Utilisation de CaCl2 pour le contrôle et la stabilisation des poussières de chaussée
Par Suren Mishra, Ph.D. | Ph.D, TETRA Technologies, Inc. | 21 janvier 2021
Introduction
Dans le monde entier, la plupart des marchandises, des matériaux et des aliments sont transportés de leur point d'origine à leur destination par des routes conventionnelles, car les trains ont une capacité et une portée limitées. Les États-Unis comptent environ quatre millions de kilomètres de routes, dont des autoroutes goudronnées, des routes à péage, des rues urbaines et suburbaines, ainsi que d'innombrables routes rurales, dont beaucoup ne sont pas goudronnées ou recouvertes d'un revêtement. En fait, environ 35 % des routes américaines ne sont pas revêtues et la circulation sur ces routes peut soulever d'énormes quantités de poussière. Qu'elles soient revêtues ou non, les routes vieillissantes nécessitent un entretien régulier, voire des réparations importantes.
Dépoussiérage et stabilisation des routes non revêtues
La prolifération de la poussière est un problème majeur sur les routes non revêtues, car elle empêche de voir clairement la chaussée et la circulation, endommage la végétation des bords de route et les cultures avoisinantes, et constitue un risque pour la santé. Le remède est pourtant simple et abordable : Le chlorure de calcium liquide TETRA ROADMASTER™. Le CaCl2 est utilisé depuis des décennies comme moyen sûr et peu coûteux de contrôle et de stabilisation de la poussière sur les routes non revêtues et d'autres surfaces, comme les parkings en gravier et les cours de stockage. Les propriétés hygroscopiques et déliquescentes du CaCl2 maintiennent la surface traitée humide sur une large gamme de températures et d'humidités, et l'humidité inhibe la création de poussière.
TABLEAU 1 - Températures minimales et humidités relatives correspondantes auxquelles le CaCl2 absorbe l'humidité de l'atmosphère.
Comme le montre le tableau 1, même lorsque les températures de la surface de la route atteignent ou dépassent 37,7°C (100°F) avec une humidité relative de 20% - un phénomène courant dans les états de la Sun Belt aux Etats-Unis et dans d'autres régions subtropicales et tropicales - le CaCl2 est toujours capable d'absorber l'humidité de l'atmosphère. De même, à des températures plus basses et à des humidités relatives plus élevées, CaCl2 continue d'absorber et de retenir l'humidité atmosphérique, supprimant ainsi la poussière.
La quantité de CaCl2 ROADMASTER nécessaire pour une application donnée de contrôle de la poussière et de stabilisation dépendra de la distribution granulométrique de l'agrégat routier à traiter ainsi que des conditions environnementales de la route et de la région. Une application typique comprend une solution aqueuse d'environ 35% de CaCl2 appliquée à la surface préparée à raison d'environ 0,35 gallons par mètre carré, avec un entretien périodique de la route d'environ 0,20 gallons par mètre carré en fonction de l'importance du trafic. Un trafic important et des climats rigoureux peuvent nécessiter une réapplication complète de CaCl2 liquide chaque année ou chaque saison.
Construction et remplacement de la plate-forme
Les routes nouvellement construites et celles qui nécessitent un remplacement total peuvent également bénéficier des propriétés de TETRA ROADMASTER CaCl2. La densité appropriée et donc la stabilité des agrégats sous-jacents d'une route dépendent fortement du maintien d'une plage optimale d'humidité. Un agrégat dont le taux d'humidité n'est pas optimal - soit trop sec en raison de l'évaporation, soit trop humide en raison de fortes précipitations et de la rétention d'humidité - perd de sa stabilité, en particulier sous l'effet de la circulation.
Le traitement de l'agrégat de la base routière avec le TETRA ROADMASTER CaCl2, cependant, aidera à maintenir les niveaux d'humidité à l'intérieur de la plage optimale. Les propriétés du produit, en particulier son hygroscopicité et sa capacité à réduire la pression de vapeur de l'eau, inhibent l'évaporation et contribuent ainsi à maintenir la stabilité et la longévité de la base routière traitée. De plus, avec un pourcentage approprié de particules fines et ultrafines, le CaCl2 facilite un meilleur compactage de l'agrégat, et un compactage plus dense agit comme une barrière contre la sursaturation due aux précipitations.
Comme le montre le tableau 2, le CaCl2 coûte également moins cher que les autres matériaux utilisés pour stabiliser les granulats de base des routes, presque moitié moins que le mélange largement utilisé de cendres volantes et de chaux (ou de ciment).
TABLEAU 2 - Comparaison des coûts des matériaux couramment utilisés comme base d'agrégats pour la stabilisation des chaussées.
Remise en état des routes
TETRA ROADMASTER CaCl2 est également idéal pour la remise en état en profondeur (ou recyclage), une technique de réhabilitation des routes de plus en plus utilisée. Le recyclage en profondeur est un processus par lequel la base existante de la route est pulvérisée, humidifiée et compactée pour rétablir la stabilité sous-jacente d'une nouvelle surface en enduit superficiel, en asphalte ou en béton. Ce procédé est rentable et permet de gagner du temps, car il n'est pas nécessaire d'évacuer les vieux matériaux pour les mettre au rebut, ni d'apporter et de disperser de nouveaux agrégats pour la base de la route.
L'utilisation du CaCl2 dans les projets FDR devient une pratique courante aux États-Unis comme alternative peu coûteuse aux applications multiples d'eau ou à l'utilisation d'additifs tels que les lignosulfonates, les résines de pétrole et les émulsions d'asphalte, qui augmentent le coût et la durée de la réparation. L'utilisation d'eau, par exemple, implique souvent des applications répétées pour surmonter l'évaporation, mais cela peut entraîner des particules fines essentielles à la stabilité, compromettant ainsi la force portante de la route. L'utilisation de résines ou d'émulsions collantes amplifie considérablement le travail, car elles adhèrent aux plateaux des camions et aux engins de chantier et compliquent la dispersion, en particulier lorsque les températures ambiantes sont élevées.
En général, les applications FDR impliquent le traitement des 6 à 8 pouces supérieurs d'agrégats avec environ 2,4 gallons par mètre carré de CaCl2 liquide avant la pulvérisation. Ce traitement est suivi d'un traitement plus léger après que la route a été nivelée dans sa forme finale avant le compactage.
Résultats scientifiques concernant CaCl21
Des recherches menées sous les auspices de l'université A&M du Texas ont montré que le CaCl2 renforce la cohésion des matériaux granulaires tels que le sol, les cendres volantes, le ciment et la chaux, ajoutant ainsi de la stabilité et empêchant la production de poussière. Les propriétés qui permettent une telle cohésion sont l'hygroscopicité et la déliquescence du produit chimique dans une large gamme de températures et d'humidités, ainsi que sa capacité à augmenter la tension superficielle des fluides dans les vides entre les particules. Cette dernière action renforce la cohésion entre les particules, ce qui permet d'obtenir un matériau plus solide et plus stable pour les plates-formes routières. Les principales conclusions scientifiques sont les suivantes :
- Le CaCl2 combiné à des niveaux suffisants de particules fines et ultrafines augmente la densité et la résistance des sols compactés et d'autres matériaux particulaires.
- Le CaCl2 augmente la tension superficielle de l'humidité retenue dans une matrice particulaire, augmentant ainsi le lien de cohésion entre les particules pour produire un substrat plus solide et plus stable.
- Les plates-formes routières contenant suffisamment de particules fines et ultrafines traitées au CaCl2 peuvent atteindre une résistance à la charge de 233 tonnes par mètre carré, ce qui dépasse les spécifications pour les routes secondaires aux États-Unis.
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Endnote 1VoirD. Saylak, C.K. Estakhri, S. Mishra, D. Sinn (2003), "Base Stabilization and Dust Control Using Calcium Chloride and Fly Ash" (Stabilisation de la base et contrôle des poussières à l'aide de chlorure de calcium et de cendres volantes). 2003 International Ash Utilization Symposium, Center for Applied Energy Research, University of Kentucky, Paper No. 19.
