Article de référence | Réf : RE185 v1

Matériels et méthode
Émissions particulaires issues du rabotage de planches de chaussée renforcées

Auteur(s) : Laurence LUMIERE, Bogdan MURESAN, Erwann RAYSSAC

Date de publication : 10 août 2021

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RÉSUMÉ

Cet article décrit les émissions de particules lors du rabotage de revêtements routiers renforcés par des grilles en fibres de verre. Le renforcement se traduit par une faible augmentation des émissions de particules inférieures à 100 nm mais une réduction significative des émissions super-microniques. L’analyse élémentaire des particules révèle par ailleurs que les émissions des revêtements renforcés présentent de plus fortes composantes associées aux grilles – Ca et Mg – et/ou à l’usure des dents de la raboteuse : Fe, S et dans une moindre mesure Mg. Finalement, suivant la dynamique d’émission et l’orientation du vent, nous avons constaté une exposition aigüe du conducteur.

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ABSTRACT

Particulate emissions from the milling of reinforced road surfaces

This study examines particulate emissions during the milling of road surfaces reinforced with fiberglass grids. Reinforcement results in a slight increase in particulate emissions below 100 nm, but a significant reduction in emissions of particles larger than the micrometer. Elemental analysis further reveals that particulate emissions from the reinforced road surfaces have a composition that differs from that of aggregates: with stronger components associated with grids - Ca and Mg - and/or milling machine teeth: Fe, S and to a lesser extent Mg. Finally, depending on the emission dynamics and wind direction, we observed an acute exposure of the driver.

Auteur(s)

  • Laurence LUMIERE : Technicienne supérieur en chef du ministère du Développement durable - Laboratoire Environnement-Aménagement, Sécurité et Eco-conception (EASE), université Gustave Eiffel, Marne-la-Vallée, France

  • Bogdan MURESAN : Chargé de recherche de l’université Gustave Eiffel - Laboratoire Environnement-Aménagement, Sécurité et Eco-conception (EASE), université Gustave Eiffel, Marne-la-Vallée, France

  • Erwann RAYSSAC : Technicien supérieur du ministère du Développement durable - Laboratoire Géomatériaux et Interactions Environnementales (GIE), université Gustave Eiffel, Marne-la-Vallée, France

INTRODUCTION

L’utilisation de grilles en fibres de verre a pour objectif de renforcer le comportement mécanique et la durabilité des chaussées ( à ). L’ajout de grilles présente de nombreux avantages. Elles ne constituent souvent qu’une fraction minime de la masse des matériaux nécessaires pour construire la chaussée : de l’ordre de 1 % ( à ). Ces grilles permettraient ainsi d’affiner de plusieurs centimètres les couches routières et par conséquent de réduire les quantités de matériaux consommés ainsi que les transports associés ( à ). Finalement, elles sont constituées de composés chimiques relativement inertes et peu problématiques du point de vue de l’analyse de cycle de vie : tels que le silicium ou le calcium. Malgré ces avantages, il subsiste de nombreuses interrogations ( à ) ; nous nous intéressons ici à la question des émissions de particules lors de l’étape de déconstruction par rabotage de chaussées renforcées.

Si les émissions de particules micrométriques liées au rabotage de la chaussée sont relativement bien renseignées, il n’en va pas de même des particules dites « ultrafines » (30 à 100 nm) et « nanométriques » . C'est d’autant plus le cas pour les chaussées dotées de grilles en fibre de verre et qui ont subi un nombre conséquent de passages de roue (i.e. plus de 100 000). Les fibres de verre qui composent les grilles ont des diamètres de l’ordre de 17 µm. Elles sont liées à la matrice du revêtement routier au moyen d’un liant bitumineux. On peut ainsi s’attendre à une moindre émission de particules fines (i.e. de l’ordre du micron) des agrégats d’enrobés* couplée à une plus forte émission de particules submicroniques constituées de fragments de fibres.

Cette étude a pour objectif le suivi des émissions particulaires induites par le rabotage de planches* renforcées par des grilles en fibre de verre. Elle décrit la dynamique des émissions, leur granulométrie ainsi que la composition des particules émises. L’étude tentera de répondre aux questions suivantes : « Comment la présence des grilles affecte-t-elle les émissions ? est-il possible d’identifier les particules des grilles au sein du panache des émissions ? ». En effet, il est important d’évaluer les émissions particulaires du rabotage pour mieux comprendre et prévoir les effets bénéfiques comme délétères de l’utilisation de grilles de verre sur la santé humaine et l’environnement. À ce titre, les niveaux de particules ont également été relevés dans la cabine de la raboteuse et donnent une indication sur l’exposition du conducteur.

Nota :

* un glossaire est présenté en fin d'article.

 

 

Points clés

Domaine : Génie civil et environnement

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : Comptage et imagerie des émissions de poussière des chantiers de travaux publics

Domaines d’application : qualité de l'air

Contact :  [email protected]

 

 

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KEYWORDS

glass fibers   |   exposure   |   Road surface   |   milling operation   |   particulate emissions

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re185


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1. Matériels et méthode

Le béton bitumineux utilisé dans le cadre de cette étude est un béton bitumineux semi-grenu (BBSG). Il présente une granulométrie de type 0/10 et de classe 3 selon la norme NF EN 13108-1. Le liant est un bitume raffiné de classe 35/50 selon la norme NF EN 12591.

Plusieurs planches* de chaussée ont été construites selon la norme NF P98-086 (2019) au centre de l’université Gustave Eiffel de Nantes (figure 1). Celles-ci diffèrent selon le mode de fabrication du béton bitumineux utilisé ainsi que le type de fibre de verre ajouté. Notées G1, G3, G4 et G5, les grilles sont composées de fibres de verre de type E de 17 µm de diamètre, de résine et d’une toile de polyester (figure 2). Les fibres sont liées entre elles par un latex butadiène réticulé. Elles sont positionnées à une profondeur d’environ 6 cm sous la surface de la chaussée et fixées par 700 g/m2 de bitume résiduel. Ceci représente 1 kg/m2 d’émulsion soit une couche d’accrochage deux fois plus importante que pour une chaussée dénuée de grille. Les grilles diffèrent sensiblement suivant leur composition chimique, tissage ou densité de fibres : par exemple G1 possède une résistance à la rupture de 50 kN contre 100 kN pour les grilles G3-5. La grille G2 n’a pas été retenue dans le cadre de ces essais. Les planches S2 et S6 contiennent toutes les deux une grille G3 mais ont été construites au moyen d’un enrobé chaud et tiède, respectivement. Les planches sont notées avec la lettre S (section) et mesurent 16 m de long, 1,5 m de large et 8 cm d'épaisseur. Des planches sans grilles (dont celle notée S1) ont servi de référence.

Des données préliminaires avaient été obtenues à partir de mesures sur une chaussée expérimentale comportant les deux grilles G3 et G4 prises indistinctement (essai dénommé « 0 », figure 1). Cet essai a eu pour objectif de tester l’existence d’une influence des grilles sur les émissions particulaires puis d’analyser de manière semi-quantitative la composition élémentaire des particules par classe de taille.

Chaque planche a subi un grand nombre de passages de roues (jusqu’à près de 1,5 million...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ARSENIE (I.), CHAZALLON (C.), DUCHEZ (J.L.), HORNYCH (P.) -   Laboratory characterization of the fatigue behaviour of a glass fibre grid reinforced asphalt concrete using 4PB tests.  -  Road Materials and Pavement Design, 18, p. 1 (2017).

  • (2) - ZOFKA (A.), MALISZEWSKI (M.), MALISZEWSKA (D.) -   Glass and carbon geogrid reinforcement of asphalt mixtures.  -  Road Materials and Pavement Design, 18, p. 471-490. DOI :10.1080/14680629.2016.1266775 (2017).

  • (3) - BUTTON (J.W.), LYTTON (R.L.) -   Guidelines for using geosynthetics with hot mix asphalt overlays to reduce reflective cracking.  -  Journal of the Transportation Research Board, p. 111-119. https://doi.org/10.3141/2004-12 (2007).

  • (4) - CHAZALLON (C.), BARRAZZUTTI (C.), PELLETIER (H.), NGUYEN (M.), HORNYCH (P.), MOUHOUBI (S.), DOLIGEZ (D.) -   Reproduction of geogrid in situ damage used in asphalt concrete pavement with indentation tests.  -  Journal of Testing and Evaluation, 48(1), p. 60-71 (2020).

  • (5) - GODARD (E.), CHAZALLON (C.), HORNYCH (P.), CHABOT (A.), NGUYEN (M.L.), DOLIGEZ (D.), PELLETIER (H.) -   Pour...

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Fournisseurs (liste non exhaustive)

WIRTGEN (2017). Fiche technique de la fraiseuse à froid W 150/W 150i. Groupe Wirtgen GmbH. 8 p. :

https://www.soloc.fr/wp-content/mediafiles/2016/10/Fiche-technique-Wirtgen-W-150-W-150i.pdf

ECOMESURE (2008). Impacteur basse pression à détection électrique pour l’environnement. DEKATI, 6 p. :

https://www.franceenvironnement.com/doc/00562391147316c9c2484fa4889fac34fbd8cb136dde54ddf289afae6.pdf

GRIMM AEROSOL (2004). Occupational spectrometer and fine dust monitor : DUST check TM Model 1.108. 11 p. :

https://www.wmo-gaw-wcc-aerosol-physics.org/files/opc-grimm-model--1.108-and-1.109.pdf

GRIMM AEROSOL (2017). Caractéristiques techniques du granulomètre modèle Mini-Wras G 1.317. INTERTEK :

http://www.intertek-instrumentation.com/produit/granulometre-daerosol/miniwras-g1-371/

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1.2 Documentation (liste non exhaustive)

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