propriétés thermomécaniques d’enrobés...

Intervenant et titre de la présentation

Propriétés Thermomécaniques d’enrobés multi-recyclés

Alvaro PEDRAZA Encadrants: Hervé DI BENEDETTOCédric SAUZÉATSimon POUGET25/01/2017


PLAN

2

Alvaro PEDRAZA IMPROVMURE

1. Objectifs

2. Essais thermomécaniques

3. Conclusions


Objectifs

3


Influence de recyclages successifs sur les propriétés thermomécaniques des enrobés multi-recyclés

Modélisation du comportement thermomécanique des enrobés multi-recyclés

Innovation en Matériaux et PROcédés pour la Valorisation du MUlti-Recyclage des Enrobés

Partenaires


Configurations

4


Éprouvettes fabriquées en laboratoire Éprouvettes issues du chantier

Cycles de recyclage

Cycles de recyclage

100%

70%

40%

0%

70%

40%

% A

ER

% A

ER

Caractérisation Thermomécanique

Co

l d

u P

ilo

n

Mo

ria

t

Ab

bé

Ro

lan

d

Sta

tio

n

Avi

ez


Essais réalisés

5


Essai de module complexeViscoélasticité linéaire (VEL)

Essai retrait thermique empêché

(TSRST) Couplage thermomécanique

(basse température)

Propagation de fissure Rupture

Intervenant et titre de la présentation-0,005

-0,003

-0,001

0,0 01

0,0 03

0,0 05

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 2 4 6 8 10 12

-0,005

-0,003

-0,001

0,0 01

0,0 03

0,0 05

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 2 4 6 8 10 12

Fréquences

�� sin��

-φν/ω

�� sin��

Time

Essai de module complexe

6


�∗��=�∗ �

�∗ ��∗ � �

��∗

�∗

�∗ � �� ∗ � ��

φ/ω

• Sollicitation sinusoïdale

• Amplitude :50 µm/m

Module complexe Coefficient de PoissonViscoélasticité linéaire (VEL)

Températures

�� sin��

III

I (Roulement)

II (Vertical)


6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

2 4 6 8 10

|E

*|

(MP

a)

Void (%)

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

|E

*|

(M

Pa

)


E* 15°C/10Hz

7

0%

AE

1 C

ycle

2 C

ycle

s

1 C

ycle

3 C

ycle

s

0%

AE

1 C

ycle

1 C

ycle

Ch

au

d

E=-668 (%V)+14816

R²=0.63

E=-668 (%V)+14816

R²=0.63

11

40

01

14

00

12

00

01

20

00

11

50

01

15

00

12

10

01

21

00

11

60

01

16

00

10

60

01

06

00

10

40

01

04

00 11

80

01

18

00

12

20

01

22

00

10

95

01

09

50

11

30

01

13

00

E* avec 5% de vides

1 C

ycle

in-s

itu

1 C

ycle

in-s

itu

40% AE 70% AE70%

AE40% AE

1 C

ycle

in-s

itu

0% AE4

0%

AE

1 Cycle

1 Cycle

insitu

2 Cycles

70

% A

E

1 Cycle

1 Cycle

insitu

3 Cycles

Tiè

de

mo

uss

e

0% AE

40

% A

E 1 Cycle

1 Cycle

insitu

70

% A

E

1 Cycle

Chaud Tiède mousse

Ecart=1600 MPa (±7%)2 Cycles

11

70

01

17

00

2 C

ycle

s


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Ima

gin

ary

(E

*)

(M

Pa

)

Real (E*) (MPa)

LH0-0-1-6 (7.2%)

LH0-0-1-7 (6.8%)

LH40-1-1-3 (5.9%)

LH40-1-1-8 (6.0%)

LH40-2-1-7 (6.0%)

LH40-2-1-8 (6.7%)

Cole-Cole E*

8


10Hz-15°CRespect du principe d’équivalence

temps - température

0% AE

40% AE 1cycle

40% AE 2cycles

E00E0

# $�°&�

# $�°&�


1,E-05

1,E-03

1,E-01

1,E+01

1,E+03

1,E+05

1,E+07

1,E+09

-40,0 -20,0 0,0 20,0 40,0 60,0

aT

Temperature (°C)

Tref=15°C

log *+ ��&� T � T-

&� $ � $.

&� � 25.13

&� � 167.5

T- � 15°&

Equation WLF (Williams-Landel-Ferry):

aT @ 15°C

9


Ch

au

d

0% AE4

0%

AE

1 Cycle

1 Cycle

insitu

2 Cycles

70

% A

E

1 Cycle

1 Cycle

insitu

3 Cycles

Tiè

de

mo

uss

e

0% AE

40

% A

E 1 Cycle

1 Cycle

insitu

70

% A

E

1 Cycle

2 Cycles


Modèles analogique 2S2P1D (Olard and Di Benedetto 2003) et 2S2P1D en 3D (Di Benedetto et al. 2007)

10


�∗ � � �55 �5 � �55

1 6 ��7 89 ��7 8: ��;7 8�

�∗ � ·7

7=� �55 ��5 � �55�

�∗ � � �55

�5 � �55

β(η)β(η)

� Loi WLF : + 2 constantes C1 et C2

> �7

7=

10+2 CONSTANTES


0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

Ima

gin

ary

(E

*-E

00)/

(E0-E

00)

Real (E*-E00)/(E0-E00)

Cole-Cole E*norm=(E*-E00)/(E0-E00)

11


k h δ β

0.178 0.575 2.20 150

2S2P1D model

kh

δ

�5, �55, 7@ , seules constantes qui changent pour chaque matériau

β

Ch

au

d

0% AE4

0%

AE

1 Cycle

1 Cycle

insitu

2 Cycles

70

% A

E

1 Cycle

1 Cycle

insitu

3 Cycles

Tiè

de

mo

uss

e

0% AE

40

% A

E 1 Cycle

1 Cycle

insitu

70

% A

E

1 Cycle

2 Cycles


6 000

16 000

26 000

36 000

46 000

E0

(MP

a)

25 000

27 000

29 000

31 000

33 000

35 000

37 000

39 000

41 000

0 2 4 6 8 10

E0 (

MP

a)

Void (%)

Analyse E0

12

Alvaro PEDRAZA IMPROVMUREAlvaro PEDRAZA IMPROVMURE

34

70

03

47

00

36

50

03

65

00

37

10

03

71

00

35

60

03

56

00

36

70

03

67

00

36

60

03

66

00

35

80

03

58

00

34

40

03

44

00

35

80

03

58

00

35

40

03

54

00

35

28

93

52

89

35

60

03

56

00

E0= -1372(V(%)) + 42716

R² = 0.74

E0= -1372(V(%)) + 42716

R² = 0.74

E0 avec 5% de vides0

% A

E

1 C

ycle

2 C

ycle

s

1 C

ycle

3 C

ycle

s

0%

AE

1 C

ycle

1 C

ycle

1 C

ycle

in-s

itu

1 C

ycle

in-s

itu

40% AE 70% AE70%

AE40% AE

1 C

ycle

in-s

itu

Chaud Tiède mousse

Ecart=2700 MPa (±3.5%)

2 C

ycle

s

Ch

au

d

0% AE4

0%

AE

1 Cycle

1 Cycle

insitu

2 Cycles

70

% A

E

1 Cycle

1 Cycle

insitu

3 Cycles

Tiè

de

mo

uss

e

0% AE

40

% A

E 1 Cycle

1 Cycle

insitu

70

% A

E

1 Cycle

2 Cycles


Essai « TSRST » (Thermal Stress Restrained Specimen Test)

13

Echantillon

Extensomètres

Casque haut

Casque BasCapteurs sans

contact

Sonde de

température

PT100

Anneau

III

I (Roulement)

II (Vertical)

-10°C/h

εax=0σ

σ

Ti=5°C


-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

ε r(μ

de

f)

Temperature (°C)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

σ (

MP

a)

Temperature (°C)

Essai TSRST

14


Contrainte de rupture

Tem

péra

ture

de

rupt

ure

Tem

péra

ture

initi

ale

Déformation radiale à la rupture

Tem

péra

ture

initi

ale


15


Analyse de Résultats

-30

-20

-10

0

Tem

pé

ratu

re d

e

rup

ture

(°C

)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

Co

ntr

ain

te d

e r

up

ture

(MP

a)

0% AE 1 Cycle 2 Cycle 1 Cycle 3 Cycles 0% AE 1 Cycle 1 Cycle1 Cycle

in-situ

40% AE 70% AE

1 Cycle

in-situ

40% AE 70% AE

Chaud Tiède mousse

0% AE 1 Cycle 2 Cycle 1 Cycle 3 Cycles 0% AE 1 Cycle 1 Cycle1 Cycle

in-situ

1 Cycle

in-situ

Chaud Tiède mousse

40% AE 70% AE 40% AE 70% AE

Peu d’effets des AE et du procédé de fabrication


Essai de propagation de fissure

16


P

12cm

6.5 cm

7cm

36 cm

55 cm

2cm

LVDT1 LVDT3LVDT2

CMOD

*

P

LVDT1 LVDT3LVDT2LVDT1 LVDT3LVDT2LVDT1 LVDT3

LVDT2LVDT1 LVDT3

LVDT2

PPP

u

Champ de déformation εxx

x


Conclusions

• E* 15°C/10Hz sensiblement affecté �±7%) par %AE, nombre de cycles et type de fabrication, si même %vides

• Même courbe E* et ν* normalisée: Les paramètres k, h, δ, β du modèle 2S2P1D sont identiques pour tous les matériaux étudiés. Seuls E0, E00, τE , ν0 , ν00

et τν , différent selon matériaux et nombre de recyclage

�même aT pour tous les matériaux

�E0 peu (±3.5%) affecté par %AE et nombre de cycle et le type de fabrication, si même %vides

17


Module Complexe (approche 3D)


Conclusions

18


• La température et la contrainte de rupture des matériaux testés sont peu influencées par %AE, nombre de cycle, type de fabrication

TSRST

• Essais en cours

Propagation de fissure


A suivre…Merci de votre attention

ALVARO FABIÁN PEDRAZA PEÑAÉcole Nationale des Travaux Publics de l’É[email protected]

propriétés thermomécaniques d’enrobés...

Documents