Experimental Study on Shear Fatigue Behavior and Stiffness Performance of Warm Mix Asphalt by adding Synthetic Wax

International audienceSynthetic waxes produced by standard and registered processes may be used to manufacture Warm Mix Asphalt (WMA), which is a modified asphalt concrete produced, applied and compacted at temperatures below those typically required. This feature leads to environmental benefits, such as reduced energy consumption, gas and fume emissions, as well as to economic/operational advantages, such as lower production costs and greater hauling distances for extended construction seasons with tighter schedules. The present article serves to compare the mechanical performance of a WMA produced by adding synthetic wax with a traditional Hot Mix Asphalt (HMA) specimen, in terms of shear fatigue response and both complex and stiffness moduli. The experimental results and related modeling work demonstrate that adding synthetic wax into the WMA composition does not hinder either the destructive or non-destructive performance of an HMA, and this finding is corroborated by respectively measuring fatigue life and stiffness

Pavement Design for Curved Road Sections: Fatigue Performance of Interfaces and Longitudinal Top-down Cracking in Multilayered Pavements

International audienceThis paper focuses on damage processes other than the main one observed and studied in pavement design. Previous research has targeted the experimental fatigue performance of tack coats. The French Pavement Design method has been chosen herein to illustrate how interface fatigue performance can lead to improved design, especially when pavements are subjected to repeated horizontal loadings. In a curved pavement section, longitudinal top-down cracking is observed, and this damage process may also be taken into account during the design approach. A 3D finite element model has been derived to assess pavement lifetime. In conclusion, it is proposed to include the fatigue performance of interfaces when designing pavements with horizontal loadings and thin surface layers

Experimental investigation of tack coat fatigue performance: Towards an improved lifetime assessment of pavement structure interfaces

International audienceThis paper focuses on investigating the bonding fatigue performance between two asphalt concrete (AC) layers. For purposes of this experimental campaign, a customised double shear testing device was designed. Two interface conditions have been analysed herein: with and without a tack coat. Moreover, the corresponding fatigue behaviour has been analysed at two temperatures: 10 °C and 20 °C. As expected, the absence of a tack coat leads to a decrease in bonding fatigue performance. Since fatigue tests are highly time-consuming, a method that allows predicting the conventional interface fatigue law from accelerated shear fatigue tests has been proposed. Other novel findings on interface fatigue behaviourwill also be discussed. In addition to these fatigue results, an interface failure model is proposed to evaluate the interface lifetime. Incorporating interface fatigue performance into pavement analysis proves to be a key parameter in describing in situ pavement conditions and assessing pavement durability

Alterations in gene expression in T1α null lung: a model of deficient alveolar sac development

BACKGROUND: Development of lung alveolar sacs of normal structure and size at late gestation is necessary for the gas exchange process that sustains respiration at birth. Mice lacking the lung differentiation gene T1α [T1α(-/-)] fail to form expanded alveolar sacs, resulting in respiratory failure at birth. Since little is known about the molecular pathways driving alveolar sacculation, we used expression microarrays to identify genes altered in the abnormal lungs and, by inference, may play roles in normal lung morphogenesis. RESULTS: Altered expression of genes related to cell-cell interaction, such as ephrinA3, are observed in T1α(-/-) at E18.5. At term, FosB, Egr1, MPK-1 and Nur77, which can function as negative regulators of the cell-cycle, are down-regulated. This is consistent with the hyperproliferation of peripheral lung cells in term T1α (-/-) lungs reported earlier. Biochemical assays show that neither PCNA nor p21 are altered at E18.5. At term in contrast, PCNA is increased, and p21 is decreased. CONCLUSION: This global analysis has identified a number of candidate genes that are significantly altered in lungs in which sacculation is abnormal. Many genes identified were not previously associated with lung development and may participate in formation of alveolar sacs prenatally

Shear Fatigue Behaviour of Tack Coats in Pavements

International audienceFor many years, pavement engineers use mechanistic design methods that are based on algorithms to compute stresses, strains and displacements in a flexible pavement structure, or in a multi-layered structure in general. Most of these methods assume, to ease the modelling of the structure and the computation process, that the layers are fully bonded or completely unbounded to each other. Moreover, determining the effectiveness of the bonding between two layers is difficult since there is no standard test procedure to assess it. Hence, proper modelling of the interface bonding condition will represent an important finding in understanding the real behaviour of road structures, and will lead to reduce maintenance and rehabilitation costs. Asphalt emulsion is commonly used, as tack coat, to ensure the bond between two pavement layers. This study deals with an experimental characterization of interfaces shear fatigue behaviour through laboratory tests. A testing device for determining the shear fatigue behaviour is described in this paper. Shear fatigue tests, at a temperature of 5°C and a frequency of 1 Hz, were performed on asphalt concrete mix layers interface with tack coat. Samples were subjected to a cyclic symmetrical alternate shearing load at the interfaces, aiming interfaces failures within the range of 104 to 105 cycles of loading. Within this range of number of cycles, the fatigue results indicate a linear evolution of the initial shear stress half-amplitude with the decimal logarithm of the number of cycles to failure. These results are used to derive a linear fatigue law, which will serve to model the real behaviour of the interface with tack coat studied in this research

Modèle de comportement évolutif pour grave-émulsion, basé sur les décompositions spectrales des modèles de Boyce et Huet

Dans un contexte politique où les enjeux énergétiques et environnementaux deviennent de plus en plus forts, la communauté routière souhaite favoriser des techniques plus économes en énergie et plus respectueuses de l'environnement. Parmi celles-ci, l'enrobé bitumineux à l'émulsion de bitume apparaît comme une technique à déployer plus largement sur les réseaux routiers. En effet, cette technique utilise de l'émulsion de bitume qui, comparée aux enrobés à chaud, nécessite moins d'énergie et limite les rejets de GES lors de sa fabrication. Toutefois, la formulation du mélange ainsi que les approches des performances d'une chaussée intégrant une couche d'enrobé à l'émulsion restent empiriques et sont basées sur des savoir-faire locaux. Ceci qui entrave le développement de cette technique.   En règle générale, la première étape pour dimensionner une chaussée consiste à connaitre le comportement mécanique réversible de chacune des couches qui la composent afin de déterminer les champs de contrainte et de déformation de la chaussée au passage des charges roulantes. Dans un deuxième temps, ces valeurs sont comparées aux seuils des critères de durabilité mécanique de ces matériaux.   Le modèle pour enrobé à chaud utilisé jusqu'à présent pour dimensionner les enrobés à l'émulsion est inadéquat car le modèle pour enrobé ne prend pas en compte l'évolution de ce matériau de son état frais à son état mûri. Ce manque de connaissance peut expliquer pourquoi dimensionner une couche d'enrobé à l'émulsion est si complexe et explique le fait que ce matériau ne soit pratiquement pas utilisé dans les chaussées à fort trafic.   La première partie de cet article présente un modèle évolutif pour enrobé à l'émulsion qui prend en compte l'évolution de son état frais à son état mûri en utilisant les modèles de Boyce et de Huet. Ce modèle pour enrobé à l'émulsion est réalisé à partir de la décomposition spectrale des deux modèles puis par leur juxtaposition. L'évolution du comportement mécanique de ce matériau est due à la viscosité du modèle de Huet qui est considérée comme dépendant non seulement de la température mais aussi du vieillissement du matériau. La deuxième partie de cet article montre la réponse en déformation de ce modèle à la simulation de différents types de contraintes

Comportement et étude des graves-émulsion: Coopération public-privé. Méthodologie de préparation, d'instrumentation et de suivi de chantiers expérimentaux d'enrobés à froid à l'émulsion de bitume

Les mélanges à l'émulsion de bitume sont des techniques à fort potentiel environnemental. Cependant, leur formulation, fabrication et dimensionnement relèvent encore de démarches empiriques issues, bien souvent, de compétences locales. Pour caractériser les performances spécifiques de ces matériaux et aboutir à terme à des méthodologies d'optimisation, de formulation et de dimensionnement, il est nécessaire d'évaluer leur comportement in situ. Pour répondre à ces objectifs, il convent donc de suivre l'évolution des caractéristiques mécaniques et physiques du matériau tout au long des étapes de fabrication, de mise en oeuvre et en conditions de service au moyen d'une instrumentation adaptée et implantée dans la chaussée. Ce type d'instrumentation n'ayant jamais été utilisé en France sur grave-émulsion, une méthodologie appropriée doit être définie. C'est l'objet du présent article qui met en avant les spécificités d'un chantier expérimental instrumenté de grave-émulsion. Il décrit et justifie la méthodologie suivie, les capteurs employés, leur implantation, de même que les moyens de reconnaissance des pathologies des structures de chaussées utilisés. Il présente les indicateurs retenus pour évaluer le comportement des matériaux et de la structure

Comportement anisotrope du grès des Vosges : élasto-plasticité, localisation, rupture

L'objet de ce travail est l'analyse expérimentale et théorique du comportement mécanique anisotrope d'un grès des Vosges, dans les domaines des déformations élasto-plastiques, de la localisation des déformations et de la rupture. Un intérêt particulier porte sur l'influence de l'orthotropie de révolution initiale du matériau sur l'orientation des bandes de cisaillement apparaissant pour des états de compressions sous pressions de confinement. Un programme expérimental a été développé pour la caractérisation mécanique du comportement de la roche sous compressions isotropes, compressions orientées sous pressions de confinement et tractions simples orientées. Des méthodes expérimentales spécifiques pour les mesures de toutes les composantes du tenseur des déformations élasto-plastiques d'une roche poreuse sous pressions de confinement ont été conçues et développées dans le souci permanent d'obtenir des données expérimentales fiables. Les essais réalisés ont permis, d'une part, d'obtenir un ensemble de résultats réalistes et cohérents sur les caractéristiques élasto-plastiques orthotropes de révolution de la roche, et d'autre part, de mettre en évidence l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement par rapport aux structures internes orientées du matériau. Une méthode de détection du seuil de localisation des déformations a également été développée, Parallèlement, l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement apparaissant dans des roches orthotropes de révolution soumises à des compressions triaxiales de révolution a été modélisée. Cette modélisation a été réalisée par l'introduction des structures matérielles dans l'analyse de Rice de la localisation des déformations élasto-plastiques, grâce aux formes générales invariantes des lois de comportement anisotrope.pas de résum

Finite element modeling of fatigue shear tests: Contribution to pavement lifetime design under traffic loading

International audiencePavement overlaying is a repair technique mainly used for road network maintenance. Durability of pavement depend strongly on reflective cracking phenomenon. A pavement structure is submitted to thermal variations and traffic loading. All design methods assume opening mode and neglect shearing mode when trucks axles are closed to pre-existing cracks. Assuming an uncoupled approach, we limit ourselves to traffic loading and shear fatigue model is proposed. With taking into account of a localized degradation scheme, both crack initiation and crack propagation are considered. The damage law proposed is stemming of experimental data. This fatigue model is integrated in a finite element code (CAST3M). The principal objective of this study is the development of a model based on an overall resistant cord. The suggested modeling of the bituminous mixtures behavior above cracks would contribute to improve pavement repair design. In this way a numerical study has been carried out to quantify the effect of mesh refinement and loading condition