Découpage de la plaque d’enrobé compactée afin d’obtenir des éprouvettes de forme trapézoïdale, qui seront utilisées pour les essais de niveau 3 et 4, notamment les essais de module de rigidité et de fatigue de l’enrobé bitumineux.
L’idée est de partir d’une plaque d’enrobé compactée, puis d’y découper des éprouvettes de géométrie contrôlée qui permettront de mesurer des propriétés beaucoup plus poussées que la simple résistance ou la teneur en vides.
Après fabrication et compactage d’une plaque d’enrobé bitumineux, celle-ci représente approximativement la structure du matériau qui sera mise en œuvre sur la chaussée. Cependant, pour réaliser certains essais mécaniques, on ne teste pas directement toute la plaque.
1. Pourquoi découper la plaque en éprouvettes trapézoïdales ?
On découpe donc la plaque, généralement avec une scie de laboratoire équipée d’un disque diamanté, afin d’obtenir des éprouvettes présentant des dimensions et une géométrie conforme à la méthode d’essai.
La forme trapézoïdale est notamment utilisée dans les essais de flexion deux points sur éprouvettes trapézoïdales. L’éprouvette est encastrée à sa grande base tandis qu’une sollicitation cyclique est appliquée à son extrémité.
2. Que signifient les essais de « niveau 3 et 4 » ?
Dans l’approche française de formulation des enrobés, on rencontre une logique de caractérisation progressive. De façon simplifiée :
| Niveau | Caractérisation recherchée |
| Niveau 1 | Caractéristiques de base, aptitude au compactage et teneur en vides |
| Niveau 2 | Résistance à l’eau et à l’orniérage selon le type d’enrobé et le référentiel |
| Niveau 3 | Module de rigidité |
| Niveau 4 | Résistance à la fatigue |
Les niveaux 3 et 4 deviennent donc particulièrement intéressants lorsqu’on veut vérifier les performances mécaniques structurelles de l’enrobé et pas seulement sa composition.
3. Niveau 3 : essai de module de rigidité
Le module de rigidité indique, en quelque sorte, à quel point l’enrobé est capable de résister à une déformation sous l’effet d’une sollicitation.
On applique à l’éprouvette une sollicitation contrôlée et on mesure sa réponse en déformation.
Schématiquement :
Plaque compactée → découpage → éprouvette trapézoïdale → conditionnement en température → sollicitation → mesure de la déformation → calcul du module
Le résultat est généralement exprimé en MPa.
Un module relativement élevé signifie que le matériau présente une forte rigidité dans les conditions d’essai considérées. Mais il faut être prudent : le module d’un enrobé dépend fortement de la température et de la fréquence de sollicitation. Une valeur de module n’a donc réellement de sens qu’accompagnée des conditions d’essai.
4. Niveau 4 : essai de fatigue
C’est probablement la partie la plus intéressante lorsqu’on s’intéresse à la durabilité structurelle d’une chaussée.
Une chaussée ne subit pas une seule charge. Elle subit des milliers ou des millions de passages de véhicules.
Chaque passage produit une petite sollicitation de l’enrobé :
passage d’essieu → déformation → récupération → nouveau passage → nouvelle déformation → …
À force de répétitions, des microfissures peuvent apparaître et évoluer vers une fissuration macroscopique.
L’essai de fatigue cherche donc à reproduire, de manière accélérée et contrôlée en laboratoire, cette sollicitation répétitive.
5. Comment travaille l’éprouvette trapézoïdale ?
On peut le représenter par le schéma ci-dessous :
Le dessin est volontairement simplifié. Dans un essai de flexion deux points, la grande base est fixée au dispositif tandis que l’autre extrémité reçoit une sollicitation cyclique.
La géométrie trapézoïdale n’est donc pas choisie pour des raisons pratiques uniquement : elle participe à l’obtention d’un état de contrainte/déformation adapté à l’essai.
6. Que mesure-t-on pendant l’essai de fatigue ?
On impose des sollicitations répétées à différentes amplitudes de déformation. Pour chaque niveau, on détermine le nombre de cycles correspondant au critère de fatigue prévu par la méthode d’essai.
On obtient alors une relation de fatigue reliant approximativement :
niveau de déformation ↔ nombre de cycles supportés
Plus la déformation imposée est importante, plus la durée de vie en fatigue tend à diminuer.
Une caractéristique souvent utilisée dans l’approche française est ε₆ (epsilon 6) : elle correspond à une déformation caractéristique associée à 10⁶ cycles, dans les conditions normalisées de l’essai.
Ainsi, lorsqu’un rapport de formulation indique par exemple une valeur de ε₆, il ne s’agit pas d’une simple résistance mécanique instantanée : c’est un indicateur de la capacité du matériau à supporter des sollicitations répétées.
7. Pourquoi le découpage doit-il être très précis ?
C’est un point essentiel pour le laboratoire et pour une mission de contrôle.
Une mauvaise géométrie peut influencer les contraintes calculées et donc les résultats. Il faut notamment contrôler :
- les dimensions de l’éprouvette ;
- son épaisseur ;
- la régularité des faces ;
- l’orientation du découpage ;
- l’absence de fissures provoquées par le sciage ;
- la qualité et l’homogénéité du compactage de la plaque ;
- l’identification et la traçabilité de chaque éprouvette ;
- les conditions de conservation et de température avant essai.
Il faut également éviter qu’un sciage mal maîtrisé chauffe ou endommage excessivement le matériau.
8. Module et fatigue ne disent pas exactement la même chose
C’est une distinction importante.
Le module répond principalement à la question : « Quelle est la rigidité de cet enrobé dans les conditions d’essai ? »
La fatigue répond plutôt à : « Comment cet enrobé se comporte-t-il lorsqu’il est soumis à un très grand nombre de sollicitations répétées ? »
Un enrobé peut présenter un module élevé sans que cela suffise, à lui seul, à démontrer une excellente résistance à la fatigue. C’est précisément pourquoi les deux caractérisations sont complémentaires.
Dans le cadre d’une mission de contrôle et de supervision de travaux routiers, ces essais permettent donc de vérifier que la formule d’enrobé retenue possède non seulement les caractéristiques de composition et de compactage requises, mais également les performances mécaniques nécessaires au dimensionnement et à la durabilité de la chaussée.
9. Photothèque du laboratoire de niveau 4 de Group BALING
