NOTE D`INFORMATION
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1. pr ventif 4 en cas de salage ant rieur ne traiter que s il y a un risque de dilution curatif 1 2 ou 4 Plus La macrorugosit de la surface il y a colmatage de la poro est prononc e plus elle aura tendance sit par le trafic et les outils fixer la neige en donnant un de d neigement l quivalent en aspect blanc la surface eau pi g e est important Eviter de traiter cette neige qui est froide et n adh re pas au rev tement l liminer par raclage NEIGE POUDREUSE ne pas traiter sauf si des traitements ant rieurs fixent la neige au rev tement dans ce cas 4 ou 5 selon les valeurs de L humidit relative et de la temp rature de l air NEIGE il y a colmatage de la poro Cette neige est rapidement compact e par le trafic et adh re au rev tement sit par le trafic et les outils HUMIDE Elle est rapidement glissante de d nei gement quantit d eau Eliminer la neige et traiter la pel licule restant la surface En l absence de trafic le r sultat sera d cevant car le malaxage de la neige fondante ne se fait pas pi g e tr s importante pr ventif 2 ou 4 curatif 2 apr s d neigement Le travail de La neige par le trafic est tr s r duit il n y a pas de projections pr ventif 2 ou 4 curatif 2 apr s d neigement Le travail de la neige est fait2. Les fondants chimiques choisir un sel de d neigement N 50 Juin 1989 Verglas Mode d Emploi N 64 F vrier 1991 D neigement Techniques de raclage et mat riels N 66 Mars 1990 TABLEAU 1 ENROBES DRAINANTS ET VERGLAS ARBRE DE DECISION LEGENDE Le nombre de croix La chauss e est elle gel e indique l importance du risque temp rature de surface lt 0 C des pr cipitations sont elles pr vues RISQUE DE VERGLAS k la temp rature minimum de l air pr vue est elle gt 2 C toui pr cipitations attendues oui verglas m t orologique pluie en surfusion RISQUE IMPORTANT DE VERGLAS EPAIS oui les pr cipitations ant rieures ont elles plus de 5 jours OU i OU i non LA o neige pluie m l es 0 C l humidit de l air est elle gt 95 D C 2 Q RISQUE DE GIVRE BLANC SUR TOUTE LA SURFACE DE LA CHAUSSEE t k RISQUE DE VERGLAS SUR LES BANDES DE ROULEMENT x PAS DE RISQUE DE VERGLASI RISQUE DE VERGLAS PAR SATURATION DES PORES SI REFROIDISSEMENT X RISQUE DE VERGLAS PAR COLMATAGE DES PORES PAR LA NEIGE TASSEE RISQUE DE VERGLAS TABLEAU 2 SENSIBILITE AU PROBLEME HIVERNAL ET DIFFICULTES DE TRAITEMENT sensibilit au probl me hivernal LEGENDE Fm Echelle du plus au moins s
3. D05 Ce document a t dit par le SETRA il ne pourra tre utilis ou reproduit m me partiellement AVERTISSEMENT Cette s rie de documents est destin e fournir une information rapide La contre partie de cette rapidit est le risque d erreur et la non exhaustivit Ce document ne peut engager la responsa bilit ni de son auteur ni de l administra tion Les soci t s cit es le cas ch ant dans cette s rie le sont titre d exemple d application jug n cessaire la bonne compr hension du texte et sa mise en pratique
4. mat riels d entretien routier l ments d appr ciation SETRA CSTR N 59 Traitement des sols la chaux et ou aux ciments Pr sentation synth tique des aspects technique conomique DTCES CETE Sud Ouest N 60 Choix des bitumes pour travaux sur routes fort trafic Groupe Qualit des bitumes N 61 Organisation de l entretien routier courant tat des r flexions en DDE SETRA CSTR N 62 ERASMUS un syst me expert pour l entretien routier CETE M diterran e N 63 R sistance des bordures et caniveaux en b ton aux effets du gel Groupe de travail N 64 Verglas Mode d Emploi SETRA CSTR N 65 Normalisation fran aise dans le domaine des granulats SETRA CSTR LCPC N 66 D neigement Techniques de raclage et mat riels CETE de l Est Cette note a t r dig e par J LIVET Laboratoire R gional de Nancy 71 rue de la Grande Haie BP 8 54510 TOMBLAINE 16 83 21 52 09 F ROSE Centre de la S curit et des Techniques Routi res C S T R Service d Etudes Techniques des Routes et Autoroutes S E TR A S ET R A 46 Avenue A ristide Briand 92223 BAGNEUX France 1 42 31 31 31 T lex 260763 SETRA BAGNX Renseignements techniques D BOUEY SETR A C S T R amp 1 42 31 34 10 Bureau de vente 1 42 31 31 55 1 42 31 31 53 R f rence du document D 9123 Classification th matique au catalogue des publications du SETRA
5. par le trafic sauf colmatage par cong la tion de l eau dans les pores cette neige mouill e s vacue bien ATTENTION en cas d sbaissement de la temp rature car la temp rature de surface de la chauss e est voisine de 0 C Cette neige est le r sultat d une pr cipitation de pluie et neige m l es ou d une neige trait e au fondant et travaill e par le trafic Elle doit tre limin e au rabot si le trafic n y parvient pas Elle est glissante NEIGE MOUILLEE ou bouillie grise L adh sion de la glace sur le rev te ment rend obligatoire Un traitement curatif 2 apr s rabot curatif 2 apr s rabot curatif de soutien ATTENTION La salinit r siduelle est faible ou inexistante apr s ce ph nom ne NOTES D INFORMATION DIT ES PAR LE S E T R A DANS LA S RIE CHAUSS ES D PENDANCES DEPUIS LE 1 JANVIER 1990 N 54 Remblais ultra l gers sur sols compressibles DTCA CETE Nord Picardie N 55 R gles de l art pour limiter la fissuration de retrait des chauss es assises trait es aux liants hydrauliques SETRA CSTR LPC N 56 Limites et int r ts du colmatage des fissures de retrait des chauss es semi rigides SETRA CSTR LPC N 57 Techniques pour limiter la remont e des fissures la surface des chauss es semi rigides couche de base trait e aux liants hydrauliques SETRA CSTR LPC N 58 Renouvellement des
6. suitun certain nombre de chantiers exp rimentaux en parti culier enrob s drainants et BBTM et d veloppe ainsi la connaissance de ces nouveaux rev tements dans diff rents domaines comme l adh rence le bruit la viabilit hivernale C est ce dernier point que nous allons d velopper Le comportement physique et thermique des nou veaux rev tements pr sente quelques sp cificit s qu il est important de conna tre pour bien ma triser le service hivernal Cependant une prise en compte de ces particularit s par un mode d intervention adapt permet d obtenir un niveau de service tout fait satisfaisant comme en t moigne l utilisation mainte nant courante de ces rev tements dans des r gions climat rigoureux Nord et Est de la France Massif Central mais aussi en Autriche Suisse Canada LES ECHANGES THERMIQUES A LA SURFACE D UNE CHAUSSEE La surface de roulement d une chauss e se situe l interface entre deux milieux dont le comportement est totalement diff rent l atmosph re et la structure de chauss e qui changent en permanence de l nergie de fa on diverse par leur surface de contact Toutes choses gates par ailleurs le r gime thermi que et hydrique de la surface d une chauss e d pend donc des caract ristiques des mat riaux utilis s L introduction r cente de techniques nouvelles comme les enrob s drainants E D les b tons bitu mineux tr s minces BBTM voire certains en
7. NOTE D INFORMATION CHAUSS ES D PENDANCES 67 LE COMPORTEMENT HIVERNAL PARTICULIER DE CERTAINES Auteur LR Nancy SETRA CSTR Editeur Ema SURFACES ROUTI RES Avril 1991 La pr sente note compl te en ce qui concerne la viabilit hivernale la note d information n 40 sur les enrob s drainants De plus elle largit le sujet trait a l ensemble des nouveaux types de rev tements que ce soit les b tons bitumineux tr s minces ou certains enduits macro rugueux Apr s avoir rappel les caract ristiques propres de ces nouveaux rev te ments sont d crites les particularit s de leur comportement hivernal et les recommandations qui en d coulent en service hivernal Depuis environ cinq ans on assiste en France au d veloppement rapide de nouveaux types de rev te ments de surface b tons bitumineux tr s minces et enrob s drainants et ceci tant sur routes que sur autoroutes De nouveaux enduits macro rugueux et b tons bitumineux ultra minces font galement leur apparition Tous ces rev tements se caract risent par la recherche d un niveau de service lev De plus la possibilit qu ils offrent d am liorer les caract risti ques de surface ind pendamment des probl mes de structures les rend conomiquement attractifs Un nombre de plus en plus grand de gestionnaires routiers se trouve donc avoir g rer une o plusieurs sections ainsi rev tues Le r seau technique SETRA LCPC CETE
8. duits macro rugueux a montr que le r gime thermique et hydrique pouvait dans certains cas tre la cause de comportements sp cifiques de viabilit hivernale telle par exemple l apparition plus pr coce de ver glas Les changes thermiques la surface dune chauss e d pendent entre autres de la quantit d eau retenue par la macro texture du rev te ment la suite d une pr cipitation sous forme liquide et apr s drainage celle ci peut tre plus ou moins importante de 500 800 g m cas extr me 1 Enrob s drainants de 300 g m environ quelques kg m 2 1 La porosit non communicante des BBTM retient plus d eau qu un BB dense 2 Le drainage naturel d un enrob drainant dans l pais seur peut demander de 1 2 heures celui d un rev tement classique n cessite 5 ou 10 min Les valeurs relev es correspondent l volution pendant ce temps de la quan tit d eau pi g e 300 g m correspond au mouillage de la porosit interne du rev tement et l interception du ruissel lement par la base de lenrob drainant La vitesse de s chage d un rev tement d pend troitement des quantit s d eau initiales intercept es mais aussi de param tres ext rieurs comme la tem p rature l hygrom trie de l air le trafic D observations faites n situ en p riode de viabilit hivernale par trafic important il ressort que l enrob drainant met souven
9. ensible sel fin granulom trie lt 1mm 2 sel en grains difficult s 3 saumure de chlorure de sodium de traitement 4 bouillie de sel 5 traitements sp ciaux chlorure de calcium CaCl2 chlorure de magn sium MgCl2 Migaine Be e a Echelle du plus au moins difficile TYPES DE PHENOMENES GENERALITES COMMUNES ces types de rev tements ENROBES DRAINANTS BETONS BITUMINEUX TRES MINCES ENDUITS SUPERFICIELS MACRO RUGUEUX ENROBES DENSES BETONS BITUMINEUX 0 10 CONGELATION Les quantit s d eau pi g es par ces D HUMIDITE Isurfaces sont tr s diff rentes le ni PREEXISTANIE veau de protection cryog nique pour un m me traitement y est troitement li On en tiendra compte dans les dosages en pr ventif et curatif peu d eau en surface la suite de pr cipitations r centes 51 l eau contenue dans la porosit est pomp e par le trafic il y a un risque de verglas dans les bandes de roulement l eau pi g e dans la porosi t de surface est ais ment lib r e par le trafic alors que ATTENTION la chauss e peut paraitre s che en surface interception possible par le trafic de l eau pi g e dans les lacs intergranulaires Le pr ventif tiendra compte de l eau en quantit parfois im portante contenue dans le rev tement 1 ou 2 curati
10. est dangereux de mettre un enrob drainant sur Il faut tenir compte de son comportement sp cifique et des probl mes de transition pouvant intervenir la jonction d une section rev tue d une couche de roulement plus traditionnelle Ces probl mes sont dus en particulier l absence d entra nement des fondants chimi ques par le trafic ce probl me se fait particuli re ment sentir sur les premi res centaines de m tres d un rev tement classique faisant suite une section en enrob s drainants e la cr ation d une discontinuit thermo hydrique de type de celle d un ouvrage d art sur un itin raire globalement homog ne Pour tous compl ments on se reportera la note d information SETRA Les enrob s drainants n 40 s rie Chauss es D pendances Il conviendra cependant d viter l implantation de ces divers types de rev tements sur des itin raires tr s tourment s nombreux changements de d vers rampes viaducs travers es de for ts qui favori sent la r tention d humidit locale en surface o qui peuvent pr senter des tendances la r surgence gt Adaptation des techniques hivernales ces rev tements Les diverses tudes men es ces derni res ann es par le r seau technique ainsi que le suivi de chantiers exp rimentaux ont permis d am liorer les connais sances op rationnelles en ce qui concerne le suivi hivernal de ces divers types de rev tements La f
11. f 1 ou 2 pr ventif 2 ou 4 curatif 1 ou traitement pr ventif 4 curatif 1 ou 2 la temp rature de surface est plus faible que celle d un BB dense l cart peut atteindre parfois 3 C car sa conductivit thermique est plus faible GIVRE Un rev tement jeune plus noir est plus sensible aux abaissements radia tifs de temp rature donc au givrage condensation solide la temp rature de surface est plus faible que celle d un BB dense cause de sa conducti vit plus faible porosit non comunicante le somet des granulats est plus expos au refroidissement et au giyrage Les quantit s d eau condens e tant tr s faibles les dosages seront eux memes tr s faibles lt 10 g m pr ventif 2 ou 4 pr ventif et curatif 3 ou 4 curatif 2 ou 4 pr v 3 ou 4 curatif 2 ou 4 PLUIE En l absence de traitement pr ventif cause de la surface plus surface froide et eau VERGLACANTE La vitesse de formation et la dur e froide et de la difficult de ventuellement pi g e dans la OU EN de maintien au sol de ce ph nom ne maintien en surface d une sali porosit ouverte SURFUSION d pendent en partie de la temp rature nit suffisante initiale du rev tement et de sa capa cit de r chauffement g
12. on de l air par les pneumatiques accentue ces changes thermiques par convection gt Les changes thermiques par rayonnements Les facteurs importants dans ce type d change sont la surface sp cifique et le facteur d missivit du rev tement Un rev tement r cent est plus sensible au refroidissement par rayonnement car il est plus noir et par l plus sensible au d p t de givre en p riode hivernale LA VIABILITE HIVERNALE Les sp cificit s de viabilit hivernale de ces rev te ments sont principalement dues e au cycle particulier de l eau sur et dans ces couches de roulement ce cycle est par ailleurs modifi par l emploi de fondants lesquels sont hygroscopiques par nature e la sensibilit thermique accrue de leur surface en particulier l abaissement de temp rature par rayonnement i lenrobe dromont 66 20 75 80 45 90 une faible longueur lorsque le niveau de service et la surveillance du r seau ne sont pas continus Au del de cette distance de 1 000 1 500 m la zone d enrob s drainants doit pouvoir tre consid r e comme une section homog ne de traitement hivernal TEMPERATURE DE SURFACE enroks dreinani M A Lol 119 ns CRo 12 Des mesures faites l aide du v hicule Thermoroute montrent des carts de temp rature de surface de l ordre de 2 C entre un BB dense et un enrob drainant toutes choses tant gales par ailleurs aux mauvaises conditions de main
13. ormation des personnels de ma trise et d ex cution ainsi que la mise en uvre de moyens de suivi et de traitements adapt es sont des gages de r ussite sur tous les r seaux Ils le sont encore davantage sur ces rev tements o en l tat actuel de nos connais sances il convient d apprendre adapter nos m tho des leurs Sp cificit s A titre d exemple on peut citer l arbre de d cision mis au point par le r seau technique et certains services de l Est de la France pour assurer le suivi de planches d enrob s drainants voir tableau n 1 Le tableau n 2 pages 6 et 7 pr sente dune part la sensibilit compar e des divers rev tements routiers pour les diff rents types de verglas et de neige e d autre part les techniques de traitements conseill es sp cifiques chaque type de surface routi re Dans la mesure du possible on vitera sur enrob s drainants l utilisation de sels forte teneur en insolu bles certains fondants chimiques en comportent plus de 10 ou l adjonction d abrasifs sables aux fondants Ces mat riaux peuvent nuire plus o moins long terme au caract re drainant de l enrob par colmatage des pores x En conclusion on peut affirmer que la viabilit hivernale sur enrob s drainants ou sur certains b tons bitumineux tr s minces conduit des interventions qui peuvent tre sp cifiques dosa ges et nombre d interventions diff rents Nous ne pos
14. othermique Le traitement pr ventif est destin pr ventif effet limit pr ventif 1 2 ou 4 pr ventif 2 ou 4 pr ventif car difficile maintenir en sur curatif 1 2 ou 5 3 ou 4 viter l adh sion de La glace sur face 4 curatif 1 2 ou 5 curatif Le rev tement un traitement curatif curatif tr s d licat car 1 2 ou 5 de soutien est obligatoire la saumure produite s chappe par la porosit 1 ou 5 La dur e du verglas est proportion plus sensible nelle la temp rature n gative de la dans un premier temps mais dont chauss e mais inversement proportion la temp rature atteint plus vite nelle la quantit d eau pr cipit e celle des pr cipitations faible et sa temp rature inertie fonction changeur pr ventif 2 ou 4 Un traitement pr ventif est g n rale ATTENTION au cas de pluie et curatif 2 ment suffisant pour neutraliser les neige m l e 0 C risques de verglas pr ventif effet limit amp dilution curatif 1 2 ou 4 Le brouillard givrant n affecte la surface routi re que si il est tr s dense et d pose gravi tairement cas tr s rare a chauss e est plus froide que le brouillard condensation solide la chauss e est sal e diff rence de tension de vapeur d eau entre la saumure et l atmosph re BROUILLARD GIVRANT
15. res de surface susceptibles d tre observ es Si l E D est satur en glace celui ci constitue alors un stock d nergie chaleur latente important qui retarde le r chauffement de la surface Le cas des BBTM La particularit de la plupart des BBTM est de poss der une porosit de surface non communi cante qui en l absence d humidit r duit sensible ment la conductivit thermique du rev tement du fait de l air emprisonn La valeur de la conductivit thermique de ces rev tements secs est interm diaire entre celles d un E D et dun BB 0 10 Lorsque ces enrob s sont humides la porosit de surface se sature d eau et modifie favorablement leur conductivit thermique Le gel de l eau contenue dans les pores a un effet voisin de celui constat sur un E D Le cas des enduits macro rugueux La conductivit thermique de ces rev tements ne semble pas avoir d influence particuli re gt Les changes thermiques par convection La quantit d nergie chang e d pend troite ment de la surface sp cifique en contact avec l at mosph re et cro t avec la macro rugosit Les trois types de rev tements tudi s peuvent pr senter de ce fait un quilibrage thermique plus rapide entre leur temp rature de surface et lair ambiant Ceci se traduit en p riode hivernale par une temp rature de surface inf rieure celle d un BB dense Pour les enrob s drainants la mise en pression d pressi
16. s dons pas ce jour un recul suffisant hivers trop peu nombreux et surtout tr s cl ments pour pr tendre cerner un surco t ven tuel de la viabilit hivernale sur ces rev tements Les chiffres parfois avanc s correspondent sou vent des difficult s de viabilit hivernale g n ralement mal appr hend es par les services et des surtraitements de ces rev tements par m connaissance de leurs sp cificit s de compor tement hivernaux voire par m fiance Le suivi de chantiers exp rimentaux se pour suit durant l hiver 1990 1991 Parall lement un certain nombre d volutions se dessinent am lioration globale des caract ristiques des rev tements afin de minimiser l impact de la viabilit hivernale surface de ruisselle ment la base des E D propri t s thermi ques etc meilleure appr hension des risques de ver glas l aide des syst mes d aide la d cision en mati re de viabilit hivernale capteurs routiers sp cifiques algorithmes d analyse pr visions m t o routi res etc am lioration des fondants et des m thodes d pandage granularit type de sel NaCl CaC12 MgCI2 viscosit de la saumure etc BIBLIOGRAPHIE Notes d information SETRA s rie Chauss es D pendances Je sale moins je sale mieux Le pense b te du parfait saleur N 53 D cembre 1989 Utilisation de la bouillie de sel en viabilit hivernale N 2 Mai 1984
17. t plus longtemps s cher No tons toutefois que dans certains cas ce ph nom ne peut tre invers Examinons bri vement les sp cificit s de ces rev tements selon les divers types d changes d nergie convection conduction rayonnement pr cipitations et changements d tat gt La conductivit thermique La conductivit thermique de la couche de roule ment d une chauss e d pend troitement de la nature des granulats de sa densit de sa compacit de sa teneur en eau Quelques valeurs de conductivit thermique en W mK et pour m moire Air 0 024 Eau 0 6 Glace 2 2 Exemple Pour des enrob s drainants de porosit comprise entre Mat riaux de chauss e BB dense 20 GL 1 4 GB 1 9 B ton 1 7 18 et 24 des tudes ont montr que la conductivit thermique peut varier entre 40 et 70 de celle d un b ton bitumineux dense Le cas des enrobes drainants L E D est poreux par d finition lorsque ce mat riau est sec sa conductivit thermique est bien plus faible que celle d un BB dense ce qui a pour cons quence de modifier le r gime thermo hydrique de sa surface Un fort rayonnement nocturne provoque un abaisse ment plus important et plus rapide de sa temp rature de surface Lorsque l E D est humide sa conductibilit thermi que cro t en fonction de la quantit d eau retenue dans sa porosit ce qui r duit l amplitude des temp ratu
18. tien dans le temps des fondants leur surface L exp rience acquise ce jour se r sume ainsi gt Dispositions constructives favorables un meilleur service hivernal Tous ces rev tements sont d autant plus valoris s et conomiquement attractifs qu ils sont implant s sur des itin raires haut niveau de service Afin de faciliter leur gestion hivernale et de minimiser les contraintes induites de leurs sp cificit s de comporte ment il est pr f rable que leur lin aire corresponde une entit de surveillance et d intervention En dessous de 1 000 1 500 m de long il est peu efficace de r aliser un enrob drainant sur de si courtes zones les avantages que l on peut apporter l usager sont fortement limit s du fait de la cr ation d une discontinuit d itin raire particuli rement vi dente par temps de pluie En ce qui concerne la viabilit hivernale on peut consid rer que sur un r seau de niveau S1 ou assimil r guli rement surveill et trait et suffisamment circul il ne doit pas exister de graves probl mes de viabilit hivernale Le trafic maintient en effet une protection g n ralement suffisante par entrainement des fondants chimiques de la section situ e en aval Ces zones doivent simplement tre suivies et g r es comme des points singuliers froids zones critiques Elles peuvent tre trait es pr ventive ment si besoin est ou n cessiter une surveillance accrue Il
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