Mode d'emploi
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1. COMPRENDRE LE COMPORTEMENT HIVERNAL DES ENROBES DRAINANTS 2 rele Mea guide p dagogique est destin aux gestionnaires qui sont ou seront conduits un jour a entretenir en hiver des r seaux rev tus d enrob s drainants Le comportement thermohydrique tr s sp cifique de ces rev tements rend diff rent leur comportement hivernal et d licat leur suivi et leur traitement La qualit de la viabilit offerte l usager d pend donc d une bonne compr hension des ph nom nes et de l analyse fine des situations m t o routi res Ce document n cessite pour sa compr hension un certain nombre de pr requis qui seront trouv s dans les guides p dagogiques Saler moins saler mieux Verglas mode d emploi SOMMAIRE CHAPITRE I LA CHAUSSEE DANS SON ENVIRONNEMENT ECHANGES D ENERGIE AVEC LE MILIEU 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 LE MOTEUR DE LA TEMPERATURE DE SURFACE DE CHAUSSEE LES MODES DE TRANSFERT DE L ENERGIE A LA SURFACE DE CHAUSSEE ECHANGES THERMIQUES PAR CONDUCTION ECHANGES THERMIQUES PAR CONVECTION ECHANGES THERMIQUES PAR RAYONNEMENT CHANGEMENT D ETAT DE L EAU CHAPITRE LA CHAUSSEE REVETUE D UN ENROBE DRAINANT OU D UN BETON BITUMINEUX COMPARAISON DES PROPRIETES PHYSIQUES 2 1 CONDUCTIVITE THERMIQUE 2 2 CONVECTION 2 3 LE RAYONNEMENT 2 4 TEMPERATURE DE SURFACE D UN ENROBE DRAINANT EFFETS COMBINES DES TROIS MODES DE TRA2. 1 6 CHANGEMENT D ETAT DE L EAU On trouve l eau dans la nature sous 3 tats physiques diff rents La vapeur d eau Gaz invisible m l l air ambiant l eau liquide ou la glace Ce gaz contient une forte nergie interne li e l agitation de ses mol cules Cette agitation est tr s importante car la vapeur d eau a tendance a occuper tout le volume disponible L eau liquide Se forme dans les nuages condensation due au refroidissement tombe en pluie s coule par le sol vers les mers s vapore en vapeur d eau pour rejoindre les nuages L nergie interne de l eau est nettement plus faible que celle de la vapeur d eau l agitation de ses mol cules est plus faible L eau solide Prend diverses formes neige glace gr sil gr le verglas selon le lieu et les circonstances de sa formation L eau solide contient une nergie interne tr s faible les mol cules sont tr s soud es entre elles 14 334 kJ kg 15 L eau en surfusion Etat instable mi chemin entre l eau liquide et l eau solide l eau en surfusion se trouve fr quemment dans les nuages jusqu des temp ratures tr s n gatives 30 C Au moindre choc elle se transforme instantan ment l tat solide m me si la temp rature du solide est positive L tat habituel de l eau dans l atmosph re est l tat de vapeur Tout changement d tat s accompagne d un transfert d nergie dans le m
3. d s quilibre de tension de la vapeur d eau etc 25a APRES FORTES PRECIPITATIONS See te MS 26 2 8 1 S chage sous circulation Apr s une fi r cipitation Le temps de s chage des enrob s drainants est plus important que celui des b tons bitumineux sur b tons bitumineux l coulement transversal s effectue rapidement La n bulisation par le trafic de l eau intercept e en surface est rapide sur enrob s drainants l coulement plus lent de l eau s effectue au c ur du rev tement Elle est mobilis e plus longtemps par le trafic la n bulisation est plus r duite NOTA La temp rature des pr cipitations peut de fa on sensible modifier la temp rature de surface des rev tements drainants et par voie de cons quence la vitesse de s chage Apr s une faible pr cipitation Le temps de s chage des enrob s drainants est plus court que celui des b tons bitumineux car l eau mobilisable par le trafic y est plus faible 2 8 2 S chage sans circulation Des essais sur piste montrent que les enrob s drainants sont toujours plus longs a s cher Page laiss e blanche intentionnellement 27 CHAPITRE III COMPORTEMENT COMPARE D UN ENROBE DRAINANT ET D UN BETON BITUMINEUX SOUS DIVERS PHENOMENES METEOROLOGIQUES 0 00 8 TEMPERATURE DE ROSEE TEMPERATURE DE SURFACE gt Auf wi hir o 14 Ki h Pai JAWA wer w N ANOMALIE THERMIQUE ENROB
4. devrait permettre de nouvelles analyses plus fines de leur comportement hivernal Fa 61 re Lg SEKR a gt ve a Un E GC 2 1 EAS Class bee q 4 a pe gt Dee La T WI eee Y te ste Ee OAI ae RATS WARA JR At aus A r one EA UT WEEP ORO Cr MOT SD 59 un MANG palmi Ze peg at Ry 1 au he og POUR EN SAVOIR UN PEU PLUS gt n e fo t SSE EA AE Z n SUR LE SUJET wat xk enn gt sulit TC ria aris LT si ee UUI E ul BIBLIOGRAPHIE wi 0 2 gt Als BM TION lt pipaq E Ai tegen ER a 6 EE a H A ai e Dt Am ASIP ffe nd o T T aed si ue Pie Y EN ET bee niet er o TICL OTU A ELS es CL oe AMOS cal ALU Wi Cuide A AA Bn BLUA el ent Tia et repar DA AABT E AN rt re wa ra Y 5 NI DECH 62 BIBLIOGRAPHIE Documents p dagogiques Edition SETRA JE SALE MOINS JE SALE MIEUX VERGLAS MODE D EMPLOI Note d information et documents techniques Edition SETRA LES ENROBES DRAINANTS Note N 40 avril 88 LES FONDANTS CHIMIQUES CHOISIR UN SEL DE DENEIGEMENT Note 50 juin 8
5. teneur en eau les ouvrages la couleur de la surface sont autant de param tres qui modifient localement ce bilan qui entrainent constamment des variations de la temp rature de surface de chauss e ER ka i ua TSR 8 L TAR e THERMOROUTE 12 MARS 1987 NUIT et TEMPERATURE DE SURFACE TEMPERATURE D AIR A 2 58 TEMPERATURE DU POINT DE ROSEE ia 94 D 9 8 T ROS 9 Ted 32 33 34 35 36 37 38 39 40 4 42 43 44 45 45 47 x HUMIDITE RELATIVE Sa 7 33 39 40 41 42 43 44 45 40 47 w 10 ta O Oo Wu y eL La signature thermohydrique d une route relev e avec le v hicule thermoroute Temp rature et humidit relative de l air 1 70m Environnemen routier N Temperature de surface 1 Distance parcourue illustre ces variations de la temp rature de surface de chauss e dues aux structures et rev tements diff rents variations d altitude agglom rations ouvrages zones v g tales Changement de phase Convection Rayonnement de l eau L x A Conduction 1 2 MODES DE TRANSFERT DE L ENERGIE A LA SURFACE D UNE CHAUSSEE Les modes de transfert de l nergie la surface d une chauss e seffectuent par conduction dans la structure convection entre l air ambiant et la surface de la chauss e rayonnement la
6. La neige s che Sur chauss e s che et non sal e g n ralement T lt 0 C cette neige n adh re pas Un trafic important peut cependant la tasser progressivement la surface de la chauss e La macrotexture des enrob s drainants est favorable 3 une interception en surface de ce type de neige en cristaux fins Sur une chauss e humidifi e par un salage ant rieur cette neige adh re rapidement la surface ou elle volue vers une glace claire sous l effet de la dilution des fondants r siduels et du compactage par le trafic Sur enrob s drainants la saumure form e s chappe par la porosit interne Le lessivage de surface qui s ensuit est favorable l adh sion de la neige m me tr s froide 33a Bouillie de neige pneu pneu Contact nee mouill e Contact sel sol 3 2 4 2 La neige humide Cette neige adh re et se compacte facilement sous l effet du trafic a la surface des rev tements Ce ph nom ne est plus rapide sur les enrob s drainants que sur les b tons bitumineux du fait d une surface g n ralement plus froide adh sion plus rapide de la neige ou d une surface qui se refroidit plus vite caract re isolant fonction changeur Par ailleurs l quivalent en eau intercept par la macrotexture et la porosit interne est plus lev 3 2 4 3 La neige mouill e Cette neige est soit le produit de la transformation d une neige humide additionn e d un fon dant ce
7. elle est conductrice car elle poss de peu de vides air c est le cas des chauss es modernes Les mat riaux siliceux sont g n ralement plus conducteurs que les calcaires qui contiennent des micro bulles d air 10a CONVECTION NATURELLE CONVECTION FORCEE 11 1 4 ECHANGES THERMIQUES PAR CONVECTION La convection est le mode de transfert de la chaleur le plus important entre une surface solide et un fluide liquide ou gazeux c est le cas des changes entre la surface de la chauss e et l atmosph re On peut distinguer deux modes de convection La convection libre ou naturelle exemple l air qui vibre en t au dessus de la chauss e s l ve dans l atmosph re en emportant de la chaleur prise au rev tement La convection forc e Exemples Le vent froid ou chaud transf re de la chaleur entre la chauss e et l atmosph re Il entra ne rapidement un quilibre entre les temp ratures de l air et de la surface de la chauss e Le trafic plus ou moins important force l air l cher la surface routi re Plus la surface de la chauss e est rugueuse plus elle change facilement de la chaleur par convection c est le cas des enduits superficiels Plus la vitesse de l air la surface de la chauss e est importante plus la quantit de chaleur chang e est importante Plus les carts de temp rature entre les deux milieux chauss e atmosph re sont importants plus
8. la surface du corps expos ce rayonnement Par convention on dit qu un corps qui absorbe tout le rayonnement est un corps noir ou corps radiant int gral Le rapport du pouvoir missif ou d absorption d une surface r elle celui du corps noir est appel facteur d missivit Quelques valeurs d missivit corps noir 1 neige 0 99 b ton bitumineux neuf 0 98 apr s quelques mois 0 95 glace 0 97 eau 0 94 brique 0 91 b ton de ciment 0 88 terre argileuse 0 64 granite polie 0 43 Temp rature RSH EERE III lll Nn At X CELL AA TUL kk kale la le la le le le r le le 13 Tous les corps mettent contin ment de la chaleur par rayonnement La quantit de chaleur rayonn e est d autant plus grande que l cart de temp rature est important La surface de la chauss e est en tat de rayonner de la chaleur principalement de nuit Dans ce cas la chauss e rayonne vers la vo te c leste dont on admet que la temp rature est comprise entre 45 et 75 C Ce rayonnement est alors d autant plus important que le ciel est d gag de tous nuages et que l atmosph re contient peu de vapeur d eau La temp rature de la surface de chauss e peut alors s abaisser tr s rapidement au point de devenir n gative sans que l air ambiant voit sa temp rature varier significativement Des carts de 3 4 C sont courants 13a 14
9. m lange se situant 4 une temp rature n gative ou voisine de 0 C soit le r sultat d une pr cipitation extr mement humide sur une chauss e A temp rature positive Cette neige n adh re pas aux rev tements Sur b ton bitumineux cette bouillie est vacu e essentiellement par projection lat rale due la mise en pression des pneumatiques H subsiste souvent dans ce cas une interface glissante entre le pneumatique et la surface routi re Sur enrob s drainants cette bouillie est vacu e sous la pression des pneumatiques par la porosit du rev tement Le niveau d adh rence obtenu dans ce cas est meilleur que sur b tons bitumineux Page laiss e blanche intentionnellement 35 CHAPITRE IV COMPORTEMENT COMPARE DES DIVERS FACTEURS DU SERVICE HIVERNAL 32 E e 36 4 1 LA SURVEILLANCE La surveillance du r seau a pour objectif d appr hender les divers param tres locaux susceptibles de conduire l apparition sur la chauss e d une perte d adh rence Parmi ces param tres certains sont troitement li s aux caract ristiques du rev tement 4 1 1 Caract risation de l tat de surface La premi re distinction est celle qui consiste diff rencier l tat SEC de l tat HUMIDE Pour un b ton bitumineux l exp rience permet de faire visuellement cette distinction Sur enrob s drainants la couleur plus fonc e et la macrotexture diff rente de la surface rendent difficile cette distinct
10. missivit epsilon Tous les rev tements hydrocarbon s pr sentent au jeune ge un facteur d missivit lev qui est d la pr sence du film de bitume qui enrobe les granulats La surface plus noire de ces rev tements est alors le lieu privil gi de formation du givre Les enrob s drainants conservent plus longtemps cet aspect noir car les m canismes d abrasion de la surface par le trafic sont plus r duits Leur surface sp cifique ou surface en contact avec l atmosph re plus grande que celle d un b ton bitumineux leur aspect plus noir entra nent un abaissement plus important de leur temp rature de surface en p riode nocturne Q Ts Q TS En p riode diurne sous fort ensoleillement cela entra ne une l vation de la temp rature de surface plus importante que celle des b tons bitumineux ECART of 1 l enrobe drainant enrobe drainant 4 5 2 66 70 15 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 THERMOROUTE 20 21 AVRIL 1988 6 20 2 4 LA TEMPERATURE DE SURFACE D UN ENROBE DRAINANT EFFETS COMBINES DES TROIS MODES DE TRANSFERT D ENERGIE Dans la r alit les trois modes d change d nergie a la surface d une chauss e sont combin s Le poids respectif de chacun deux et sa cons quence sur la valeur de la temp rature de surface varient suivant les conditions m t orologiques et le trafic Un exemple pour illustrer ces effets sur un enrob drai
11. of the phenomenons and on a smart analysis of the road weather conditions This document which holds numerous sketches applies especially to those who must teach this subject This binder is part of a series which holds Saler moins saler mieux Verglas mode d emploi Ce document est disponible sous la r f rence D 9345 au bureau de vente des publications du SETRA 46 avenue Aristide Briand B P 100 92223 Bagneux Cedex FRANCE T l 1 46 11 31 53 et 46 11 31 55 T l copie 1 46 11 31 69 Telex 632263 au service IST Publications du LCPC 58 boulevard Lefebvre 75732 Paris Cedex 15 FRANCE T l 1 40 43 52 26 T l copie 1 40 43 54 98 Telex LCPARI 200361F Prix de vente 250
12. rev tement de la chauss e le fondant et le ph nom ne m t orologique 4 combattre d pend d un ensemble de conditions variables dans le temps En toute rigueur un bilan nerg tique s imposerait Les seuls caract res communs aux fondants utilisables sur enrob s drainants sont actuellement leur neutralit chimique pour les rev tements nn leur absence d insolubles pour viter tout colmatage des pores leur viscosit suffisamment faible pour ne pas induire de perte d adh rence entre le pneumatique et le sol ER A ste EA RIN 5 2 2 Vers une granularit et une forme adapt e aux enrob s drainants u La granularit Le fondant en grains devrait poss der la fois Fae ge une surface sp cifique plus importante pour assurer une meilleure couverture des enrob s drainants et une meilleure attaque des verglas une fraction suffisante de plus gros grains afin d assurer une meilleure r ma nence dans le temps La forme Les grains devraient poss der une forme permettant un meilleur coulement en tr mies traitement plus homog ne des surfaces interception id ale par la macrotexture des enrob s drainants Or 58 5 2 3 Une viscosit des saumures r pandues ou obtenues a la surface adapt e aux enrob s drainants Les saumures de chlorure de sodium de calcium et de magn sium poss dent des viscosit s croissantes Leur emploi en bouillie su
13. 9 LE COMPORTEMENT PARTICULIER DE CERTAINES SURFACES ROUTIERES N 67 avril 91 GUIDE METHODOLOGIQUE CONCEVOIR UN BULLETIN METEOROLOGIQUE ROUTIER avril 91 NORME NFP 98 180 Edition AFNOR Service hivernal Chlorure de sodium utilis comme fondant routier Ce document est propri t de l Administration il ne pourra tre utilis ou reproduit m me partiellement sans l autorisation du SETRA ou du LCPC 1993 SETRA D p t l gal Octobre 1993 N ISBN 2 11 085730 7 we Ce guide p dagogique explique de facon d taill e le comportement hivernal des enrob s drainants Ces rev tements ont un comportement thermohydrigue tr s sp cifique qui rend d licat leur suivi et leur traitement pendant Phiver La qualit de la viabilit offerte d pend donc d une bonne compr hension des et de l analyse fine des situations m t a routi res Ce document qui comprend de nombreux croquis s adresse principalement 4 ceux qui doivent assurer une formation sur ce sujet Ce classeur fait partie d une collection qui comprend Saler moins saler mieux Verglas mode d emploi This guide explains in detail the winter behaviour of porous asphalts These surface courses have a very specific thermohydrous behaviour that makes tricky their follow up and their treatment in winter So the road practibility depends on a good understanding
14. Cong lation Suit pr existate 4 4 2 Givre 4 4 3 Pluie verglag teo surfusion 4 4 4 Brouillard givran 4 5 LE CURATIF NEIGE 4 5 1 La neige s che 4 5 2 La neige humide 4 5 3 La neige mouill e CHAPITRE V QUELQUES PISTES POUR L AMELIORATION DE LA VIABILITE HIVERNALE SUR ENROBES DRAINANTS 5 1 L ORGANISATION SUIVI ET SURVEILLANCE 5 1 1 Le suivi 5 1 2 L alerte 5 1 3 La d cision 5 1 4 L intervention 5 1 5 Le suivi de l intervention 5 1 6 L analyse du r sultat 5 2 L ADAPTATION DES FONDANTS 5 2 1 Le fondant id al pour une application sur enrob drainant existe t il 5 2 2 Vers une granularit et une forme adapt e aux enrob s drainants 5 2 3 Une viscosit des saumures r pandues ou obtenues la surface adapt e aux enrob s drainants 5 3 UNE FORMULATION ET UNE MISE EN EUVRE DES ENROBES DRAINANTS RECONSIDEREES 5 4 L ADAPTATION DES OUTILS DE SUIVI CHAPITRE VI POUR EN SAVOIR UN PEU PLUS SUR LE SUJET CHAPITRE I LA CHAUSSEE DANS SON ENVIRONNEMENT ECHANGES D ENERGIE AVEC LE MILIEU EQUILIBRE THERMIQUE LA SURFACE DE LA CHAUSSEE Flux atmosph rique Ts surface de o chauss e Bllan Thermique Flux g othermique 6 1 1 LE MOTEUR DE LA TEMPERATURE DE SURFACE D UNE CHAUSSEE La surface d une chauss e se situe 3 l interface entre deux milieux l atmosph re la structure de la chauss e et le terrain naturel Ces m
15. ES DRAINANTS 3 008 Le Te NM AAA W QE 19 800 PLT 28 3 1 LES ENROBES DRAINANTS PAR CIEL CLAIR ET DEGAGE En p riode hivernale et nocturne la chauss e rayonne fortement vers la voute c leste La surface des enrob s drainants se refroidit plus vite que celle des b tons bitumeux cf chapitre ID 3 1 1 Le cas de la surface de chauss e s che temperature n gative Situations m t orologiques dites anticycloniques 3 1 1 1 Si l humidit relative de l atmosph re est lev e la temp rature du point de ros e ou de givre voisine la temp rature atmosph rique Alors la temp rature de la surface T des enrob s drainants peut tre inf rieure celle des b tons bitumineux et la temp rature de ros e de la masse d air Elle constitue ainsi une face froide sur laquelle se condense la vapeur d eau sous forme liquide si Tg gt 0 C sous forme solide givre si Tg lt 0 C 28a air humidit 29 3 1 1 2 Si l humidit relative de l atmosph re est faible mais que l air contenu dans la porosit des enrob s drainants est saturation la suite de pr cipitations r centes ou anciennes le ph nom ne de succion de l air provoqu par les pneumatiques peut entra ner un givrage ou gla age des bandes de roulement Ce ph nom ne est inexistant sur b tons bitumineux 3 1 2 Le cas de la surface de chauss e humide Situation m t orologique
16. NSFERT 2 5 LA FONCTION ECHANGEUR THERMIQUE 2 5 1 Les enrob s drainants sous pr cipitations 2 5 2 Les enrob s drainants sous trafic 2 6 LA FONCTION STOCKAGE EN CHALEUR LATENTE DE FUSION 2 7 RUISSELLEMENT DRAINAGE APRES PRECIPITATIONS 2 8 TEMPS DE SECHAGE DES SURFACES ROUTIERES 2 8 1 S chage sous circulation 2 8 2 S chage sans circulation CHAPITRE COMPARE D UN ENROBE DRAINANT ET D UN BETON BITUMINEUX SOUS DIVERS PHENOMENES E ah ENROBES DRAINANTS PAR CIEL LAIR FT 3 1 1 Le cas de la surface de chauss e s che temp rature n gative 3 2 LES Ou PRECIPITATIONS HIVEKNALES 3 2 1 La pluie FN oe 3 2 2 La pluie t jagene des 3 2 3 La pes DEE 3 2 4 Laneige la neige s che 3 la neige humide la neige mouill e CHAPITRE COMPORTEMENT COMPARE DES DIVERS FACTEURS DU SERVICE HIVERNAL 41 LA SURVEILLANCE 4 1 1 Caract risation de l tat de surface 4 1 2 Connaissance de Uh dithpi z e 4 1 3 Temp rature de surface comment la d terminer 4 1 4 Salinit de surface et icosurik irtyetement comment la d terminer k 4 2 LE PREVENTIF 4 2 1 La prise de d cision 4 2 2 Le choix 4 2 3 Lentrainem t des Sang S fentob s drainants 4 3 CONSEQUENCE THE or A YDAIQUEDE L EMPLO D UN FONDANT SUR UN REVETEMENT VERGLACE 4 4 CURATIF VERGL S 4 4 1
17. VA comprende Ne comportement WATS PES enrob s GUIDE TECHNIQUE nn Sma STR Comprendre le comportement hivernal des enrob s drainants Guide p dagogique Octobre 1993 Document r alis par le CENTRE D ETUDES TECHNIQUES DE L EQUIPEMENT DE L EST 1 boulevard Solidarit B P 5230 57076 Metz Cedex 03 France T l 1 87 204300 T l copie 1 87 20 46 99 et diffus par le LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES 58 boulevard Lefebvre 75732 Paris Cedex 15 France T l 1 40 43 50 00 T l copie 1 40 43 54 98 le SERVICE D ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTES 46 avenue Aristide Briand B P 100 92223 Bagneux Cedex France T l 1 46 11 31 31 T l copie 1 46 11 31 69 yk METH N M e e He ANT EES e VM Wt sir DOCUMENT ELABORE PAR LE C E T E DE L EST Jean LIVET Laboratoire R gional de Nancy Unit Viabilit hivernale Gel Jean Jacques ROUSSEL Io D partement Structures de Metz ee Groupe Viabilit hivernale je eg Jee sae SCH SER er cc WE gafn CPL un da wll E OST Dr BOOT dos 3 4 ae syrgt ER 2 agp E Se a i as es P Fuite te rn E ee gh verte e SUG AED GO Ue ES GS OI dE EECHER MENT DN Loos SRE RTE 22 os pM
18. ace de la chauss e Ainsi la contribution de l nergie g othermique la temp rature de surface de la chauss e est plus faible pour un enrob drainant que pour un b ton bitumineux 17a 2 CONVECTION ZC de 3 12 Wm K m La macrotexture 5 fA La rugosit __ 18 2 2 LA CONVECTION Les quantit s d nergie chang es par convection par les divers rev tements d pendent de leur surface sp cifique en contact avec l atmosph re valeur g n ralement lev e pour les enrob s drainants de leur rugosit de surface qui conditionne le r gime laminaire ou turbulent 3 leur surface Les caract ristiques de surface des enrob s drainants sont telles que les quantit s d nergies chang es Q par leur surface sont g n ralement plus importantes que sur les b tons bitumineux Cela entraine en p riode de refroidissement atmosph rique un abaissement plus rapide de la temp rature de surface Q Ts TS BB en p riode de r chauffement atmosph rique une l vation plus rapide de la temp rature de surface Q TS Q Ts ff 18a 3 RAYONNEMENT rayonnement 6 de 0 85 a 0 95 suivant couleur La macrotexture 19 2 3 LE RAYONNEMENT Les quantit s d nergie chang es par rayonnement sont troitement li es la couleur de la surface des rev tements facteur d
19. ai et 40 4 2 LE TRAITEMENT PREVENTIF Ce traitement est destin soit pr venir une formation ventuelle de verglas en abaissant la temp rature de cong lation de la phase aqueuse pr sente sur le rev tement soit viter toute adh sion au rev tement d un ph nom ne m t o rologique provoqu par condensation ou pr cipitation givre neige pluie en surfusion pluie sur sol gel 4 2 1 La D cision La prise de d cision repose sur l analyse de l tat du r seau param tres caract ristiques et la projection temporelle attendue de cet tat en liaison avec les pr visions m t orologiques Pour les enrob s drainants cette sp cificit dans la d cision repose a sur la difficult d appr hender avec pr cision une grande partie des param tres caract ristiques la temp rature de surface pr cision des mesures repr sentativit spatiale l humidit pr sente en surface coeur et la mobilisation potentielle ventuelle par le trafic le degr de protection cryog nique du rev tement en surface et coeur b la difficult de pr voir l volution br ve et moyenne ch ance de l tat de surface qui est troitement li e la temp rature de surface qui peut voluer de fa on tr s diff rente de celle d un enrob dense inertie thermique caract ristiques isolantes rayonnement etc l humidit qui peut soit se d poser par con
20. ante Ts Compensation g othermique Protection cryog nique de la saumure apr s fusion de ia giace temperate point eutectique concentration T surface gt T cong lation ENROBES DRAINANTS T surface lt T cong lation u ji 4 3 CONSEQUENCE THERMOHYDRIQUE DE L EMPLOI D UN FONDANT SUR UN REVETEMENT VERGLACE OU ENNEIGE La fusion naturelle ou provoqu e par un fondant de la glace ou la neige consomme une nergie de 334 kJ kg la r action endo ou exothermique d hydratation des fondants est n glig e Cette nergie est prise au milieu et plus particuli rement la surface de chauss e ce qui provoque un abaissement de temp rature de sa surface Ce refroidissement est partiellement compens par l nergie g othermique traversant la structure de chauss e Les propri t s isolantes des enrob s drainants ralentissent cette compensation thermique Le ph nom ne de d concentration de la saumure form e par le m lange eau de fusion fondant entra ne une diminution de la temp rature de protection cryog nique Pour certaines situations m t orologiques temp ratures initiales paisseurs de neige ou de verglas nature et forme du fondant la temp rature r sultante de surface de chauss e peut se trouver inf rieure la temp rature de protection cryog nique de la saumure ce qui provoque un arr t de la fusion puis une recristallisation du milieu Ce ph no
21. densation liquide ou solide partir de l air ambiant soit tre mobilis e dans la porosit interne du rev tement l volution de la salinit r siduelle de surface en fonction des param tres d en vironnement 41 4 2 2 Le choix technique Le traitement pr ventif sur enrob s drainants consiste donc r aliser la protection cryog nique de la surface du rev tement la porosit interne du rev tement et l humidit qui y s journe La palette des principaux produits notre disposition est la suivante les chlorures de sodium NaCl le chlorure de calcium CaCl le chlorure de magn sium MgCl Les techniques d pandage sont vari es et n cessitent souvent des mat riels sp cifiques les saumures NaCl CaCl MgCl les fondants en paillettes ou en grains en deux ou trois granulations sels fins moyens gros les bouillies associant fondants en grains g n ralement NaCl avec diverses saumures Page laiss e blanche intentionnellement 4la Rnd 42 4 2 2 1 Les saumures Lorsque l enrob drainant est parfaitement sec tant en surface qu coeur ce qui est difficile 4 appr cier cette technique permet une protection cryog nique efficace si le ph nom ne m t orologique attendu apporte tr s peu d eau dilution se produit 4 une temp rature tr s l g rement n gative 0 2 Lorsque l enrob drainant est humide soit en surface soit coeur ce
22. dilution rapide de la saumure r siduelle de surface Deux m thodes possibles d attaque au sel en grains de granulom trie plut t fine ventuellement moyenne Ala bouillie pour son efficacit imm diate DOSAGE ENVIRON 20 g m2 Page laiss e blanche intentionnellement 50a i a viter conseill 51 4 5 LE CURATIF NEIGE Le traitement curatif de la neige comporte toujours deux actions le raclage destin rejeter sur l accotement le maximum de neige possible le traitement aux fondants quand la temp rature le permet destin mettre en fusion l paisseur r siduelle laiss e sur le rev tement par les outils de raclage La qualit du r sultat de cette derni re op ration est troitement li e la pr sence de trafic qui assure le brassage neige fondants au type d outil utilis on pr f rera sur enrob s drainants la lame biaise au rabot qui a tendance a bourrer la macrotexture Pour le d neigement avec un outil poss dant une lame dusure m tallique on vitera les chocs a la surface des enrob s drainants car ceux ci pr sentent une certaine fragilit arrachement de gravillons 4 5 1 neige s che Cette neige tr s froide est plus rapidement intercept e par la surface des enrob s drainants macrotexture Limiter son action au raclage peut devenir insuffisant dans certains cas Le traitement aux fondants de ce type de neige est d licat car c
23. dite temps de tra ne ou alternances de pr cipitations et de ciel d gag En p riode nocturne deux ph nom nes combinent pour abaisser la temp rature de surface des rev tements le rayonnement thermique vers la vo te c leste l vaporation de l eau en surface qui puise son nergie en partie la chauss e Dans cette situation m t orologique la temp rature de surface des enrob s drainants d cro t plus rapidement que celle des b tons bitumineux avec un risque associ de formation de verglas 29a Temp rature C PRECIPITATIONS A TEMPERATURE INFERIEURE A CELLE DE LA SURFACE ROUTIERE E q 30 3 2 LES ENROBES DRAINANTS SOUS PRECIPITATIONS HIVERNALES En p riode hivernale les pr cipitations rev tent des formes vari es pluies pluie et neige m l es pluie en surfusion neige plus ou moins humide Ces ph nom nes peuvent tre observ s en p riode de refroidissement ou de radoucissement atmosph rique L enchainement plus ou moins rapide de ces ph nom nes combin la fonction changeur et aux caract ristiques thermiques de ces rev tements drainants sont a l origine de diverses difficult s de viabilit hivernale 3 2 1 Sous la pluie La temp rature des pr cipitations conditionne la temp rature de surface des enrob s denses et celle de toute l paisseur des enrob s drainants La pluie sur un rev tement gel provoque du verglas dans sa p
24. ela consiste souvent traiter des temp ratures lt 8 C Deux techniques possibles dans ce cas bouillie avec ventuellement une saumure de CaCl ou MgCl des traitements sp ciaux CaCl MgCl etc Si le ph nom ne m t orologique pr vu doit durer et la temp rature s abaisser viter tout traitement Une chauss e blanche ne constitue pas un danger extr me les usagers adaptent naturellement leur conduite dans ce cas l PREFERER LE RACLAGE SI TEMPERATURE TRES BASSE SISALAGE DOSAGE ENVIRON 30 g m2 A REPETER SUIVANT LE CAS 52 4 5 2 La neige humide La mise au noir est plus longue et consommatrice de fondants car e l paisseur r siduelle de neige est plus importante la surface des enrob s drainants forte macrotexture la perte de fondants par la porosit interne est cons quente le travail du m lange neige fondants par le trafic est r duit aux bandes de roulement absence de projections lat rales DOSAGE ENVIRON 30 g m2 REPETE SUIVANT LE CAS 4 5 3 La neige mouill e Il s agit g n ralement d une neige humide ayant volu par salage ou fusion naturelle Sur enrob s drainants l action de rabotage permet d liminer une grande partie de la neige l paisseur de neige r siduelle est mise en pression dans la porosit interne du rev tement o elle termine sa fusion la qualit du r sultat semble sup rieure ici celle obtenue
25. ement r pandus de pr ventive Sur enrob s drainants ce verglas colmate la porosit du rev tement 33 3 2 4 La neige Les difficult s susceptibles d tre rencontr es sont troitement li es la qualit de la neige plus ou moins humide Du fait de la macrotexture particuli re des enrob s drainants la qualit du d neigement est diff rente de celle des b tons bitumineux ferm s La valeur en eau de la pellicule de neige subsistant derri re l outil de raclage sera plus importante sur les enrob s drainants remplissage d une partie de la porosit interne Le travail de la neige par le trafic en pr sence de fondant est consid rablement r duit par l absence de projections sur les enrob s drainants Le temps de retour au noir de ces rev tements drainants se trouve allong de ce fait D gagement plus rapide des bandes de roulement d gagement lent en dehors Toutefois l aspect plus blanc de la surface de ces rev tements en pr sence de neige devrait tre g n rateur d un comportement plus s curitaire des usagers or des constatations r centes semblent indiquer le contraire perception acoustique L adh rence de la surface est voisine de celle d un b ton bitumineux ferm voire meilleure dans les bandes de roulement Les conditions m t orologiques et leur volution restent cependant l un des facteurs principaux des modifications de la qualit des neiges rencontr es 3 2 4 1
26. ettre en oeuvre mat riels mat riaux technique d pandage ou raclage dosage en fondant circuits etc E D ren she RAS 5 1 4 L intervention Elle consiste mettre en oeuvre les moyens techniques d finis en rendant compte en permanence des difficult s rencontr es ventuellement durant cette phase op rationnelle 5 1 5 Le suivi de l intervention Il s effectue dans une premi re phase partir des informations fournies durant l intervention Cette analyse chaud permet d ajuster ventuellement les moyens techniques aux ph nom nes rencontr s Dans une deuxi me phase ce suivi permet d valuer la situation du r seau ou la qualit du service rendu et de mettre en oeuvre ventuellement les moyens ad quats pour obtenir le retour une situation normale 7 H 5 1 6 L analyse du r sultat Cette analyse consiste essentiellement v rifier si les objectifs de qualit vis s ont t obtenus de fa on optimale sans exc s de moyens rechercher les causes ventuelles d un objectif de qualit non atteint afin d y rem dier ei b s 57 5 2 L ADAPTATION DES FONDANTS 5 2 1 Le fondant id al pour une application sur enrob s drainants existe t il Nature forme et m thode d pandage des fondants Il est extr mement difficile de d terminer quel est le fondant qui pr sente les caract ristiques id ales La cin tique complexe des phenomenes qui associent le
27. eut conduire dans certains cas des d p ts d paisseur centim trique Il s agit toujours de ph nom nes exceptionnels qu aucun traitement pr ventif ne peut supprimer Sur enrob s drainants les difficult s essentielles r sident dans l impossibilit de maintenir en surface du rev tement la saumure form e afin d en puiser les potentialit s fondantes la n cessit de trouver une quantit d nergie importante exig e par la fusion de la glace en forte paisseur alors que l enrob drainant isole du stock g othermique qu est la chauss e Deux m thodes principales d attaque de ce type de verglas alaide d un fondant de granulom trie fine qui couvrira la totalit du verglas l aide de traitements sp ciaux CaCl MgCl migaine etc Ces traitements seront r p t s suivant l paisseur de verglas avec le risque important de recristallisation par ph nom ne de sorbeti re en particulier si certains dosages sont excessifs afin de d gager plus vite DOSAGE ENVIRON 30 g m2 a r p ter a intervalles r guliers de facon viter le phenomene de sorbetiere EVITER TOUT EXCES 4 4 4 brouillard givrant D p t de gouttelettes d eau surfondue 4 une temp rature inf rieure a 0 sur la chauss e Les quantit s d eau se d posant sont g n ralement faibles l paisseur de verglas est peu importante Sur enrob drainant trait en pr ventif le verglas est provoqu par la
28. hase initiale dans un deuxi me temps et suivant la quantit d eau pr cipit e quantit d nergie elle entra ne le d gel de la surface Sur un rev tement drainant cela peut conduire en phase transitoire au colmatage de la porosit par de la glace et constituer un stockage thermique en chaleur latente difficile combattre 30a 31 3 2 2 Sous pluie et neige m l es Ce m lange de glace fondante est 4 une temp rature voisine de 0 C n p ri refroidissemen La fonction changeur des enrob s drainants entra ne un abaissement plus rapide de leur temp rature de surface qui les rend plus sensibles un nouvel abaissement de temp rature avec formation de verglas L volution vers une situation neigeuse peut entra ner une adh sion plus importante de la neige la surface des enrob s drainants Rappel Chaleur sp cifique massique Eau 4 23 kJ kg B ton bitumineux 0 86 kJ kg Dans le cas d un rev tement gel le risque est semblable celui de la pluie 0 3la 32 3 2 3 Sous pluie en surfusion Ce type de pr cipitation liquide 4 temp rature n gative se transforme instantan ment en glace au contact du sol Elle provoque 1 formation d un verglas qui peut tre parfois tr s pais Quelque soit le style de rev tement ce verglas pr sente les m mes dangers car il gomme fois la macro et micro rugosit ilemprisonne en les rendant inefficaces les fondants ventuell
29. homog ne Si le ph nom ne m t orologique attendu s accompagne d une condensation importante ou de pr cipitations il y a un risque de formation de verglas par lessivage rapide de la surface Ce ph nom ne est moindre sur b tons bitumineux o la saumure s journe en surface CETTE TECHNIQUE PERMET D ASSURER DANS UN DELAI MOYEN UNE PROTECTION CORRECTE DE LA POROSITE INTERNE DES ENROBES DRAINANTS EN SURFACE CETTE PROTECTION EST SUJETTE A DILUTION ET LESSIVAGE 43a 44 4 2 2 3 Les fondants en bouillie Cette technique met en association un fondant solide et une saumure satur e au moment de l pandage sur la chauss e Elle permet une meilleure fixation des grains a la surface du rev tement d abaisser de fa on sensible la limite d utilisation du chlorure de sodium sur chauss e tr s froide Sur chauss e s che cette technique combine les avantages d un traitement a la saumure et en grains Elle permet une efficacit imm diate et par cons quent une intervention tr s proche d un ph nom ne m t orologique attendu notion de pr curatif CETTE TECHNIQUE PERMET D ASSURER DANS UN DELAI BREF UNE PROTECTION CORRECTE DE LA POROSITE INTERNE DES ENROBES DRAINANTS EN SURFACE CETTE PROTECTION EST SUJETTE A DILUTION ET LESSIVAGE Q fondant EVOLUTION DU DOSAGE EN FONDANT SUR UN ITINERAIRE transport des fondants sur 1000 a 1500 m epp 45 4 2 3 L entra nement des fondants par le trafic sur e
30. ilieu dans le cas pr sent entre l eau ou la glace l atmosph re et la chauss e 1 La fusion et l vaporation qui font passer la glace au liquide puis le liquide la vapeur n cessitent l apport d nergie que le milieu va fournir Cela s accompagne alors d un abaissement de temp rature du milieu air ambiant et surface de chauss e 2 La condensation et la solidification qui font passer la vapeur en liquide puis le liquide en glace lib rent de la chaleur en milieu Cela s accompagne alors d une l vation de temp rature du milieu air ambiant et surface de chauss e Les quantit s d nergie n cessaires au changement d tat sont appel es chaleur latente de fusion ou solidification Le 334 kJ kg ou 80 cal g chaleur latente d vaporation ou condensation L 2 500 kJ kg ou 600 cal g Page laiss e blanche intentionnellement 16 CHAPITRE II LA CHAUSSEE REVETUE D UN BETON BITUMEUX OU D UN ENROBE DRAINANT COMPARAISON DES PROPRIETES PHYSIQUES 16 1 CONDUCTIVITE THERMIQUE Enrob s Drainants B tons Bitumineux a 5 Ka E 8 ES 2 CH Pi e O one apem Y E AS 17 2 1 LA CONDUCTIVITE THERMIQUE L enrob drainant comporte de l ordre de 20 de porosit occup e par de l air en l absence de pr cipitations Il constitue un mat riau plus isolant qu un b ton bitumineux et donc une barri re thermique la surf
31. ilieux changent en permanence de l nergie Si la quantit d nergie g othermique provenant du sol est relativement constante celle qui provient de l atmosph re varie de fa on permanente en troite relation avec les conditions m t orologiques du moment C est le bilan de ces EQUILIBRE THERMIQUE A LA SURFACE DU REVETEMENT deux flux nerg tiques qui pilote la temp rature 1 H LATE ot de surface de la chauss e PROPAGA LEUR LA 1 z a N A l gt gt N lt Si Es amp Y 5 a SY lt a A Si q N d Z lt Ki y A oe Surfoce du rev tement Qs H RF Alb QF Q Qi Delta Q QF Qh Chol eur latente Choleur volumetrave Choleur geothermique THERMOROUTE 12 mas 1387 NUIT ei TEMPERATURE DE SURFACE TEMPERATURE D AIR 2 58 TEMPERATURE DU POINT DE ROSEE 1 97 A Ae AWA 3 GAN IN T m 4 0 5 9 19 9 TI 9 I 2 3 45 6 7 8 9 19 11 12 13 14 15 16 17 18 19 29 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 08 0 e x HUMIDITE RELATIVE 9 34 9 31 07 9 1 4 5 B 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 39 29 sneer ven ein F Ce bilan nerg tique n est malheureusement pas constant le long d un itin raire L environnemen la ch la v g tation l exposition etc La structure de la chauss e nature des mat riaux compacit
32. ion visuelle en l tat actuel de l exp rience le recours au toucher s av re souvent n cessaire 4 1 2 Connaissance de l humidit pi g e Bien que b tons bitumineux et enrob s drainants puissent pr senter un m me tat de surface de chauss e ces derniers peuvent pi ger dans leur porosit une quantit d eau ventuellement mobilisable par le trafic en phase vapeur ou liquide Aucune technique op rationnelle simple ne permet ce jour d appr hender directement ce param tre Par voie indirecte on peut estimer qu en l absence de pr cipitations durant 3 5 jours successifs il n existe plus d eau mobilisable par le trafic was Saw P 37 4 1 3 Temp rature de surface comment la d terminer La temp rature de surface est le param tre principal qui traduit les m canismes d change thermique entre la surface de chauss e et son milieu Sa determination peut tre faite de plusieurs fagons par mesures ponctuelles l aide d une sonde de contact Il est important d effectuer plusieurs relev s et d en tablir la moyenne Ce type de mesure est d licat constante de temps de la sonde s curit de l op rateur etc une mesure ponctuelle l aide d un pyrom tre mesure du rayon nement LR Ce type de mesure int gre la temp rature d une surface cible vis e elle est plus rapide mais sa pr cision d pend de la qualit de l appareil par une mesure ponctue
33. ive sous forme de givre Les fins cristaux blancs sont progressivement compact s par le trafic ce qui forme un verglas tr s fin Sur enrob s drainants ce verglas est assez fr quent car la porosit interne du rev tement peut galement constituer un puits d humidit Les quantit s d eau ainsi condens es sont tr s faibles Trois m thodes de traitement possibles le fondant en grains de granulom trie fine pour bien couvrir le givre la bouillie avec du sel fin ventuellement la saumure qui permet un traitement efficace et rapide de la surface MAIS apr s s tre assur que la protection thermique apres dilution est compatible avec la temp rature de surface et son volution court terme le type de saumure utilis conserve apr s dilution une protection thermique suffisante DOSAGE ENVIRON 10 g m2 accro tre ce dosage s il subsiste une humidit importante dans les enrob s drainants 48a Saumure en surface S si o Na Tex pais Ts o Saumure s chappe saumure sur le sommet J Ow Sh S s chappant des granulats OR We ON 00 dans l enrob drainant 49 4 4 3 La pluie verglacante ou en surfusion L eau en surfusion est une eau rest e l tat liquide une temp rature n gative et qui se transforme en glace lors de son impact au sol Ce ph nom ne est rare de 2 3 fois par hiver suivant les r gions climatiques Ce ph nom ne p
34. la quantit de chaleur chang e par unit de temps est importante Le coefficient d change thermique par convection est la quantit d nergie chang e par la surface d un corps solide d un en contact avec un fluide par heure et pour une diff rence de temp rature de 1 C s exprime en W m C et d pend des caract ristiques g om triques de la paroi des caract ristiques du fluide masse volumique viscosit de l coulement du fluide vitesse etc Q varie de 24 200 pour les gaz 100 a 2000 pour les liquides lla 12 1 5 ECHANGES THERMIQUES PAR RAYONNEMENT Le rayonnement thermique est le m canisme par lequel la chaleur est transmise d un corps haute temp rature vers un autre basse temp rature c est un rayonnement lectromagn tique longueur donde comprise entre 0 1 et 100 um L nergie rayonnante se propage a la vitesse de la lumi re m me si le vide existe entre ces deux corps Un exemple le soleil r chauffe par son rayonnement 1 surface d une chauss e qui absorbe cette nergie et voit sa temp rature s lever plus vite que celle de l air ambiant Le rayonnement thermique est plus ou moins absorb par le milieu j qu il traverse Un exemple L nergie solaire est partiellement absorb e avant de toucher le sol par les diff rents gaz et vapeur d eau composant l atmosph re et les nuages La chaleur rayonn e n est que partiellement absorb e par
35. lle l aide d une sonde scell e en surface du rev tement cas des SAD SH Pour que ce param tre puisse tre correctement utilis il convient de pouvoir le situer la fois sur les plans spatial repr sentativit de la mesure faite par rapport la signature thermique du profil en long de l itin raire temporel repr sentativit de la mesure faite par rapport son volution pass e et pr visible Sur enrob s drainants ce param tre est difficile d terminer macrotexture sp cifique de la surface et 4 utiliser variation temporelle rapide Q lt Y S a linit KE en ve 38 4 1 4 Salinit de surface et a coeur du rev tement comment la d terminer L pandage d un fondant a la surface d une chauss e entra ne g n ralement son humidification par hydratation du fondant apporte une protection cryog nique l humidit ventuellement pr sente Sur un b ton bitumineux la saumure form e s journe s vapore ou se dilue la surface du rev tement Sa concentration ou dosage r siduel peut tre appr ci e l aide des outils suivants les r actifs chimiques trois solutions titr es A d pos es sur la saumure de chlorure de sodium permettent de d terminer trois niveaux de concentration 7 5 D 13 5 17 5 D le SOBO 20 ce mat riel de mesure d termine sur chauss e apr s dilution dans un volume d eau fix le do
36. m ne peut tre observ sur tous les rev tements 46a EE AAAAAAANAAe BU ES D 47 4 4 LE CURATIF VERGLAS Ce traitement est effectu sur une chauss e dont l adh rence est alt r e sur tout ou partie de sa surface par un verglas dont les modalit s de formation peuvent tre tr s diff rentes La difficult essentielle sur enrob s drainants est que la saumure form e s chappe au fur et 4 mesure par la porosit interne 4 4 1 cong lation d humidit pr existante L eau r siduelle pluie ant rieure reliquat de fonte de la neige fonte de bourrelet humidit due aux fondants etc la surface est refroidie par effet radiatif ou et convectif Sur enrob s drainants l humidit r siduelle en surface est extr mement faible par rapport un BB mais suffisante pour former un verglas tr s glissant Deux m thodes d attaque de ce type de verglas l aide d un fondant en grains de granulom trie assez fine afin de bien couvrir la surface verglac e la saumure form e assurant ventuellement la protection de la porosit interne l aide d une bouillie de sel fin ventuellement cette solution technique assurant un retour plus rapide que la pr c dente une adh rence normale DOSAGE ENVIRON 20 g m2 4 4 2 Le givre La surface de chauss e peut jouer dans certaines situations m t orologiques le r le de face froide La vapeur d eau s y condense temp rature n gat
37. n premier temps 4 rapprocher les l ments d observation et d analyse de F tat du F seau faits 4 diff rents instants patrouille materiels de mesure SAD Y avec les pr visions m t orologiques M t o France SMIR ou CDM de param tres pertinents organis s pour one application routi re cf guide m thodologique Concevoir un bulletin m t orologique routier et dans un deuxi me temp pr voir les cons quences sur l tat du r seau des pr visions m t o rologiques en int grant l ensemble des composantes ext rieures trafic interventions ant rieures heure moyo en A La qualit de ce suivi d pend a la fois de la richesse des observations sur l tatdu r seau en combinant les aspects spatio temporels de la pertinence des param tres m t orologiques pr vus 5 1 2 L alerte Elle est soit le r sultat du suivi et de l analyse m t o routi re de la situation et conduit g n ralement une d cision d intervention pr ventive soit le produit d une observation effective d un ph nom ne entra nant une perte d adh rence g n rale ou localis e sur le r seau ce qui conduit une d cision d intervention curative 5 1 3 La d cision Issue de l alerte elle fixe la nature de l intervention pr ventive ou curative elle hi rarchise les interventions r aliser en pr cisant le lieu d intervention et son heure ainsi que les moyens m
38. nant Lenergie perdue par rayonnement nocturne provoque un abaissement plus rapide de la temp rature de surface d un enrob drainant que de celle d un b ton bitumineux La compensation thermique par conduction de l nergie g othermique au travers de la structure n est que partiellement assur e du fait des caract ristiques isolantes de l enrob drainant Les transferts d nergie par convection dus un vent froid hivernal secteur N ou NE provoquent des effets similaires La traduction de ces divers m canismes se retrouve dans le d phasage dans le temps des courbes d volution de la temp rature de surface d un enrob drainant par rapport a un b ton bitumineux dans les carts de temp rature de surface entre diff rents rev tements relev s par le v hicule THERMOROUTE NOTA relev est obtenu en p riode nocturne avec un ciel d gag au mois d avril La temp rature des enrob s drainants peut alors tre inf rieure de 2 a 3 C a celle des b tons bitumineux 20a T interface T surface 21 2 5 LA FONCTION ECHANGEUR THERMIQUE Toute matrice poreuse au travers de laquelle s coule un fluide gaz ou liquide est un lieu d change d nergie s y tablit rapidement un quilibre thermique entre les deux milieux 2 5 1 Les enrob s drainants sous pr cipitations En fonction des conditions m t orologiques les pr cipitations peuvent refroidir ou r chauffer la
39. nrob s drainants Le trafic entraine les fondants r pandus sur la chauss e sur des distances voisines de 1500 m 4 2000 m Sur b tons bitumineux ferm s en surface la salinit est homogene Elle volue dans le temps en fonction des ph nom nes m t orologiques dilution ou et des conditions de trafic abrasion projections lat rales La salinit est ventuellement mesurable l aide d un SOBO un SAD VH ou de r actifs Sur enrob s drainants tout ou partie des fondants en phase aqueuse chemine dans la porosit interne du rev tement et est limin La protection cryog nique en surface ind pendamment des conditions m t orologiques et de trafic est r duite La mobilisation de la salinit interne par effet de succion des pneumatiques d cro t avec la vidange de la porosit de l enrob drainant Le transport des fondants par le trafic semble dans certains cas etre la cause d une disparition importante des fondants sur les b tons bitumineux en partie aval du fait d un rechargement en fondants des pneumatiques dans cette zone La mise en place d une porosit d croissante des enrob s drainants dans cette zone de transition permettrait de limiter ce probl me La salinit en surface d enrob drainant est difficilement mesurable ventuellement SAD VH et r actif 4 coeur du rev tement on ne sait pas faire a ce jour BETONS BITUMINEUX Fusion de la glace ou de la neige Temp rature r sult
40. r enrob s drainants devrait limiter la vitesse de transit horizontal de la saumure y maintenir dang les pores en r gime permanent une frange capillaire plus im portante Cela assurerait une meilleure protection thermique de l enrob drainant et meilleure conductivit thermique H La 3 E ANT t AA EE PL mor 3 2 y A J 4 vy 4 i Ar e H 2 9 di 59 5 3 UNE FORMULATION ET MISE EN OEUVRE DES E D RECONSIDEREE Une s rie de voies d am lioration des propri t s physiques des enrob s drainants et des techniques de mise en oeuvre peuvent permettre de gommer certains comportements hivernaux sp cifiques aux enrob s drainants L ardei j keta s lection de granulats forte conductivit thermique la r duction de la porosit non communicante non active des enrob s drainants elle serait d environ 8 pts sur les 20 22 th oriques H La limitation de l humidit susceptible d tre mobilis e par le trafic le choix de surfaces de ruissellement la base des enrob s drainants permettant une vacuation rapide des eaux traversant le squelette de l enrob le choix d une pente de profil en travers sup rieure 2 5 en particulier sur autoroute chauss e 3 voies de fa on acc l rer la vitesse du transit horizontal de l eau 5 4 L ADAPTATION DES OUTILS DE SUIVI Les gestionnaires
41. sage en fondant g m pr sent sur le rev te ment Cette technique n cessite que le rev tement soit imperm able les stations automatiques certains capteurs de chauss e mettant en oeuvre divers principes physiques permettent d obtenir directement ou par d duction la temp rature de cong lation de l humidit la surface de chauss e 39 Sur enrob s drainants la saumure form e s chappe de la surface du rev tement et chemine au travers de sa porosit interne Les phenomenes d vaporation concentration ou de pr cipitation dilution ne concernent plus uniquement la surface du rev tement mais son paisseur La difficult majeure r side dans la quasi impossibilit actuelle de conna tre le niveau de protection cryog nique r siduel de ces rev tements protection cryog nique de l humidit de surface compte tenu de l eau ou saumure mobilisable par le trafic protection cryog nique de l humidit dans l paisseur de l enrob drainant compte tenu des ph nom nes de lessivage possible Des techniques de mesure conventionnelles appliqu es sur b tons bitumineux seule celle des stations automatiques permet une approche partielle en surface de la protection cryog nique des enrob s drainants 39a Pr ventif T surface T surface H surface f temps f tempos H surface T cong lation T cong lation T cong lation coeur ED mobilisation potentielle H coeur ED
42. sont actuellement d munis d outils pour appr cier les param tres d tat de leur r seau et se forger leur d cision Les nouveaux capteurs portables de salinit r siduelle Le principe de la mesure physique du SOBO 20 est inadapt aux enrob s drainants De nouvelles voies doivent tre explor es pour d terminer la salinit r siduelle la surface d un rev tement d terminer ventuellement la quantit d eau pr sente dans l enrob drainant et son niveau de protection cryog nique De nouveaux capteurs routiers pour quiper les stations de mesures routi res des SAD VH Les capteurs actuels sont inadapt s tant sur le plan thermique qu hydrique La mise au point capteurs sp cifiques pour la gestion des enrob s drainants est r aliser pour mieux approcher la a de GE des enrob s drainants en particulier en r gime transitoire EE mieux approcher les tats de surface des enrob s drainants mouillage givrage etc appr hender l humidit la base de l enrob drainant d terminer le niveau de protection cryog nique de l humidit pi g e par le rev tement Les m thodes de pose devront tre simultan ment revues afin de r duire les cons quences du scellement des capteurs dans le fonctionnement des enrob s drainants De nouvelles m thodes de traitement des mod les adapt s aux enrob s drainants La connaissance de nouveaux param tres d tat des enrob s drainants
43. sur b tons bitumineux Suivant l volution m t orologique gel nocturne p riode de refroi dissement attendue le traitement 4 l aide d un fondant devra tenir compte de la quantit importante en eau quasi saturation dans l paisseur du rev tement 53 CHAPITRE V QUELQUES PISTES POUR L AMELIORATION DE LA VIABILITE HIVERNALE SUR ENROBES DRAINANTS 554 5 1 L ORGANISATION DU SUIVI ET DE LA SURVEILLANCE J UNE VOIE A APPROFONDIR Es traiterhent hivernal des enrob s drainants semble n cessiter A la fois un nombre plus important d interventions et des dosages en fondant plus l v s De l analyse actuelle des fa ons de faire cons quentes aux difficult s r ell s rencontr es par les gestionnaires et la volont de se prot ger tout prix il ressort que certaines pratiques se sont instaur es sans que celles ci puissent techniquement se justifier Celles ci conduisent vraisemblablement une surprotection momentan e co teuse Afin de r instaurer une logique technique dans la gestion hivernale des enrob s drainants il Convient d organiser ou r organiser les diff rents maillons qui constituent un tel service gt Le suivi observation terrain pr visions m t orologiques Lialerte La d cision quand comment L intervention avec quoi combien Le suivi de l intervention L analyse du r sultat 55 5 1 1 Le suivi Il consiste dans u
44. surface de plusieurs kg m 300 g m dans l enrob dra nant 24 2 7 RUISSELLEMENT DRAINAGE APRES PRECIPITATIONS Apr s pr cipitations l eau ruisselle la surface du b ton bitumineux Dans le cas de l enrob drainant elle s vacue lentement par sa porosit interne Ce m canisme est stable au bout de 5 10 minutes pour un b ton bitumineux il demande de 1 2 h pour un enrob drainant On estime la vitesse de l eau en transit horizontal dans l enrob drainant environ 3m h Les quantit s d eau intercept es par ces rev tements sont pour un b ton bituminenx 0 10 mm de 200 4 300 g m en surface apr s drainage naturel eau intercept e par la macrotexture superficielle pour un enrob drainant de plusieurs kg m en fin de pr cipitation 300 g m2 en fin de drainage eau intercept e par la porosit interne RAPPEL 3002400 g m pour un enduit superficiel 500 800 g m pour un b ton bitumineux tr s mince Pour obtenir en hiver une m me protection cryog nique des rev tements il faut adapter le dosage en fondant au rev tement a traiter 24a 25 2 8 TEMPS DE SECHAGE DES SURFACES ROUTIERES d pend de nombreux param tres temp rature de surface du rev tement la quantit d eau intercept e par le rev tement l importance du trafic n bulisation la possibilit d interception de l eau par les pneumatiques l humidit atmosph rique
45. surface Le milieu atmosph rique introduit un mode de transfert suppl mentaire qui est li aux changements d tat de l eau en surface de chauss e vaporation ou fusion condensation ou cong lation 9a CONDUCTION K Gy SRK A RS SOA ON SSSI 2522 RL RR 0606060 9090009000000 Ri ROX KK SKK KKK Ka SNS 00000000000000000209 PRR WK KK lt lt Couche isolante SRK HS 10 1 3 ECHANGES THERMIQUES PAR CONDUCTION La conduction est le ph nom ne par lequel la chaleur s coule a l int rieur d un solide d une r gion haute temp rature vers une autre basse temp rature La conduction est le mode de transfert principal de la chaleur dans la structure de chauss e La vitesse d coulement de la chaleur d pend des caract ristiques thermiques des mat riaux et principalement de leur conductivit thermique La conductivit thermique d un corps est la quantit d nergie traversant un m tre carr du corps consid r pour un m tre d paisseur par heure et pour une diff rence de temp rature de 1 C entre les deux faces en Theure ts1 ts2 1C Quelques valeurs de conductivit en W m C grave laitier 1 40 grave non trait e 1 80 grave bitume 1 90 b ton bitumineux 2 20 b ton ciment 1 80 enrob s drainants 1 50 air 0 024 quartzite 6 04 eau 0 56 glace 2 21 Plus une chauss e est dense ou compacte plus
46. totalit de l paisseur des enrob s drainants La temp rature de surface du b ton bitumineux Ceci est vrai galement pour la pluie et la neige m l es la pluie en surfusion la saumure fusion glace sel La temp rature a la base de l enrob drainant 0 C T lt 0 C T lt lt 0 C air humidit Effet PRESSION DEPRESSION 22 2 5 2 Les enrob s drainants sous trafic Les pneumatiques mettent en pression d pression l air contenu dans la porosit interne des enrob s drainants ce qui accentue les changes thermiques Lorsque cette porosit contient de l air humide ou de l eau ces fluides peuvent tre rapport s la surface de l enrob drainant et humecter les bandes de roulement C 2000 kJ m9 i Glace 70 000 kJ m9 23 2 6 LA FONCTION STOCKAGE EN CHALEUR LATENTE DE FUSION Rappel La chaleur latente de fusion cong lation de l eau Le 334 kJ kg La chaleur latente d vaporation condensation de l eau L 2500 kJ kg La chaleur massique d un enrob dense est voisine de 2000 kl m gt K d pend des caract ristiques du squelette La saturation en glace d un enrob drainant cas qui a d ja t observ constituent un stockage thermique important en chaleur latente voisin de 70000 kJ m qu il est extr mement difficile de vaincre apport thermique solaire ou fusion de la glace par un fondant 200 4 300 g m en
47. tte technique est d conseill e car elle entraine une dilution imm diate de la saumure avec une r duction de la protection cryog nique un risque de cong lation de la saumure si la temp rature s abaisse et que le ph nom ne m t orologique attendu dilue nouveau cette saumure insuffisam ment concentr e CETTE TECHNIQUE EST A DECONSEILLER EN PREVENTIF SUR ENROBES DRAINANTS CAR TRES RAPIDEMENT SUJETTE A DILUTION ET LESSIVAGE 42a 43 4 2 2 2 Les fondants en grains Ces fondants pr sentent des granularit s variables qui correspondent a divers compromis entre fabrication facilit d emploi efficacit et maintien sur la chauss e Pour tre efficace il faut toutefois que le fondant solide se soit hydrat et que la saumure tapisse la surface du rev tement ce qui peut demander plusieurs dizaines de minutes Sur une chauss e s che l pandage de fondants en grains s accompagne d une diminution d efficacit du traitement due au balayage par le trafic Ce ph nom ne se trouve r duit quand la surface est humide Sur enrob s drainants ce balayage est en partie neutralis car leur macrotexture intercepte mieux les grains en surface dans les lacs intergranulaires en communication avec la porosit interne Par contre la saumure form e par hydratation du fondant alimente et prot ge essentiellement la porosit interne Suivant la granularit du fondant le traitement peut ne pas tre
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