reinforcement supported by soft subgrade in unpaved road application. The various factors and parameters influencing the dominant mechanism and its relative contribution on the platform improvement explain the need of more investigations in this topic. In this research work, large-scale laboratory test was developed to study the reinforcement contribution in the unpaved road improvement. Therefore, an unpaved platform was built of 600 mm of artificial subgrade supporting a base course layer. A detailed experimental Protocol was established regarding the soil preparation, the installation and the soils compaction procedure to reproduce the site conditions and insure the platform repeatability for each test. Three geosynthetics were tested first under a cyclic plate load test. Cyclic load was performed on the prepared platform, with a maximum load of 40 kN resulting in a maximum applied pressure of 560 kPa. The platform was subjected to 10,000 cycles with a frequency of 0.77 Hz. An advanced and complete soil instrumentation was provided in order to collect the maximum data needed for thorough analysis. Quality control tests were performed before each test to verify the soil layers homogeneity and properties. Two base course thicknesses were tested under this test condition, 350 and 220 mm. Once the developed protocol was confirmed under the circular plate load tests, further tests using the Simulator Accelerator of Traffic (SAT) were performed. Indeed, the laboratory prepared platform was placed in a larger box of 1.8 m in large, 5 m in length and 1.1 m in height. The prepared platform was subjected to two solicitations: a particular plate and traffic load. The Simulator Accelerator of Traffic was developed specially for this application. A machine that simulates the traffic load under an effective length of 2 m and a velocity of 4 km/h. The two areas were instrumented: the area under the circulation load, and the area under the plat load, located aside. In addition, a numerical model based on the differential element method using FLAC 3D was developed. The model simulated the circular plate load test with the same platform configuration under monotonic load. The results were compared to the first monotonic load applied on the rigid plate experimentally

L'objectif de cette thèse est de réaliser des revêtements de nitrure de bore sur différents types de substrats comme le graphite, le quartz, le pyrex, en allant jusqu'aux métaux et en particulier le titane. Le choix de la voie PDCs s'avère intéressant grâce à la maîtrise du précurseur de départ au niveau atomique d'une part et à la facilité du procédé de dépôt, d'autre part. Nos objectifs étaient d'étudier la faisabilité de réaliser des revêtements BN sur différents types de substrat en utilisant un traitement thermique résistif et de mettre en place un dispositif qui nous permette de pyrolyser les films polymériques sur métaux sans dommage pour le substrat, en vue de leur protection contre l'oxydation ou d'autres applications mécaniques. Dans ce sens, nous avons démontré la possibilité d'utiliser un traitement thermique alternatif par lampe halogène émettant dans l'infra-rouge pour densifier les revêtement BN déposer sur substrats métalliques.

Cette étude porte sur les matériaux graveleux latéritiques utilisés dans de nombreux pays pour la construction des couches de fondation et de base des chaussées routières. Au Sénégal, les matériaux sont sélectionnés par référence aux règles du CEBTP de 1972, révisées en 1980. Les graveleux latéritiques doivent respecter des fuseaux granulométriques avant ou après compactage. Des conditions sont aussi imposées à l'indice CBR, à l'indice de plasticité et à l'optimum Proctor. Les recherches présentées dans ce rapport concernent différentes questions :- quel est l'effet du compactage à différentes énergies sur la fragmentation des particules solides et la modification de la courbe granulométrique ? Comment en tenir compte dans la sélection des matériaux et donc leur classification ? Comment se comportent ces matériaux dans les chaussées sous l'effet du compactage à la mise en œuvre puis de la circulation ?- peut-on trouver une corrélation entre l'indice CBR et les paramètres granulométriques ou géotechniques du sol ? Les corrélations sont-elles valables pour tous les sites ou seulement à l'échelle d'une carrière ?- comment réagit le sol graveleux latéritique lorsqu'on le mélange avec un autre matériau dépourvu de particules fines pour améliorer sa plasticité et sa résistance ?- comme une partie des recherches a eu lieu au Brésil, le rapport compare les procédures expérimentales utilisées au Brésil et au Sénégal. La pertinence de l'utilisation des coefficients de fragmentabilité et dégradabilité, introduits dans la classification des sols latéritiques de Rodrigues et al. pour caractériser l'évolution des graveleux latéritiques, a été évaluée par des essais de laboratoire sur le matériau de la carrière de Lam-Lam et le même matériau mis en œuvre en couche de base sur deux routes du Sénégal. Le coefficient de dégradabilité ne différencie pas les matériaux et le coefficient de fragmentabilité semble être un meilleur paramètre. L'étude de l'évolution des classes granulaires des latérites de deux carrières du Sénégal et deux carrières du Brésil sous compactage CBR confirme l'importance de la fragmentation des particules les plus grandes et le décalage des courbes granulométriques vers les sols plus fins, mais ces changements dépendent de la nature des latérites testées. Il en résulte que l'étude des matériaux graveleux latéritiques doit continuer de se faire à l'échelle de la carrière. La méthode de régression linéaire multiple a été appliquée à la prévision de l'indice CBR des matériaux prélevés dans deux carrières sénégalaises (40 prélèvements à Sindia et 46 à Dougar). Cette étude a montré que l'on peut trouver des approximations acceptables à l'échelle de chaque carrière pour calculer l'indice CBR à partir des courbes granulométriques et à partir de six paramètres choisis pour leur influence potentielle sur cet indice : le passant au tamis 80µm, les caractéristiques de courbure et d'étendue de la courbe granulométrique, l'indice de plasticité et les caractéristiques Proctor. Mais les formules établies sur un site sont inadaptées à la prévision de l'indice CBR sur d'autres sites, ce qui confirme que les analyses doivent se faire à l'échelle de la carrière. La lithostabilisation des latérites de Lam-Lam et de Sindiapar mélange avec 30% et 10% de sable de KeurMassar pour abaisser leur indice de plasticité naturel a eu l'effet attendu sur la plasticité, tout en respectant les critères granulométriques. Mais l'effet de l'ajout du sable sur l'indice CBR est inattendu et devra être étudié : diminution pour la latérite de Lam-Lam et augmentation pour la latérite de Sindia. La comparaison des normes françaises et brésiliennes a montré que, malgré de légères différences, les résultats sont globalement équivalents. La plus grande différence concerne l'indice CBR, qui est déterminé avec des énergies de compactage différentes et donne des résultats plus faibles au Brésil. Mais les conditions imposées aux matériaux sont adaptées à ces valeurs

Ce travail concerne l'emploi des granulats issus des formations calcaires du Bajocien lorrain dans les techniques pour assises routières. Les études économiques montrent que l'utilisation des roches carbonatées croît en Lorraine et que cette ressource se substitue majoritairement aujourd'hui aux matériaux traditionnels dans le domaine routier. Le manuscrit s'attache à montrer que l'utilisation de ces matériaux ne pose pas de difficultés particulières en techniques routières, malgré la grande variabilité de leur faciès. Il faut cependant que la formulation soit bien adaptée et qu'un liant routier soit de préférence utilisé. L'adhérence entre granulats calcaires et matrice cimentaire est ensuite abordé : Les calcaires issus de roches massives développent de réelles qualités d'adhérence avec la matrice, notamment si le liant hydraulique contient du laitier. Une étude sur la cinétique de durcissement de ces mélanges prouve que les coefficients de correspondance normalisés ne sont pas adaptés aux calcaires. Enfin, nous confirmons que les courbes normatives de recomposition sont pertinentes
This work looks at the use of aggregates taken from limestone formations in the Lorraine Bajocian banks for road subbases. Economic studies show that the use of carbonate rock keeps growing in Lorraine, surpassing traditional materials to the point of being the major resource for road building. This manuscript displays how these materials don't cause any particular technical difficulties in this field even though they have a wide range of aspects. However, the formulation must be well adapted and binder use is preferable. The limestone from massive rock has good adhesion properties with the matrix, especially if the hydraulic binder contains slag. A kinetic study of the setting of these mixes proves that standard equivalence coefficients, for the estimation of final performances, used now are not adapted to limestone, which reacts chemically. As to pertains to the elaboration of the limestone mixes, we confirm that the standard gradings are pertinent until an eventual improvement of recomposition methods based on aggregate stacking theory is established

L’objectif de cette thèse est de réaliser des revêtements de nitrure de bore sur différents types de substrats comme le graphite, le quartz, le pyrex, en allant jusqu’aux métaux et en particulier le titane. Le choix de la voie PDCs s’avère intéressant grâce à la maîtrise du précurseur de départ au niveau atomique d’une part et à la facilité du procédé de dépôt, d’autre part. Nos objectifs étaient d’étudier la faisabilité de réaliser des revêtements BN sur différents types de substrat en utilisant un traitement thermique résistif et de mettre en place un dispositif qui nous permette de pyrolyser les films polymériques sur métaux sans dommage pour le substrat, en vue de leur protection contre l’oxydation ou d’autres applications mécaniques. Dans ce sens, nous avons démontré la possibilité d’utiliser un traitement thermique alternatif par lampe halogène émettant dans l’infra-rouge pour densifier les revêtement BN déposer sur substrats métalliques
The aim of this work was to prepare boron nitride coatings onto different substrates using the Polymers Derived Ceramics (PDCs) approach. In that way, BN coatings were obtained onto graphite, pure silica and metal especially titanium. The first part of this thesis was to study parameters (of the solution used and of the dip-coating process), to obtain the best coatings in terms of morphology, cristallinity and chemical composition. The second part was dedicated to BN coatings obtained onto metal substrates using an alternative thermal treatment allowing the polymer-to-ceramic conversion without any damage for the metal. Actually, annealing by infrared irradiation allows heating only the coating, energy being reflected by the metal

La production de l’huile de palme génère plusieurs déchets dont les coques de noix de palmistes (CNP). Face à l’épuisement des ressources naturelles, utilisables en technique routière, la valorisation des déchets agricoles comme les coques de noix de palmiste constitue une solution alternative d’avenir pour les pays producteurs du palmier à huile. Cette thèse étudie l’utilisation des coques de noix de palmiste comme agrégat grossier dans la formulation des composites, proposables comme matériaux de couches d’assises des chaussées à faible trafic. La première partie du manuscrit traite de l’élaboration des mélanges des coques de noix de palmiste et de la terre de barre (terre latéritique abondante dans le sud du Bénin) pour une utilisation en couche de fondation. Les proportions volumiques de chaque composite sont déterminées par la loi parabolique de Fuller-Thompson. Au laboratoire, les essais géotechniques sur le sol latéritique et sur les composites ont montré que l’ajout de 61% des CNP à la terre de barre augmente l’indice CBR de 76% à 95% de l’optimum Proctor Modifié. L’ajout de 15% de sable lagunaire dans la formulation a permis de réduire la plasticité de 29%. Ainsi, le composite (39 % de sol latéritique + 61 % de CNP) avec un indice CBR égal à 30 et le composite (45 % de sol latéritique, 40 % de CNP et 15 % de sable de lagune) avec un indice CBR égal à 41 sont utilisables en couche de fondation des routes à faible trafic. La deuxième partie est consacrée au remplacement dans un béton bitumineux semi grenu 0/10 utilisable en couche de roulement des gros granulats classiques par les coques de noix de palmiste. Les différentes compositions granulaires sont obtenues par le modèle d’empilement compressible de De Larrard. La tenue à l’eau, étudiée à travers l’essai de Duriez montre que les CNP peuvent remplacer les granulats grossiers dans les enrobés des chaussées à faible trafic. La valorisation des coques de noix de palmistes en technique routière, constitue une grosse solution technico- économique dans le désenclavement des milieux ruraux des pays tropicaux et surtout pour le transport des produits des zones de production vers celles de transformation et de consommation
The production of palm oil generates several wastes including palm kernel shells (PKS). Facing the depletion of natural resources that can be used in pavement construction, the recovery of agricultural waste such as palm kernel shells is an alternative solution for the future for oil palm producing countries. This thesis studies the use of palm kernel shells as coarse aggregate in the formulation of composites materials. The latter can be used as subbase course materials for low-traffic pavements. The first part of the manuscript deals with the production of mixtures of palm kernel shells and lateritic soil (lateritic soil abundant in the south of Benin) for use as a foundation layer. Parabolic law of Fuller-Thompson is utilized to determine the volume proportions of each composite. In the laboratory, geotechnical experiments on lateritic soil and on composites have shown that the addition of 61% PKS increases the CBR index from 76% to 95% of the Modified Proctor optimum. The addition of 15% lagoon sand in the formulation decreases the plasticity by 29%. Thus, the composites with a CBR index of 30 (39% lateritic soil + 61% PKS) and 41 (45% lateritic soil, 40% PKS and 15% lagoon sand) can be used in the foundation layer for low traffic roads. The second part focuses on the substitution of the traditional coarse aggregates by palm kernel shells in a semi-grained bituminous concrete 0/10. This type of asphalt is usable in surface wearing course. The different granular compositions are obtained by the compressible stacking model of De Larrard. The moisture resistance, studied through the Duriez test, shows that PKS can be a good alternative of coarse aggregates in lightly trafficked pavement mixes. The valorization of palm kernel shells in transportation technology is a major technical and economical solution to provide a better access to the rural areas in tropical countries. Especially, it can be useful for the transport of products from production areas to those of processing and consumption

"De par leur volume important, la gestion des sédiments de dragage représente un grand défi pour notre société. Leur contamination en métaux lourds et en micropolluants organiques fait qu'actuellement, la plupart des sédiments sont considérés comme déchets dangereux et sont mis en décharge. Ceci va à l'encontre de la politique actuelle où, dans le cadre d'un développement durable, la loi française favorise la valorisation afin que seuls les déchets ultimes soient mis en décharge. C'est dans ce contexte que la société Solvay a développé le procédé NOVOSOL(r) pour le traitement des sédiments pollués en vue d'une valorisation " matière ". Le procédé comporte deux étapes : une immobilisation des métaux lourds par formation d'apatites lors d'une phosphatation par acide phosphorique et une destruction des matières organiques par calcination. L'objectif de cette thèse est de valoriser des sédiments fluviaux traités par le procédé NOVOSOL(r) dans des matériaux routiers pour assises de chaussée. Les études expérimentales en laboratoire comportent deux aspects : performance mécanique et comportement à la lixiviation des matériaux. Les sédiments traités NOVOSOL(r) sont introduits dans des matériaux traités aux liants hydrauliques en substitution d'une partie ou en totalité du sable traditionnel. L'élaboration des matériaux selon la méthodologie d'étude en vigueur ne présente aucune difficulté. L'augmentation de la teneur en sédiments entraîne une demande en eau accrue et les matériaux ainsi réalisés sont moins compacts que des matériaux témoins. Ceci est attribuable aux caractéristiques des sédiments traités NOVOSOL(r) : teneur en fines importante, la friabilité et la porosité des grains. Ces caractéristiques ont pour conséquence d'affaiblir le squelette granulaire, ce qui se traduit par une diminution du module d'élasticité des matériaux. . . . "
The management of dredged sediments is a challenge for our society because of their huge volume. The contamination of heavy metals and organic micro pollutants make that the majority of dredged sediments are regarded as dangerous waste and are put in discharge. This isn't in the same point of view of the durable development policy: the French law supports the valorization so that only ultimate waste is put in discharge. In this context, Solvay Company has developed the process NOVOSOL(r) for the treatment of the dredged sediments polluted. The process comprises two stages: an immobilization of heavy metals by formation of apatite under a phosphatising reaction with acid phosphoric and a destruction of the organic matter by a calcination. The goal of this thesis is to use river sediments treated by the process NOVOSOL(r) in road base materials. Experimental studies in laboratory comprise two aspects: mechanical performance and leaching behaviour. The treated sediments by NOVOSOL(r) are introduced into road base mixes treated with cementitious binders as substitute for regular sand. The preparation of materials according to the normalized methodology in laboratory does not present any difficulty. As the treated sediments content increases, the water demand increases and the materials are less compact than reference material. This is due to the characteristics of treated sediments: important ratio of fines, friability and the porosity of granular. These characteristics have as a consequence to weaken the granular skeleton, which results in a reduction in the stiffness module of materials. On the other side, the reactivity of treated sediments NOVOSOL(r) in the matrix of cimentitious binder and a better homogeneity of materials lead to an improvement of the tensile strength. Mechanical performance of all the materials with of treated sediments NOVOSOL(r) evaluated by index of elastic quality is better than that of the reference material. .

Jusqu'à récemment dans de nombreuses régions tropicales et subtropicales, on utilisait surtout les graveleux latéritiques en géotechnique routière, comme matériaux d’assise de chaussée. Avec l'évolution des besoins, la récente prise en compte des contraintes environnementales et la rareté des graveleux latéritiques de bonne qualité, la promotion de matériaux dont l'usage est peu répandu pour diverses raisons techniques ou historiques est encouragée. En Afrique subsaharienne, la valorisation des matériaux marginaux naturels locaux, singulièrement les sols latéritiques fins, en technique routière est vivement encouragée pour une meilleure utilisation des ressources dans le cadre du développement durable et dans un contexte socio-économique particulier.Ce mémoire de thèse expose une étude du comportement mécanique d’un sol latéritique fin traité au ciment à différents dosages pour une valorisation en technique routière. Il comporte cinq parties:La première partie concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols latéritiques. On présente également les travaux réalisés sur les sols traités au ciment.La deuxième partie est consacrée à la description des matériaux étudiés. Après la présentation des caractérisations physiques, chimiques et minéralogiques de ces matériaux, on présente les paramètres de l’étude. Cette partie s’achève par la caractérisation minéralogique et microstructurale du sol latéritique traité au ciment à différents dosages.La troisième partie présente les résultats expérimentaux d’une étude de la consolidation unidimensionnelle du sol latéritique avant et après traitement au ciment à différents dosages. La vérification de l’aptitude au traitement du sol, la détermination des caractéristiques intrinsèques et de compactage du sol traité au ciment sont également présentées dans cette partie.La quatrième partie présente les résultats expérimentaux de la résistance mécanique du sol avant et après traitement au ciment. La portance, les résistances en compression et en traction, les résistances à la rupture et au cisaillement forment l’ossature de cette partie.Enfin la cinquième partie présente une analyse numérique et économique de la conception d’une assise de chaussée en sol latéritique traité au ciment à différents dosages L’influence du traitement du sol sur l’épaisseur de l’assise de chaussée est examinée, ainsi que le coût économique de l’assise de chaussée
Until recently, in many tropical and subtropical regions, lateritic gravels have been used in geotechnical highway, like for example in the road foundations. With the increase of needs, the recent consideration of environmental constraints and the unavailability of lateritic gravels with good mechanical properties, the promotion of materials whose use is not widespread for various technical or historical reasons is encouraged. In Sub-saharan Africa, the valorization of local natural marginal materials particularly the fine grained lateritic soils, in road construction purposes is strongly encouraged where a better utilization of resources might help insure sustainable development in a particular socio-economic context.This thesis presents a study of the mechanical behavior of a cement treated fine grained lateritic soil for a valorization in road construction. It constains five parts:The first part concerns a literature review of work on lateritic soils. It also presents the work completed on soils treated with cement.The second part is devoted to the description of the materials studied. After the presentation of physical, chemical and mineralogical characterizations of these materials, we present the parameters of the study. At the end, mineralogical and microstructural characterization of cement treated lateritic at different dosages is presented.The third part presents the experimental results of a study of one-dimensional consolidation of lateritic soil before and after treatment with cement at different dosages. The verification of the processability of the soil, as well as the determination of intrinsic characteristics and compaction of the cement treated lateritic are also illustrated in this section.The fourth part shows the experimental results of the mechanical strength of the lateritic soil before and after treatment with cement. The discussion about bearing capacity, the compressive and tensile strength and the rupture and shear strengths constitutes the major concern of this part.Finally, the fifth part presents a numerical and economic analysis of the design of a road foundation of lateritic soil treated with cement at different dosages. The influence of soil treatment on the thickness of the road foundation is examined, as well as the economic cost of the road foundation

Le manque de granulats de qualité dans certaines régions françaises tend à devenir un problème majeur pour les entreprises de travaux publics. En effet, avec une consommation annuelle de 200 millions de tonnes de granulats, la route se doit de faire face en imaginant de nouvelles solutions comme la valorisation de certains matériaux.La craie, située entre roche et sol, possède une place particulière dans le monde des travaux publics. En effet, si son usage est relativement bien maîtrisé en vue de la réalisation de remblais ou de couches de forme, il en est tout autrement des couches d'assise de chaussées.Ce type de matériau est usuellement rejeté de la conception des assises de chaussées car il ne s'insère pas dans les guides normatifs utilisés par les professionnels de la route. Les performances mécaniques et la grande sensibilité à l'eau de ce matériau ne lui permettent pas d'entrer dans les spécifications requises par les normes. Cependant, il est tout à fait envisageable que la craie trouve sa place de manière totale ou partielle en assise de chaussée.Ce matériau que l'on trouve en abondance dans certaines régions françaises pauvres en granulats "haut de gamme" (Nord-Pas de Calais, Champagne-Ardenne...), pourrait ainsi palier un certain manque, participer à la préservation de ressources naturelles et économiser frais et pollution générés par un approvisionnement lointain.Ces travaux menés en partenariat entre le Laboratoire de Génie Civil de l'Ecole Centrale de Lille et le Laboratoire Routier Eurovia de Loos ont donc pour but de proposer des pistes d'amélioration des performances mécaniques de la craie en vue de sa valorisation en assise de chaussée routière

Mode largement majoritaire, le transport routier est un déterminant de notre bien-être quotidien : nous dépensons dans le transport routier 4 ans de nos vies, 10% de nos revenus, et un tiers de nos impacts nationaux au changement climatique. Entretenir de manière optimale le réseau d’infrastructures qui le supporte en accord avec les objectifs de développement durable de notre siècle et dans un contexte budgétaire toujours plus contraint nécessite un outil d’aide à la décision adapté, à la fois systémique et couvrant l’ensemble des piliers du développement durable.Les outils d’aide à la décision pour l’entretien routier sont aujourd’hui focalisés sur les contraintes techniques et le budget financier. Les méthodes d’Évaluations Socio-Économiques et d’Études d’Impact Environnemental préconisées par le Ministère de l’Écologie permettent d’aborder les piliers sociaux et environnementaux mais ne sont pas adaptées à l’entretien des routes, ne couvrent pas l’ensemble des principaux impacts des transports routiers, ni le cycle de vie complet. Or, le ralentissement global actuel de l’entretien des routes s’accompagne d’une augmentation des déformations de chaussées, provoquant à son tour une augmentation des consommations des véhicules – en carburant, pneumatiques, pièces de suspension. Dès lors, le véritable enjeu dans l’arbitrage de stratégies durables voire équitables d’entretien des routes est d’expliciter quantitativement, dans un but comparatif, la distribution au sein des parties prenantes des coûts et avantages environnementaux, sociaux et économiques du système {route + véhicules}. Et ce, en tenant compte des interactions chaussée-véhicules fortes, génératrices de transferts d’impacts particulièrement importants sous contraintes budgétaires vigoureuses.Une approche analytique puis systémique de l’entretien des routes nous a permis une appréhension souhaitée holistique, dans un souci d’équité dans la représentation des parties prenantes et d’exhaustivité des impacts majeurs de l’entretien. Le modèle développé permet l’évaluation quantitative multicritère et sur cycle de vie des stratégies de resurfaçage routières en interurbain français. Se basant sur une représentation physique « sur mesure » pour l’entretien du tronçon routier, il combine ensuite des méthodes d’évaluation éprouvées dans d’autres secteurs et ajustées ici à l’objet étudié : analyse environnementale et économique du cycle de vie, analyse de Leontief, évaluations financières et socioéconomiques. Sa batterie d’indicateurs inclut toutes les parties prenantes de l’entretien des routes : usagers, riverains, gestionnaire, environnement, et société. Il utilise des données et modèles nouveaux en techniques routières, environnement, acoustique et économie, construits dans le cadre de la thèse. Une enquête que nous avons réalisée auprès des gestionnaires routiers français nourrit le propos et la modélisation du point de vue qualitatif et quantitatif sur les pratiques française d’entretien des routes. Un apport particulier est également fourni en nouvelles données d’Inventaires de Cycle de Vie pour l’entretien des routes (resurfaçage et consommations véhiculaires) et en coûts des techniques routières.Le modèle est appliqué à un tronçon autoroutier français réel de 10 km : comparée à la stratégie d’entretien actuelle de cette autoroute, un entretien accru mènerait à des gains pour l’emploi et la production nationale, l’environnement (santé, biodiversité, ressources), et l’usager (dépenses). Des optima sanitaire et financier de l’entretien apparaissent autour de +50% d’investissement par rapport aux pratiques actuelles : les gains atteignent alors 4€ pour les usagers et plus de 700€ pour la santé des riverains (supply chain complète) pour chaque euro supplémentaire dépensé en resurfaçage. Le bilan en termes de dépenses du gestionnaire, de recettes pour l’État, et de temps passé par l’usager est en revanche amélioré par une baisse de l’entretien
As the principal conveyor of transportation, roads are a determinant of population well-being. Nevertheless, the budgets for the maintenance of public infrastructure keep on shrinking in most countries, along with the overall quality of road pavements. Literature has shown that a substantial surface deterioration leads to road vehicle overconsumption - in fuel, tires and suspension spare parts – with financial, macroeconomic, social and environmental impacts. Thus, considering road pavement-vehicle interactions is crucial to maintain roads in a sustainable way: we developed such a method to compare pavement resurfacing programs on a sustainable point of view for French intercity roads.First, an analytical then systemic approach led to an inventory of the stakeholders of road maintenance, and to develop indicators to quantify the impacts of different pavement overlay strategies on these stakeholders. The eleven indicators chosen to assess the sustainability of road maintenance are: the discounted expenses for the road manager; the discounted expenses and the time spent for the users; the road noise and health damages to local communities; the damages to non-renewable resources and to biodiversity for the environment; the national production and employment, the tax collection and the overall cost for the Nation.This assessment model is integrated, on the life-cycle. The calculation of indicators combines well-known methods used in other sectors and adapted to the studied subject: environmental life-cycle and life-cycle cost assessments, input-output analysis, financial and socioeconomic appraisals. We completed these methods with new data and statistical models about road maintenance techniques, environment, acoustics and economy. We sent a questionnaire to the managers of the different kinds of intercity roads in France to refine our models. Based on these answers with good representativeness, we built environmental Life Cycle Inventories and prices of road overlay techniques for the French market.We then applied this method to a ten-kilometer-long highway section in France to compare 5 scenarios of resurfacing, and highlighted few lessons learnt from this case study for sustainable highway maintenance programs. We first presented the studied road section – its characteristics, the current maintenance strategy of the manager – then explained the parametrization and scenario development to use the method, before analyzing and interpreting the results. The baseline scenario consisted in overlaying the road with 2.5 cm of hot mix asphalt every T=13 years period of time. Based on it, we quantified gains for the different stakeholders to change this period according to the following alternative scenarios: “Minimal Investment”: T=19.5 years; «50% Increased Investment »: T=9.8 years; « Ambitious Practices »: T=7.8 years; « Maximal investment »: T=5.7 years.An increased investment would lead to gains in terms of production, employment, environment (health, biodiversity, non-renewable resource consumption) and user expenses. Optima of public health return and user savings on maintenance investment have been spotted around +50% of investment compared to current practices: gains reach up to 700€ for local communities’ health and 4€ for users for each extra euro spent in road resurfacing program. On the contrary, rising the road maintenance investment entails losses in terms of tax incomes for the Nation, road manager expenses and time spent by users.Sensitivity analyses have also been conducted over three parameters: the traffic level, the resurfacing techniques and the speed of road surface deterioration. These analyses show that the more important traffic and speed of deterioration are, the higher environmental gains and users savings are. Moreover, environmental gains do not depend on road pavement materials: almost 100% of the environmental gains or losses come from the fuel consumption dependence on road surface condition

Assurer la sécurité routière et maintenir les autorités en état de circulation est une charge qui incombe aux gestionnaires autoroutiers. Cette charge se voit compliquer en période hivernale par des conditions météorologiques difficiles dont la formation de verglas routier. Pour lutter contre ce fléau, il convient de savoir prévoir la température de la surface du revêtement de la chaussée. Une telle approche notamment mise en place au travers du système PREVIROUTE sur l'autoroute de semi montagne A75, a servi de cadre aux études réalisées au cours de cette thèse. Les études du système PREVIROUTE se sont articulées autour de deux thèmes : l'étude de la sensibilité du système aux variables et paramètres du modèle physique de prévision de la température de surface à 24 heures d'échéance qui le constitue et l'étude des performances de ce système dans différentes conditions afin d'en connaître les limites. L'étude de la sensibilité de la prévision de la température de surface aux variables et aux paramètres du modèle a commencé par la constitution d'une base de données contenant huit années de mesures et de prévisions météorologiques relatives à l'autoroute A75. Ensuite, pour cette étude il a été procédé de deux manières différentes. La première a consisté à faire la relation entre les erreurs sur les variables météorologiques prévisionnelles et celles faites sur les prévitions de la température de surface. La seconde a consisté à apporter des variations volontaires sur les variables et paramètres et d'en observer l'influence sur la prévision de la température de surface. Cette étude a permis de conclure que parmi les paramètres du modèle, seule la diffusivité thermique possède une influence considérable sur le modèle. Quant à ce qui concerne les variables atmosphériques alimentant le modèle, ce sont la température de l'air et la nébulosité qui jouent le rôle le plus important par leur intervention dans le calcul des grandeurs radiatives. Par ailleurs, j'ai évalué en utilisant la base de données constituée, la performance du modèle dans diverses configurations. Il fut ainsi possible de distinguer trois phases de fonctionnement pour ce modèle : une première phase diurne où le modèle fournit des prévisions avec un écart moyen de 2,5°C+-3,2°C, une phase noctrune où le modèle fournit des prévisions avec un écart moyen de -0,1°C+-2,1°C et une phase diurne où le modèle fournit des prévisions avec un écart moyen de -1, 1°C+-3,8°C. J'ai pu constater et démontrer que ces performances étaient inchangées quel que soit le mois de prévision, l'état de la surface de la chaussée ou le lieu géographique ce qui fait du système PREVIROUTE un outil performant pour la prévision de la température de surface spécialement en phase nocturne, phase critique en terme de formation de verglas

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
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

En viabilité hivernale, la prévision de l’état de surface des infrastructures s’avère indispensable, et permet une anticipation, une meilleure coordination et une efficacité d’intervention des services d’exploitation. La majorité des pays dispose de modèles de prévision de la température de surface d'infrastructures et des routes en particulier (TSR). La complexité de ces outils d’aide à la décision est croissante, pour servir au mieux les usagers et l’exploitant. Le microclimat urbain influence le bilan énergétique de surface selon différents processus : radiatifs, aérodynamiques et hydrologiques. Néanmoins, d’autres processus physiques anthropiques influencent cette TSR, tel que le trafic. Des travaux ont été menés par le passé concernant l’apport énergétique du trafic dans le bilan thermique de la ville. Celui-ci a fait l’objet d’études sur les périodes estivales et les îlots de chaleur urbains associés. Cependant, dans les cas de dégradations des conditions hivernales de circulation, ces apports énergétiques ont été intégrés de façon marginale dans la modélisation des paramètres de surface de la route. L’absence de cette contribution du trafic dans la modélisation du bilan énergétique de surface explique, dans une certaine limite, la prévision imparfaite de l’état de surface de la route. La bibliographie recense plusieurs études conduites afin d’identifier et de quantifier ces effets du trafic. Elles n'ont pas ou peu traité la perte ou le gain d'énergie causé par le passage des véhicules sur le bilan énergétique de surface, ou sur la modélisation de la TSR. Dans la présente étude, deux approches ont été proposées pour paramétrer le trafic dans le modèle numérique Town Energy Balance (TEB), l'une globale et la seconde détaillée. Leur analyse comparée indique que la seconde a significativement amélioré les résultats de la modélisation de la TSR. Les apports thermiques du trafic ont augmenté la TSR de 2 à 4°C pour la rapprocher des mesures expérimentales (écart de 0.5 à 1°C en moyenne). Elle est le résultat de l’effet cumulatif des différents processus physiques associés au trafic, et varie en fonction de ses paramètres (densité, vitesse de circulation, fluidité, etc.). Une étude de sensibilité a été menée afin d’apprécier les processus physiques responsables de l’amélioration de la TSR. Les résultats indiquent que l’effet turbulent, la densité de flux radiatif ainsi que la densité de flux due aux frottements des pneumatiques contribuent le plus à l'augmentation la TSR. Néanmoins la contribution énergétique de chacun de ces processus dépend à la fois des paramètres du trafic et des conditions météorologiques. Cette étude a présenté également une analyse préliminaire de l’influence de la lame d’eau présente en surface sur la TSR. Cette dernière décroit en fonction de l’épaisseur de la lame d’eau. Les facteurs anthropiques tels que le trafic et l’adjonction de fondants routiers sur la lame d’eau présente en surface sont décrits et discutés, et une paramétrisation proposée en perspectives
In winter maintenance, forecasting the infrastructure surface status is mandatory, to allow anticipation, better coordination and efficiency of services. The majority of countries have forecast models of the infrastructure surface temperature and especially roads one (RST). The complexity of these decision tools is growing, to best serve the users and managers. The urban microclimate influences the surface energy balance according to various processes: radiative, aerodynamic and hydrologic. However, other anthropogenic physical processes influence this RST, such as traffic. Studies have been carried out in the past about the traffic heat input in the town heat balance. These were conducted on the summer periods and associated urban heat islands. However, in case of traffic in adverse winter conditions, these energy contributions were marginally integrated into the modeling of the road surface parameters. The absence of this traffic's contribution in the surface energy balance modeling explains, to a given limit, the imperfect forecasting of road surface status. The literature identifies several studies conducted to identify and to quantify these effects of traffic. They have insufficiently or not treated the loss or gain on energy caused by circulating vehicles on the surface energy balance, or on modeling the RST. In this study, two approaches have been proposed to parameterize the traffic in the Town Energy Balance (TEB) numerical model, this first one being overall and the second one detailed. Their comparative analysis indicates that the second significantly improved the results of the RST modeling. The traffic heat inputs increased RST by 2 to 4°C, results being then closer to experimental measurements (average difference of 0.5 to 1°C). It is the result of the cumulative effect of the various traffic physical processes, and varies according to its parameters (density, vehicle velocity, fluidity, etc.). A sensitivity analysis was conducted to assess the physical processes responsible for the improvement of the RST. The results indicate that the turbulent effect, the radiative heat flux and flux density due to tires friction represent the greatest contribution to RST increase. Nevertheless the energy contribution of each of these processes depends both traffic parameters and weather conditions. This study also presented a preliminary analysis of the influence of a water layer over the surface on the RST. The latter decreases as a function of the thickness of the water layer. Anthropogenic factors such as traffic and the addition of de-icing products into the water layer present on the surface are described and discussed, and a parameterization proposed as a perspective