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
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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
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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 différents matériaux
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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
Les différents matériaux
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Choisir un produit
Moyens matériels
Climatologie locale
Typologie du réseau
Niveau de service
Stratégies de traitement
Moyens humains
Moyens financiers
Environnement
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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
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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
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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.
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Typologie du réseau / Niveau de serviceProduit d’appoint
Disponibilité du produit
Objectifs de qualité
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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.
Objectifs de qualité
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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
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Conditions de conduite de référence
Durées de retour
États de surface initial (sec, humide, mouillé, verglacé, enneigé…)
Etc.
Objectifs de qualité
Fondant / abrasif
Type de fondant: solide, liquide, mixte
Pouvoir fondant
Tenue sur le revêtement
Etc.
Choix du produit fonction des objectifs de qualité
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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
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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
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Coût du produits
Coût des investissements éventuels (conditionnement, préparation, …)
Coûts dérivés (liés aux durées et fréquences d’épandage, …)
Moyens financiers
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Infrastructures (teneur en sulfates, impact sur les revêtements…)
Modes de transport (caractère corrosif, pH, conductivité, …)
Environnement
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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]
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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
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Corpus normatif et réglementaire
XP P 98-181
NF P 98 180
Abrasifs ?
Critères locaux supplémentaires
Documentationstechniques
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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)
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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)
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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)
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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 %
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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
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� 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 »
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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
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Merci de votre attention
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