Sollicitations chimiques .1 Produits de déglaçage .1 Produits de déglaçage

L’entretien hivernal et le dégagement complet des chaussées nécessitent l’utilisation de produits de déglaçage. Leur choix est dicté par la température ambiante et l'effet recherché. L’efficacité des produits de déglaçage dépend de leur concentration (en ordre décroissant) : sous forme solide (grains), combinaison solide-liquide (bouillie) et forme liquide (saumure).

Toutefois, le chlorure de sodium (NaCl) et le chlorure de calcium (CaCl₂) doivent être en

présence d’eau ou capter l’humidité dans le milieu environnant afin d’amorcer le processus de fonte. Donc, la rapidité de leur action est liée à la quantité d’eau disponible (Gelin, 1989). Suivant leur concentration, le NaCl et le CaCl₂ sont efficaces de -3 à -12°C et de -12 à -20°C respectivement, sinon il faut avoir recours aux abrasifs¹³ (Gelin, 1989 ; VH, 2005a, 2005b ; Transports Québec, 2011a). L’ajout de produit de déglaçage (ou d’une substance cryoscopique) permet d’abaisser le point de congélation de l’eau. La température minimale permettant le dégel de la glace correspond au point eutectique.

Il est nécessaire de déblayer la chaussée de la neige avant l’application des produits afin d’éviter les gaspillages. Les dosages usuels en sel, sous forme solide, saumure ou bouillie, sont de 4 à 15g/m² en traitement préventif et de 20 à 60g/m² en curatif (Bouey et coll., 1991 ; Livet, 1998). Une augmentation des dosages n’est pas un gage de meilleure efficacité car c’est souvent l’eau qui manque le plus afin d’amorcer le processus de fonte.

13 Les abrasifs sont parfois utilisés seuls pour améliorer la traction. La taille minimale et maximale des particules est respectivement de 2,5mm et d’environ 12mm. L’efficacité des abrasifs peut être améliorée en ajoutant du NaCl ou CaCl2 car ces produits ont tendance à s’imprégner dans la surface en fondant, ce qui empêche les particules d’être emportées par le vent ou la circulation (CNRC, 1978).

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Le changement d’état de l’eau¹⁴ implique un transfert de chaleur dans le milieu. Or,

l’évaporation de l’eau et la fusion de la glace, lors du salage par exemple, absorbent de la chaleur. Tandis que la condensation et la formation de glace libèrent de la chaleur dans le milieu (Bouey et coll., 1991). Le phénomène d’hydratation d’un fondant solide s’accompagne toujours d’un transfert d’énergie15.

1.2.5.2 Chlorure de calcium, CaCl2

Le CaCl2 est issu d’un processus industriel. Il est plus efficace que le NaCl en raison de sa forte teneur en eau (22 à 25%), sa forte hygroscopicité, et de sa libération de chaleur lors de son hydratation et la fonte de la glace (VH, 2005a). Ainsi, il fixe l’eau pour une humidité relative supérieure à 45-50%¹⁶ (VH, 2005b). Le point eutectique du CaCl2 est de -51,6°C à une concentration¹⁷ d’environ 30% (% massique de soluté par rapport à celle de la solution). Il est difficile à stocker ailleurs qu’en silo étanche, son coût est supérieur et une quantité plus élevée est requise pour faire fondre la glace en comparaison au NaCl (VH, 2005a, 2005b).

1.2.5.3 Chlorure de sodium, NaCl

Le NaCl continue à être l’agent de déglaçage privilégié dans le monde en raison de sa disponibilité et son coût relativement faible. Le point eutectique du NaCl est de -21,1°C pour une concentration de 23,3% (VH, 2005b ; Rock, 2010). Si la concentration est supérieure à la concentration eutectique, les cristaux de NaCl sont précipités sans abaisser davantage le point de congélation. Sa solubilité dans l’eau est de 26,3% à 0°C. De même, le NaCl est

hygroscopique. L’eau est fixée si l’humidité relative est supérieure à 75%¹³. À basse

température (-7 ou -8°C), l’humidité de l’air est très faible et l’eau est insuffisante pour que

14 La fusion ou la congélation de l’eau nécessite une énergie d’environ 334 J/g.

15 Endothermique pour le NaCl (-32,6 J/g) et exothermique pour le CaCl2 (+242 J/g) (Vautrin et coll., 1996).

16 La température de l’air n’est pas spécifiée.

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le chlorure de sodium puisse agir. Alors, il est possible de l’utiliser en saumure ou en bouillie de sel (Gelin, 1989).

Bien que l’action chimique du NaCl sur les granulats, les liants et les enrobés bitumineux semble inexistante (VH, 2005c), certaines sollicitations et endommagements peuvent être associés à son utilisation :

• choc thermique, qui est proportionnel à la vitesse d’hydratation du NaCl, dû à sa réaction endothermique qui créer un abaissement de la température de l’ordre de 4 à 7°C de la surface du revêtement en quelques minutes (Bouey et coll., 1991, Vautrin et coll., 1996). Par exemple, un salage de 40g/m² sur une épaisseur de 2mm de verglas peut entraîner une chute de 2,9°C de la température de surface du revêtement (Mauduit et coll., 2007). Cet abaissement de température peut générer un micro faïençage de la surface du revêtement. Ce phénomène est plus sévère pour les revêtements anciens possédant un bitume durci et de ce fait, plus fragile (Geli, 1989 ; VH, 2005c) ;

• abaissement de la température du revêtement afin d’alimenter la réaction endothermique qui peut, dans certains cas, entraîner une formation de glace du milieu aqueux présent au sein ou en surface du revêtement (Gelin, 1989 ; Vautrin et coll., 1996). L’abaissement maximal de la température de surface est d’autant plus important que la couche de roulement est isolante : couche d’enrobé ayant une teneur élevée en vides, notamment les enrobés drainant (Vautrin et coll., 1996). Ensuite, la température du revêtement revient quasiment à la température initiale. Subséquemment, ceci crée une augmentation du nombre de cycles de gel-dégel de l’eau (ou solution aqueuse) à la surface et au sein du revêtement (Vautrin et coll., 1996 ; VH, 2005a) ;

• présence résiduelle d’humidité en surface en raison de la rétention d’eau par le NaCl et prolongement de la phase liquide (eau) puisque la phase solide (neige ou glace) est retardée ou supprimée par la présence de sel. Ceci accroit le temps d’exposition à l’eau de l’enrobé et favorise le désenrobage des granulats (Gelin, 1989 ; VH, 2005c ; 2005d). Notamment, Carter et coll. (2010b) ont montré que la résistance à la fissuration thermique d’un enrobé bitumineux partiellement saturé en saumure (concentration en sel de 8%) et

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soumis à des variations de température de -5 à 20°C est davantage réduite, comparativement à celui partiellement saturé en eau ;

• enrichissement en glace (eau) au sein des matériaux granulaires qui créé un soulèvement accru du revêtement aux fissures. Le processus d’enrichissement en glace au sein des matériaux granulaires est généré par l’infiltration de la saumure et plus spécialement, par l’existence d’un gradient en NaCl (Doré et coll., 1997) ;

• dégel des matériaux granulaires en raison de l’infiltration de saumure par les fissures ou à travers un revêtement perméable. L’effet du trafic est alors plus important à ce moment, couche dégelée reposant sur une couche gelée, que normalement en été où la rigidité des couches décroît avec la profondeur (VH, 2005c) ;

• pression de cristallisation générée par la formation de cristaux de sel de la solution saline dans les pores des particules granulaires en raison des cycles de mouillage et de séchage¹⁸. Ce phénomène est négligeable pour les particules granulaires des enrobés car elles sont protégées par le bitume. Toutefois, ce phénomène est notable dans les régions chaudes et côtières. Il affecte le revêtement en pierres des bâtiments et occasionnellement les revêtements minces bitumineux (Obika et coll., 1990 ; Woodbridge et coll., 1994 ; Netterberg et coll., 2004) ;

• déstabilisation d’un sol argileux par la présence de saumure (Gelin, 1989).