Les matériaux de viabilité hivernale - Une voirie pour tousvoiriepourtous.cerema.fr/IMG/pdf/08_materiaux_en_vh_cle59b291.pdf · Réduire l’impact sur la végétation urbaine ?

Poissonnier S . - Les matériaux de viabilité hivernale – UNE VOIRIE POUR TOUS – Septembre 2013

Poissonnier StéphanieChargée d’études Viabilité HivernaleCETE Est – LR Nancy

Les matériaux de

viabilité hivernale


Les chlorures:

Solides: Chlorures de sodium (NaCl)

Chlorures de calciumChlorures de magnésiumChlorures de potassium

Liquides: Saumures

Les fondants non ioniques:

Solides: Acétates / formiates de sodium

Liquides: Acétates / formiates de potassium

Produits d’origine végétaleGlycols

Etc…

CaCl2 paillettes NaCl moyen

DégivrantsDéverglaçants liquidesDéverglaçants solides

Produit épandu sur les

chaussées qui abaisse le

point de congélation de l’eau *

Éviter la formation d’un verglas ou favoriser la fonte de la glace présente sur le revêtement

*Extraits NF EN 15144- équipement de viabilité hivernale - Terminologie

Les fondants

Les différents matériaux


Les abrasifs

SablesLes minerais locaux (pouzzolane,

déchets de carrière…)MaërlScoriesGravillonsMâchefers….

Dépôt pouzzolane

Produit d’épandage naturel ou

artificiel utilisé pour

augmenter la rugosité d’une surface rendue glissante*

*Extraits NF EN 15144- équipement de viabilité hivernale -Terminologie



Les additifs au NaClProduits mixtes (abrasifs + fondants)

…

Autres….

Produits organiques imprégnés de fondantsNaCl additivé de saccharose

Objectifs visés: Augmenter les performances du chlorure de

sodiumFavoriser la pénétration des abrasifs dans les

couches de neiges/verglas



Choisir un produit

Moyens matériels

Climatologie locale

Typologie du réseau

Niveau de service

Stratégies de traitement

Moyens humains

Moyens financiers

Environnement


Climatologie locale

Phénomènes hivernaux très contrastés sur le territoire en terme de :

- Fréquence d’apparition.- Durée- Typologie

Crédits

: TF

1/LCI

Carte des zones de risque hivernal Hi


Les IVH et occurrences neige pour un hiver détermin é sont accessibles annuellement sur le site

http://www.viabilite-hivernale.developpement-durabl e.gouv.fr/

L’index de viabilité hivernale (IVH)

Climatologie localePropositions d’outils pour définir la climatologie locale

Occurrences neige

Répartition fréquentielle des températures de surfaces par intervalles de 2°°°°C sur 2 hivers- Région parisienne

Études statistiques locales


Neige

Verglas

Durée des phénomènes

Températures surface rencontrées

Etc.

Choix du produit fonction phénom ènes météoroutiers rencontrés

Climatologie locale

Tenue sur le revêtement

Températures de congélation / diagrammes de phases

Pouvoir fondant

Etc.


Typologie du réseau / Niveau de serviceProduit d’appoint

Disponibilité du produit

Objectifs de qualité


Stratégie de traitement

Tenue sur le revêtement (fonction état de surface inital )Curatif seul (abrasifs, produits mixtes…)

…

Les traitements curatifsqui visent à déposer un produit soit sur la pellicule résiduelle de

neige non éliminée par le dispositif de raclage/balayage/soufflage de la neige (ou simple raclage pour

certains matériels mis en oeuvre), soit sur le verglas d'épaisseur variable qui s'est formé.

Les traitement précuratif

qui visent à déposer un produit sur la surface de la chaussée avant que le phénomène de variation d'adhérence ne soit

observé, cette surface étant humide ou sèche.



Phénomène glissant

Constat

0°C

Ts

-5°C

ADHERENCE REDUITE

Objectifs de qualitéExemple: traitement d’un verglas issu de congélation d’eau préexistante

Tc curatif

TRAITEMENT CURATIF

Apparition prévisionnelle du

phénomène

Tc pré-curatif

GAINS ECONOMIQUES

GAINS ECOLOGIQUES

GAIN SOCIAUX

TRAITEMENT PRE-CURATIF


Conditions de conduite de référence

Durées de retour

États de surface initial (sec, humide, mouillé, verglacé, enneigé…)

Etc.


Fondant / abrasif

Type de fondant: solide, liquide, mixte

Pouvoir fondant

Tenue sur le revêtement

Etc.

Choix du produit fonction des objectifs de qualité


Mode d’utilisation

Seuls En solutions (saumures…)En mélanges (bouillie, additifs…)

Compatibilité avec le parc matériel

Forme liq/solGranularité du produit, Pourcentage en eau…

Moyens de stockage disponibles

Liquides / solidesCompatibilité avec les autres produits stockés (FDS)….

Courbes granulométriques des produits solides de déverglaçage – Comparaison avec les classes granulaires de la NF P 98-180 [2]

[2] Évaluation de la performance des produits de déverglaçage – B. Mars, S; Poissonnier - DGAC/STAC – Déc 2011[3] Nouveau matériau écologique pour le traitement hivernal - J.-C. Turtschy – AIPCR Québec 2010

Comparaison de la forme entre copeaux de bois et gravillons minéraux [3]

Moyens matériels


Préparation des mélanges

Mode de chargement (conditionnement)

Autonomie des épandeuses (consignes préconisées / densité /…)

Moyens humains

2 passages

~6,2 m3

nécessaire

20 g/m²

Acétate de sodium trihydraté

d=770kg/m 3

1 passage

~4,2 m3 nécessaire

20 g/m²

Chlorure de sodium

d=1150kg/m 3

Formiate de sodium

d=1050kg/m 3

Abrasifs

d=850kg/m 3

Exemple de dosage préconisé par les fournisseurs

20 g/m² 250 g/m²

Circuit de 40 km Largeur 6 m

~4,5 m3

nécessaire ~ 70m3 nécessaire

1 épandeuse de 5 m3 1 passage 14 passages


Coût du produits

Coût des investissements éventuels (conditionnement, préparation, …)

Coûts dérivés (liés aux durées et fréquences d’épandage, …)

Moyens financiers


Infrastructures (teneur en sulfates, impact sur les revêtements…)

Modes de transport (caractère corrosif, pH, conductivité, …)

Environnement


Milieu naturel

Élaboration, Lieu de productionMise en œuvreDégradation (DCO/DBO5, durée de biodégradation)…

Biodégradabilité des produits de déverglaçage [2]

Environnement

[2] Évaluation de la performance des produits de déverglaçage – B. Mars, S; Poissonnier - DGAC/STAC – Déc 2011

[1] Machbarkeitsstudie zur Formulierung von Anforderungen für ein neues Umweltzeichen für Enteisungsmittel für Strassen und Wege, in Anlehnung an DIN EN ISO 14024,Umweltforschungsplan des Bundesministeriums F.R. Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Gartiser, S.,Reuther, R., Gensch, C.O.- 2003

[1]


Milieu naturel

Impact avéré du NaCl sur:Eaux de surface, eaux souterraines, sols, flore terrestre

Méconnaissance des impacts des autres produits

Environnement

Réduire l’impact sur la végétation urbaine ?

Agir sur les dosages (consignes, matériel adapté…)Ne traiter que là où c’est nécessaireCommuniquerPossibilité de recours aux abrasifs

Préférer une végétation halophile


Corpus normatif et réglementaire

XP P 98-181

NF P 98 180

Abrasifs ?

Critères locaux supplémentaires

Documentationstechniques


1. Une origine naturelle (art. 3) : sel gemme ou concentration de saumure (eau de mer –dissolution sel gemme)

2. Granularité (art. 4.1) : � fins 0/1,25 mm� moyen 0/5 mm� gros 0/8 mm

Choix selon la nature et la fréquence des phénomènes à traiter

NF P 98-180 (NaCl)


3. La pureté - teneur en chlorure (art. 4.2)� classe A ≥ 98 % � classe B ≥ 91 %

Choix selon l’efficacité recherchée et l’offre du marché

4. Le pourcentage d’eau (art. 4.3) : 3 classes disponibles

Choix selon les modalités de stockage (s), de conditionnement

5. Antimottant (art. 4.4) - maximum 200 mg/kg –minimum :

� classes 1 et 2 ≥ 3 mg/kg� classe 3 ≥ 10 mg/kg

Dosage minimum induit par le pourcentage d’eau

NF P 98-180 (NaCl)


6. Sulfates solubles (art. 4.5) SO42- < 3%

Dosage maximum pour la conservation des bétons

7. Un produit identifié, suivi et contrôlé (art. 5 & 6)

� Prélèvement contradictoire d’un échantillon (5 à 10kg lors de la livraison)

Livraison ≤ 100t : 1u / 25tLivraison > 100t : 2u / 100t

� Contrôles (rapport d’essais)À définir contradictoirement ou contractuellement

� Mentions obligatoires sur bulletin de livraison ou conditionnementIndispensable à la traçabilité

NF P 98-180 (NaCl)


XP P 98-181

� Pour toutes les routes et voiries d’usage spécifiques (sauf aéroportuaire)

� Pour tous les fondants du service hivernal De toute nature, y compris NaCl, solides ou liquides, et tout mode de production (origine

naturelle ou industrielle)

� Un statut expérimental (jusqu’en septembre 2013)


XP P 98-181Sécurité – Principe de précaution – Spécifications (art.4)

1. Variation d’adhérence induite

2. Métaux lourds et hydrocarburesTeneurs maximales en métaux lourds (Al, As, Cr, Cd, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)

Teneurs maximales en hydrocarbures totaux (mg/L)

Limiter le recours à des fondants induisant une perte d’adhérence

Limiter le préjudice à l’environnement et aux personnesVigilance particulière sur les produits d’origine industrielle ou méconnue


XP P 98-181

Sécurité – Principe de précaution – Spécifications (art.4)

3. pH : 5,5 ≤ pH ≤ 11,5

Limiter les risques de brûlures, de corrosion des ouvrages, de dégradation sur l’environnement

Mention sur FDS

4. Sulfates solubles : SO42- < 3 %

Limiter l’agressivité vis-à-vis des bétons

5. Point d’éclair : minimum de 100°C

Mention sur FDS


XP P 98-181

Sécurité – Principe de précaution – Spécifications (art.4)

6. Biodégradabilité : DCO/DBO5 < 5Concerne les produits organiquesNe s’applique pas aux produits couverts par la NF P 98-180

7. Insolubles dans l’eau :

Éviter le colmatage de la texture du revêtement

Les insolubles rendent délicat la maîtrise du dosage (colmatage,coulabilité)

Salissure des équipements routiers

Potentiel de biodégradabilité du produit dans l’eau

Spécification « très légère » parfois insuffisante


XP P 98-181Sécurité – Principe de précaution – Spécifications (art.4)

8.Fiche de données de sécuritéConforme à la norme ISO 11014

9. Sante publique et environnementSelon directive européenne 2006/11/CE :Les substances présentes dans le produit relevant de la liste I : interditesCelles de la liste II doit être explicités

Prévention de la pollution du milieu aquatique

La route ne doit être « une filière de reclassement de substances que l’on souhaite éliminer »

À exiger absolument


PFI

XP P 98-181

Performances (art. 5)

1. Pouvoir fondant à –10 °°°°CPFI ≥ 5,0 mL �rapidité à faire fondre la glace

PFE ≥ 300 mL/min � capacité à agir sur la durée

Selon ses besoins propres l’utilisateur requière ou non ces performances complémentaires


XP P 98-181

2. Caractère corrosif du produit3 métaux de référence : acier, acier galvanisé et aluminium

3 classes de corrosion

Pour les besoins spécifiques des ouvrages métalliques

L’utilisateur s’il le retient doit spécifier la classe attendue


Pour les produits chimiques et m élanges concernés : respect des mentions réglementaires obligatoires (CLP-SGH :classification, étiquetage et empaquetage des substances et mélanges)http://www.ineris.fr/ghs-info/

2. Produits conditionnésListe de renseignements à figurer sur les emballages et

étiquettes

3. Mentions sur bulletins de livraisonListe définie

Accès aux informations essentielles à la traçabilité et à la sécurité (stockage, manutention et usage)

Pensez à exiger la FDS !

XP P 98-181


AbrasifsNon couvert par le cadre normatif français :

NF P 98-180 et XP P 98-181

Un cadre normatif à construire…

�Spécifications allemandes 1 – Granularité, forme des grains, résistance à la fragmentation, teneuren métaux lourds, teneur en eau, etc…

�AMS 1448A (sables aéroportuaires) – Composition / granularité / Teneur en chlorures (NaCl< 120 mg/kg), sables libres de tous granulats, argile, débris, matériaux organiques, sel ou tout autre produit corrosif

� Spécifications américaines 2 - particules anguleuses, particules de diamètre > 300 µm et < 9,5 mm.

L’Agence de Protection de l'Environnement des États-Unis 3 propose des critères de qualification (composition, performances, durabilité, taux d’émission de poussières) + valeurs d’acceptabilité

1Technische Lieferbedingungen für Streustoffe des Straßenwinterdienstes – TL-Streu – 2003.2 Wisconsin Transportation Bulletin No. 6 (2005) Using Salt and Sand for Winter Road Maintenance.

3 EPA (1991) Guidance Document for Selecting Antiskid Materials Applied to Ice- and Snow-Covered Roadways.


AbrasifsContraintes d’usage

� Étalonnage des épandeuses

• Obligation de matériels dédiés (réglages différents), sauf pour les épandeuses récentes

� Dosages : préconisés jusqu’à 300 g/m²

� Autonomie des épandeuses

• Surcharge éventuelle (masse volumique)

• Réduction du linéaire traité

Extrait NF EN 15597-1 – exigences générales et définitions relatives aux épandeuses

Écart toléré

+/- 15 %


Contraintes d’usage et interrogations

� La nécessité du balayage et du retraitement des abrasifs

• Risques d’accidents (projections, dérapages, etc.) : un risque de mise en responsabilité sur DEN réel

• Obstruction des réseaux d’assainissement

� La rareté actuelle du granulat :

• réutilisation des abrasifs (recyclage, élimination, stockage ?),

• le retraitement (quid des polluants collectés par les granulats ?)

Abrasifs


� Qualité de fondant identique tout l’hiverMême produit que celui utilisé pour l’étalonnage et la calibration des épandeusesCOULABILITE HOMOGENEConduit à des origines et mode de production uniques pour les approvisionnements

� Disponibilité du produit

� Engins de Service Hivernal conformes au corpus normat if des ESH **

Etalonnés et calibrés en début d’hiver, à chaque changement de produit

Epandeuse dédiée à un produit

� Etc.

Critères supplémentaires

Corpus normatif indispensable, mais non suffisant…

** NF EN 15597-1 (avril 10) Titre : Équipement de viabilité hivernale - Épandeuses - Partie 1 : exigences générales et définitions relatives aux épandeuses –annexe 1

** CEN/TS 15597-2 (janv 12) « Epandeuses de fondant routier – Partie 2 : Exigences sur la répartition et leurs essais »


De nombreux matériaux de viabilité hivernale présents sur le marché aux caractéristiques et performances variées

Corpus normatif existant pour certains produits, mais parfois

insuffisant

Choix du produit TOUJOURS fonction

des besoins / contraintes

Compatibilité des produits utilisés en fonction des voiries et des modes de transport

Exiger les FDS !

Conclusion


Merci de votre attention

Contact:

[email protected]

Documents

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