Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
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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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)
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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
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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.
* 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]
KEYWORDS
glass fibers | exposure | Road surface | milling operation | particulate emissions
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Conclusion générale
L’introduction de grilles dans les matériaux ne modifie pas fondamentalement les facteurs d’émission. Les variables les plus déterminantes semblent davantage liées à l’usage fait de la raboteuse (i.e. vitesses de l’engin, de fraisage, du tapis convoyeur, arrosage, aspiration, profondeur de rabotage, etc.). L’influence des grilles sur la granulométrie des émissions n’est toutefois pas négligeable : surtout vis-à-vis des particules micrométriques. Dans ce cas de figure, les émissions sont significativement plus faibles pour les particules dont le diamètre est supérieur à 3 µm. L’utilisation d’un béton bitumineux tiède semble réduire cette diminution mais reste à confirmer.
L’observation des tas de matériaux rabotés indique : 1) la présence de fragments centimétriques de grilles ainsi que 2) de fibres de verre allant de plusieurs millimètres à plusieurs dizaines de micromètres de longueur. Certaines fibres sont emprisonnées dans une gangue d’agrégats. Des fragments isolés ont toutefois été identifiés dans les poussières émises. Ces fragments isolés, de quelques dizaines de micromètres de longueur, contrastent avec d’autres poussières de rabotage dont les diamètres pondérés en volume sont souvent micrométriques (ceci en présence ou en absence de grille).
Les fragments (sub)microniques issus des fibres de verre sont difficilement identifiables à l’aide d’observations MEB ou des mesures granulométriques au sein des émissions et des retombées. L’élément chimique Ca (et plus occasionnellement Mg) nous est apparu comme un indicateur potentiel de la présence de fragments de fibres. Cela reflète : 1) la richesse des fibres et la pauvreté des granulats et du bitume en cet élément, et 2) l’enrichissement quasi systématique des échantillons en Ca lors des rabotages des planches dotées de grilles. En acceptant le rôle d’indicateur joué par le Ca, on constaterait que la présence de grille contribue à diminuer légèrement la part des éléments associés aux poussières de granulats et d’autres impuretés minérales (e.g. argiles). Elle augmenterait inversement la part des éléments associés aux fibres de verre ainsi que ceux relatifs au bitume résiduel/émulsions ou aux pièces d’usure de la raboteuse. Il s’ensuit que les fragments des fibres dans les émissions et les retombées...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(5) - GODARD (E.), CHAZALLON (C.), HORNYCH (P.), CHABOT (A.), NGUYEN (M.L.), DOLIGEZ (D.), PELLETIER (H.) - Pour...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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. :
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/
HAUT DE PAGE1.2 Documentation (liste non exhaustive)
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