Résultats et discussion
Émissions particulaires issues du rabotage de planches de chaussée renforcées
RE185 v1 RECHERCHE ET INNOVATION

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Émissions particulaires issues du rabotage de planches de chaussée renforcées

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

Date de publication : 10 août 2021 | Read in English

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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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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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DOI (Digital Object Identifier)

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

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2. Résultats et discussion

2.1 Aspect des matériaux rabotés et granulométrie des émissions en sortie du convoyeur

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2.1.1 Observations visuelles et microscopiques

Que ce soit pour l’essai « 0 » ou ceux du manège, l’observation visuelle des matériaux rabotés issus de planches dotées de grilles démontre que des faisceaux de fibres de verre, voire des morceaux entiers de grilles, sont présents dans les agrégats d’enrobés (figure 4). Ces morceaux peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres de long et, suivant le type de revêtement, sont plus ou moins intégrés à la matrice des agrégats. Les observations visuelles sont confirmées par des observations faites au microscope optique. Des fibres de verre de longueurs variables (de l’ordre du millimètre) restent emprisonnées au sein de agrégats rabotés. Ceci est aussi vrai pour des faisceaux de fibres. L’emprisonnement d’une partie des fibres/grilles dans la matrice des agrégats suggère qu’il ne sera vraisemblablement pas évident de séparer ces deux composantes lors du recyclage de ce nouveau matériau.

Les observations faites au MEB ont permis d’identifier des fibres de verre soit à l’état de fragments individuels de quelques dizaines de microns de longueur (7 à 20 µm) soit en tant qu’inclusions des agrégats d’enrobés (jusqu’à plus de 100 µm de longueur). Des fragments de polyester avec des diamètres compris entre 5 µm et 8 µm ont aussi été observés (figure 4). L’ensemble de ces observations démontre : 1) qu’une partie des éléments constitutifs des grilles se retrouve séparée de ces dernières ou des agrégats mais également 2) la présence de paquets d’agrégats dont la cohésion est en partie assurée par les fibres ou faisceaux de fibres qu’ils contiennent.

Remarque :

de par leurs tailles micrométriques et leurs formes allongées, les fragments de fibres auraient une proportion non négligeable à se disperser dans l’environnement proche. Il semble donc utile d’envisager des mesures...

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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

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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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