Influence des films d’eau très minces sur le frottement pneu-chausséeReport as inadecuate




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1 IFSTTAR-IM - Département Infrastructures et Mobilité

Abstract : This thesis aims at understanding better how skid resistance is altered by a very thin water film thickness less than 1 mm on the road surface. This wetting can cause viscoplaning which is the source of accidents during drizzles or after rainfalls. The final goal of the thesis is to suggest criteria to define conditions for the onset of viscoplaning. Laboratory tests are performed on different types of samples : asphalt concrete but also mosaics composed of sandblasted coarse aggregates which allow studying the influence of microtexture, an essential parameter for the evacuation of thin water films. Tests on actual roads test tracks are also performed to validate the representativeness of laboratory tests. Specific tests protocols are developed to monitor the evolution of the friction coefficient from a dry state to a complete wetting of the surface. The curve representing the variation of the friction coefficient with water depth is similar to the Stribeck curve which highlights three lubrication regimes : boundary, mixed and hydrodynamic. The influence of some parameters speed, microtexture, macrotexture on this variation is studied. A?critical? water depth, transition between the boundary lubrication regime value of the friction coefficient close to the value on dry surface and the mixed lubrication regime collapse of the friction coefficient, is defined. Relationship between critical water depth, microtexture and speed is analyzed. The relative influence of contact parameters is quantified. A physical model is developed. The theorical friction coefficient results from three contributions deformation of rubber, adhesion and hydrodynamic effects. Contact parameters such as vertical load and speed are also considered. The model is applied to texture profiles measured by a high resolution laser sensor. A method of profile analysis is developed to detect profile asperities on which deformation and adhesion calculations are made. Comparison between model and measurement is satisfactory, justifying the hypotheses of the model. The model has especially highlighted the importance of the water film at the top of the road asperities. A model from the literature was used, as a first attempt, to estimate the thickness of this water film. Applications of the results of the thesis are mentioned : they contribute to a better understanding of the presence of thin water films on skid resistance but also to the determination of the onset of viscoplaning .

Résumé : Ce travail de thèse vise à mieux comprendre comment l’adhérence des chaussées varie en présence d’un film d’eau très mince épaisseur inférieure à 1 mm à la surface de la chaussée. Cet état de mouillage peut engendrer le phénomène de viscoplanage qui est à l’origine d’accidents en cas de pluie légère ou juste après un épisode pluvieux. La finalité de la thèse est de proposer des critères permettant de définir les conditions d’apparition du viscoplanage. Des essais en laboratoire ont été réalisés sur différents types d’échantillons : des enrobés bitumineux mais aussi des mosaïques de graviers roulés et sablés qui permettent l’étude de l’influence de la microtexture, paramètre essentiel pour l’évacuation des films d’eau minces. Des essais sur route réelle piste ont également été effectués pour valider la représentativité des essais en laboratoire. Des protocoles d’essais spécifiques ont été développés pour suivre l’évolution du coefficient de frottement de l’état de chaussée sec jusqu’au mouillage complet de la surface. La courbe représentant la variation du coefficient de frottement avec la hauteur d’eau est similaire à la courbe de Stribeck qui met en évidence trois régimes de lubrification : limite, mixte et hydrodynamique. L’influence de divers paramètres vitesse, microtexture, macrotexture sur cette variation est étudiée. Une hauteur d’eau dite ń critique ż, transition entre le régime de lubrification limite valeur du coefficient de frottement proche de la valeur sur surface sèche et le régime de lubrification mixte chute brutale du coefficient de frottement, est définie. La relation entre la hauteur d’eau critique, la microtexture et la vitesse est analysée. L’influence relative des paramètres de contact est quantifiée. Un modèle physique est développé. Il comporte trois contributions déformation de la gomme, adhésion et effets hydrodynamiques et prend en compte les conditions de contact charge verticale, vitesse. Ce modèle est appliqué à des profils de texture mesuré avec un capteur laser à très haute résolution. Une méthode d’analyse de profils est développée pour déterminer des indenteurs, aspérités sur lesquelles les calculs de déformation et d’adhésion sont appliqués. La comparaison entre le modèle et les essais est satisfaisante, justifiant les hypothèses du modèle. Celui- ci a notamment permis de souligner l’importance du film d’eau présent au sommet des aspérités d’une chaussée. Un modèle de la littérature a été utilisé, comme première tentative, pour estimer l’épaisseur de ce film. Des applications des résultats de la thèse sont citées : elles contribuent à une meilleure compréhension de la présence de films d’eau très minces sur l’adhérence mais également à la détermination des critères d’établissement du viscoplanage.

keyword : FROTTEMENT





Author: Yannick Beautru -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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