Mesures Techniques de Prévention: Guide de Bonnes Pratiques Prévention de l’exposition professionnelle à la silice cristalline alvéolaire lors du rabotage des enrobés routiers

Les recommandations présentées dans ce document sont le fruit d’une collaboration entre les syndicats, les professionnels du secteur et les pouvoirs publics visant à réduire l’exposition à la silice cristalline alvéolaire lors du rabotage des enrobés routiers. Coordonné par la National Asphalt Pavement Association (NAPA, Association nationale de la construction routière), le Silica/Asphalt Milling Machine Partnership (Partenariat Silice/Raboteuses d’enrobés, ci-après « le Partenariat ») réunit des représentants de tous les constructeurs d’engins de chantier commercialisant des raboteuses de revêtements routiers aux Etats-Unis. Outre la NAPA et les constructeurs d’équipements, le Partenariat réunit de nombreuses entreprises utilisant des raboteuses, l’International Union of Operating Engineers (Syndicat international des techniciens d’exploitation d’engins de chantiers), la Laborers’ International Union of North America (Syndicat international des travailleurs du bâtiment d’Amérique du Nord), l’Association of Equipment Manufacturers (Association des constructeurs d’équipements) et des représentants d’institutions telles que l’Occupational Safety and Health Administration (OSHA, Administration de la sécurité et de la santé au travail), la Federal Highway Administration (Administration fédérale des routes) et le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH, Institut national pour la sécurité et la santé au travail) des Centers for Disease Control and Prevention (CDC, Centres de contrôle et de prévention des maladies).

Bon nombre de ces partenaires étaient déjà membres d’un précédent partenariat créé pour mettre au point des mesures de prévention des expositions aux fumées de bitume dans la construction routière : l’Asphalt Paving Partnership (Partenariat Construction routière), finaliste de l’American Government Award (Prix de l’Innovation du gouvernement américain) en 1998, présenté par la fondation Ford et la Harvard University’s Kennedy School of Government (École d’administration Kennedy de l’Université de Harvard). L’action de l’Asphalt Paving Partnership a conduit à la mise en œuvre de mesures techniques permettant de réduire l’exposition aux fumées de bitume sur tous les finisseurs de classe autoroutière [NIOSH 1997]. Une stratégie de partenariat similaire est utilisée cette fois pour favoriser la mise en œuvre de mesures techniques de prévention des expositions à la silice sur les raboteuses d’enrobés routiers. L’objectif du Partenariat Silice/Raboteuses d’enrobés est d’identifier les mesures techniques applicables pour prévenir l’exposition professionnelle à la silice sur les raboteuses d’enrobés d’un mètre de largeur ou plus. Ces mesures techniques, qui font l’objet du présent document, comprennent des mesures de ventilation, en complément des mesures de pulvérisation d’eau destinées à refroidir les dents de fraisage. Les recommandations formulées dans le présent rapport se basent sur des études réalisées sur les enrobés routiers. Le NIOSH et le Partenariat n’ont pas évalué l’efficacité des mesures préconisées sur d’autres types de revêtements (béton, par exemple).

Cinq constructeurs d’engins de rabotage à froid d’un mètre de largeur ou plus ont élaboré des stratégies de lutte contre les poussières de silice sur leurs raboteuses. Le NIOSH et le Partenariat ont réalisé des études en laboratoire et sur le terrain pour évaluer l’efficacité de ces stratégies dans la prévention de l’exposition professionnelle à la silice cristalline alvéolaire. Le NIOSH recommande la mise en œuvre de mesures de ventilation, en complément des systèmes de pulvérisation d’eau utilisés pour refroidir les dents de fraisage. Un système efficace de pulvérisation d’eau peut également éliminer les poussières à la source sur les raboteuses d’enrobés non équipées de systèmes de ventilation. Les mesures de ventilation ont permis de réduire les émissions de poussières et d’abaisser l’exposition professionnelle en deçà de la valeur limite d’exposition recommandée (Recommended Exposure Limit, REL) établie par le NIOSH pour la silice cristalline alvéolaire, à savoir 0,05 mg/m³. Les résultats d’études ont montré que ces mesures techniques permettent de protéger les salariés d’une exposition excessive à la silice sur les raboteuses d’enrobés.

Le NIOSH a rencontré le Comité technique Engins de compactage et de revêtement de l’Association of Equipment Manufacturers en avril 2002 et des représentants de la NAPA, de l’Asphalt Institute (Institut des enrobés routiers) et de la Harvard School of Public Health (École de santé publique de Harvard) en juin 2002 pour proposer la constitution du Partenariat Silice/Raboteuses d’enrobés. Le Partenariat a été constitué au cours de la réunion annuelle 2003 de la NAPA, et les études sur la prévention de l’exposition aux poussières sur les raboteuses ont commencé la même année.

Les constructeurs de raboteuses membres du Partenariat ont collaboré avec les chercheurs du NIOSH (Division of Applied Research and Technology – Département Recherche appliquée et technologie, Office of Mine Safety and Health Research – Bureau de recherche en santé et sécurité dans les mines) pour mettre en œuvre et tester des prototypes de systèmes de réduction des émissions de poussières basés en partie sur le transfert de technologies appliquées à des engins similaires utilisés dans les mines souterraines. Entre 2003 et 2006, le Partenariat a permis de mettre en place six études de terrain lors d’opérations de rabotage. La première étude a servi d’étude pilote pour évaluer l’efficacité des mesures de pulvérisation d’eau sur une raboteuse à froid [NIOSH 2004]. D’autres études de terrain ont fourni des données sur l’efficacité des mesures de pulvérisation d’eau sur un modèle de raboteuse récent de chacun des quatre principaux constructeurs des Etats-Unis [NIOSH 2007a ; 2009a,b,c].

Les résultats des analyses de données réalisées en 2007 ont suggéré que des améliorations devaient être apportées aux mesures de prévention des émissions de poussières. Des études de terrain complémentaires ont été menées pour évaluer de nouvelles conceptions. Un site d'essai contrôlé mis en place en 2008 avec l'aide du Partenariat a été utilisé pour les essais. Les données de ces essais ont été évaluées au cours de l'année 2009, et deux techniques réduisant de manière appréciable et statistiquement significative les niveaux de poussières alvéolaires dans et autour des raboteuses ont été identifiées [NIOSH 2011d]. Il s'agissait de mesures de ventilation au niveau du carter de la fraise et du convoyeur primaire, et de l'ajout de pulvérisateurs d'eau dans la zone de transfert entre le carter de la fraise et la zone de chargement du convoyeur primaire, la pulvérisation étant orientée à contre-courant du flux de matières. Le NIOSH et les membres du Partenariat ont conclu à la nécessité de procéder à une nouvelle optimisation des systèmes de réduction des émissions de poussières, puis à d'autres essais de terrain.

Une autre grande étude de terrain réalisée en 2010 a montré que les mesures de suppression des poussières par pulvérisation d'eau testées en 2008 ne donnaient pas les mêmes réductions pour les poussières alvéolaires [NIOSH 2011c]. Cependant, les mesures de ventilation associées à la pulvérisation d'eau utilisée pour refroidir les dents de fraisage donnaient des réductions statistiquement significatives des poussières alvéolaires, tant en 2008 qu'en 2010, et ces résultats étaient plus homogènes que ceux des mesures de suppression des poussières utilisant uniquement la pulvérisation d'eau.

En 2011 et 2012, quatre études avec gaz traceur ont été conduites en laboratoire sur les engins de quatre constructeurs [NIOSH 2011a,b ; 2012 ; 2013a]. Ces études, réalisées chez les constructeurs ou chez des entreprises utilisatrices, avaient pour objet de déterminer l'efficacité de captage des systèmes de ventilation, avant d'expédier l'engin vers un lieu de test. Les résultats des études en laboratoire ont montré que l'efficacité de captage du gaz traceur par les systèmes de ventilation soumis aux tests était généralement supérieure à 90%.

Bien que les études précédentes du Partenariat n'aient pas systématiquement fait apparaître de réduction des concentrations de poussières alvéolaires lorsque les systèmes de pulvérisation d'eau étaient utilisés seuls, un constructeur a demandé en 2012 la réalisation d'un essai complémentaire sur un modèle à « tambour humide ». Dans ce modèle, l'eau se trouve à l'intérieur du tambour et est projetée par gravité, au travers de buses, sur la surface de fraisage. D'après cette étude, bien que ce système ait semblé présenter une meilleure efficacité que le système classique de pulvérisation d'eau, les deux procédés ne présentaient pas de différence statistiquement significative [NIOSH 2013d], et le degré de réduction de l'empoussièrement n'était pas suffisant pour prévenir une exposition excessive à la silice cristalline. Sur la base des résultats de l'évaluation du système à tambour humide et des études précédentes sur des machines utilisant uniquement la suppression des poussières par pulvérisation d'eau, le NIOSH a préconisé la conduite d'essais complémentaires sur des machines équipées de systèmes de ventilation, en complément des systèmes de pulvérisation d'eau existants.

Au cours de l'été et de l'automne 2012, le NIOSH et le Partenariat ont commencé à réaliser des essais de terrain sur des raboteuses équipées de systèmes de ventilation développés par chacun des constructeurs. Dans ces essais de terrain, les prélèvements individuels pour la mesure de la silice cristalline alvéolaire dans la zone respiratoire des travailleurs exposés portaient sur toute la durée d'un poste de travail. Les échantillons étaient recueillis dans la zone respiratoire du conducteur et dans celle de la personne au sol, au cours des différentes tâches habituellement effectuées lors du rabotage d'enrobés routiers. L'objectif était d'évaluer l'exposition professionnelle pendant au moins neuf jours sur un minimum de trois chantiers pour chacun des engins équipés par les constructeurs.

En octobre 2012, deux constructeurs avaient terminé les essais de terrain et disposaient de prélèvements individuels correspondant à 21 jours de travail sur 11 chantiers de construction routière [NIOSH 2013b,c]. Sur 42 prélèvements (21 jours, deux ouvriers par jour), les concentrations de silice cristalline alvéolaire étaient inférieures à la valeur limite d’exposition recommandée par le NIOSH (REL = 0,05 mg/m³), et se situaient entre des valeurs inférieures à la limite de détection et 0,024 mg/m³ pour les raboteuses équipées de systèmes bien conçus de lutte contre les poussières.

Dans la construction, un grand nombre d'activités sont associées à une exposition excessive à la silice cristalline [Rappaport et al. 2003] : rejointement, sciage et meulage de béton, utilisation de brise-béton ou de marteaux-perforateurs, sablage, notamment [NIOSH 2000 ; Thorpe et al. 1999 ; Akbar-Khanzadeh et Brillhart 2002 ; Glindmeyer et Hammad 1988]. Il a également été établi que le rabotage de route entraîne des expositions excessives à la silice cristalline alvéolaire [Linch 2002 ; Rappaport et al. 2003 ; Valiante et al. 2004]. Cependant, sur ces trois études consacrées au rabotage de revêtement routier, les données relatives aux paramètres opérationnels et aux mesures techniques de prévention mises en œuvre sur les raboteuses n'étaient pas suffisantes pour qu'il soit possible de déterminer si les expositions excessives étaient dues à l'absence de mesures de prévention efficaces ou à un défaut de maintenance des engins.

Divers engins sont utilisés dans le recyclage des enrobés routiers (recycleuses à froid ou à chaud, raboteuses à froid, systèmes de chauffage et de scarification, notamment) [Public Works 1995]. Le présent document est consacré au rabotage à froid des enrobés. Ce procédé, mis en œuvre dans la réfection des revêtements, utilise un tambour de fraisage rotatif qui permet de retirer la couche de surface détériorée des agrégats d’enrobés (objet de ce document) ou des revêtements en béton à base de ciment Portland [Public Works 1995]. Les principales composantes d’une raboteuse d’enrobés classique d’un mètre de largeur ou plus sont présentées à la Figure 1.

Figure 1. Raboteuse d’enrobés d’un mètre de largeur ou plus (illustration NIOSH)

Aux États-Unis, près de 367 000 travailleurs sont affectés à la construction de routes, de rues ou de ponts [recensement 2007]. Ils utilisent fréquemment des engins de rabotage à froid ou travaillent à proximité de ces engins. Les poussières générées par les raboteuses à froid contiennent souvent de la silice cristalline alvéolaire. Les poussières alvéolaires peuvent être transportées par voie aérienne dans la zone respiratoire des personnes travaillant à proximité des raboteuses.

Les présentes recommandations, applicables aux raboteuses d'enrobés d'un mètre de largeur ou plus, sont le fruit d'une collaboration entre syndicats, professionnels du secteur et institutions. Les constructeurs participants se sont associés au projet de recherche du Partenariat pour réduire les expositions à la silice cristalline alvéolaire et améliorer les conditions de travail dans la construction routière. Les recommandations ci-après sont issues de cette démarche collaborative ; on présentera d'abord les recommandations en matière de ventilation, puis les recommandations relatives à la suppression des poussières par pulvérisation d'eau.

Recommandations relatives à la ventilation sur les raboteuses d’enrobés

Le NIOSH recommande l’utilisation de systèmes de ventilation pour prévenir l’exposition professionnelle à la silice cristalline alvéolaire lors du rabotage d’enrobés routiers. Ces systèmes, associés à la pulvérisation d’eau mise en œuvre pour refroidir les dents de fraisage, permettent de ramener les expositions en deçà de la valeur limite d’exposition de 0,05 mg/m³ recommandée par le NIOSH (valeur REL [NIOSH 2013b,c]).

Les mesures de ventilation conçues pour réduire les expositions à la silice cristalline alvéolaire sur les raboteuses d’enrobés routiers doivent être évaluées dans un environnement contrôlé (atelier ou entrepôt), dans lequel leur efficacité peut être mesurée par des tests au fumigène ou au gaz traceur. Le test au fumigène doit être utilisé comme test qualitatif pour visualiser les schémas d’écoulement de l’air autour du carter du tambour et des convoyeurs de la raboteuse ; il constitue une aide à la préparation des tests au gaz traceur. Le test au gaz traceur doit être utilisé pour la mesure quantitative du débit d’air et de l’efficacité de captage du système de ventilation conçu pour limiter l’émission de silice cristalline alvéolaire dans la zone respiratoire des opérateurs. Les méthodes d’essai au gaz traceur et au fumigène permettant d’évaluer en laboratoire l’efficacité des mesures de ventilation sur les raboteuses d’enrobés sont présentées à l’Annexe A.

Lors de la conception des systèmes de ventilation sur les raboteuses, les principaux aspects à prendre en compte sont les suivants :

• degré d’encoffrement du tambour de fraisage et des convoyeurs
• conception du système de captage (hotte, conduits…)
• débit d’air requis
• robustesse et bruit du système de captage
• mesures de prévention du colmatage du système de captage

Le carter du tambour et les convoyeurs de la raboteuse doivent être conçus pour assurer un encoffrement maximal autour du tambour de fraisage et des bandes transporteuses. La conception idéale serait un tambour de fraisage et des convoyeurs encoffrés à 100%, avec une ouverture unique au sommet du convoyeur secondaire (au point de déversement de l'enrobé recyclé dans le camion benne).

L’élimination des ouvertures dans la conception de ces encoffrements contribue à maintenir la pression d’air négative nécessaire au confinement des poussières de silice. Les études réalisées par le Partenariat ont montré que si le carter du tambour et les convoyeurs sont bien encoffrés, la réduction de l’exposition professionnelle aux poussières n’exige qu’un débit d’extraction d’air de 900 acfm (actual cubic feet per minute, 1530 m³/h) dans la zone du convoyeur primaire et du carter du tambour. Une série d’études par gaz traceur ont permis d’établir l’efficacité de ce débit minimal de 900 acfm (1530 m³/h) [NIOSH 2011c ; 2012 ; 2013a].

Le maintien d’une pression d’air négative dans une enceinte close est une technique couramment utilisée, en ventilation, pour éviter qu’un contaminant ne s’échappe vers les zones environnantes. Pour confiner les poussières de silice, il est important de maintenir une pression d’air négative dans le carter du tambour de la raboteuse. Les nombreuses buses de pulvérisation d’eau au sein du carter du tambour peuvent créer une pression d’air positive dans le carter. En l’absence d’aspiration, l’air chargé de poussières peut s’échapper par les interstices du carter du tambour et polluer les zones voisines, en particulier la zone respiratoire des opérateurs proches de la raboteuse. La rotation du tambour et les enrobés en mouvement génèrent en outre des flux d’air qui peuvent transporter les poussières à l’extérieur. Il importe donc que la surface totale des ouvertures par lesquelles des fuites peuvent se produire depuis le carter du tambour soit aussi faible que possible, tout en restant compatible avec le processus. La ventilation doit extraire suffisamment d’air pour éviter toute pression positive, et établir une différence de pression négative entre le carter du tambour et l’air environnant. L’ouvrage Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design (Ventilation industrielle : recommandations de conception) préconise une pression différentielle négative de 1,0 ± 0,5 mm CE (10 Pa) comme critère de performance pour le confinement de la plupart des procédés industriels [ACGIH 2013b].

Les systèmes de ventilation conçus pour réduire les expositions aux poussières dans des locaux industriels ou sur un équipement se composent généralement d'une hotte, d'un ventilateur, d'un conduit et d'un collecteur de poussières [ACGIH 2013b]. Si le système de ventilation mis en œuvre sur une raboteuse ne comporte pas de collecteur de poussières, les poussières doivent être évacuées vers le haut à vitesse élevée, et la sortie doit être proche du sommet du convoyeur secondaire ou à un autre emplacement distant des opérateurs. Les raboteuses sans collecteur de poussières doivent en outre être conçues pour permettre à l'opérateur d'inactiver temporairement la ventilation quand l'engin progresse face au vent. Cependant, la ventilation doit être remise en marche automatiquement après un arrêt de plus de 60 minutes. Les systèmes de pulvérisation d'eau assurant le refroidissement des dents de fraisage doivent rester en service quelle que soit l'orientation du vent.

La ventilation doit être conçue pour une vitesse minimale de transport dans le conduit permettant d’éviter que les poussières ne se déposent et ne fassent obstacle à l’écoulement. La vitesse minimale recommandée par l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) est de 4 500 ft/min (23m/s) pour les poussières lourdes ou humides [ACGIH 2013b].

Une vitesse de transport appropriée dans le conduit peut ne pas suffire pour éviter le colmatage. Il importe également de prévoir une transition progressive des vitesses d'air entre le conduit et la sortie de la hotte, pour que des particules de grandes dimensions ne puissent pas pénétrer dans le conduit, le colmater ou endommager le ventilateur. Le ventilateur peut faire passer l'air extrait du carter du tambour ou du convoyeur primaire à travers une hotte ou une chambre d'abattage humide de telle sorte que la vitesse de l'air augmente progressivement en amont du conduit. La ventilation doit être conçue pour assurer au minimum la prévention de l'exposition aux particules de silice de taille alvéolaire. Il peut être prudent de prévoir également le captage des particules de poussière inhalables jusqu'à 100 µm de diamètre. Les particules de moins de 10 µm peuvent pénétrer dans la région des poumons où s'effectuent les échanges gazeux, et provoquer une silicose et un cancer [Plog 2002].

Figure 2. Hotte et chambre d’abattage humide sur une raboteuse (illustration NIOSH)

Les spécialistes des aérosols ont élaboré une feuille de calcul qui permet de calculer les vitesses de sédimentation en fonction de la taille des particules de poussières et de divers autres facteurs [Baron et Willeke 2001]. Les constructeurs de raboteuses doivent utiliser les informations sur la vitesse de sédimentation des particules pour concevoir un système assurant une transition progressive de la vitesse de l’air, qui évite la pénétration des particules de grandes dimensions dans le conduit. Il est notamment possible d’orienter une hotte ou une chambre d’abattage humide de telle sorte que l’air soit extrait à la verticale du carter du tambour ou du convoyeur. La figure 2 montre une chambre d’abattage humide carrée conçue pour recueillir les particules de plus grande taille grâce à une augmentation progressive de la vitesse de l’air, avant que les poussières ne pénètrent dans le conduit.

Même avec une chambre d'abattage humide ou une hotte assurant une transition progressive des vitesses d'air, le ventilateur et le conduit doivent être conçus pour supporter un flux d'air chargé de poussières. La robustesse du ventilateur et du conduit doit être évaluée pendant la phase de conception et d'essai du système de ventilation. Il convient de corriger tout défaut de robustesse du ventilateur et du conduit et tout problème de colmatage, avant d'équiper de série toute une flotte de raboteuses.

Recommandations relatives à la pulvérisation d’eau sur les raboteuses d’enrobés

Ces recommandations relatives aux bonnes pratiques en matière de suppression des poussières par pulvérisation d'eau sur les raboteuses d'enrobés s'appuient sur un travail de recherche intensif du Partenariat. Le NIOSH recommande d'utiliser les meilleures techniques disponibles (MTD) pour optimiser la pulvérisation d'eau sur les raboteuses d'enrobés qui ne comportent pas de système de ventilation. La pulvérisation d'eau constitue une méthode efficace et économique de lutte contre les poussières pour un grand nombre d'applications industrielles. Même si l'utilisation de pulvérisateurs d'eau est une technique très simple, il convient d'évaluer une série de facteurs pour identifier la conception la plus efficace dans le cas des raboteuses d'enrobés. La prévention et la suppression des poussières par pulvérisation d'eau sont deux démarches efficaces et facilement applicables lors du rabotage des enrobés routiers. Dans la démarche de prévention, l'eau est pulvérisée sur le revêtement en cours de rabotage afin de prévenir le dégagement/la formation et la mise en suspension des poussières. La suppression des poussières consiste à abattre les poussières présentes dans l'air en pulvérisant de l'eau sur le nuage de poussières et en induisant ainsi la collision, l'agglomération et la chute des particules présentes dans l'air. Une pratique courante et efficace consiste à associer ces deux procédés par voie humide, dans le cadre de la lutte contre les poussières. Toutes les raboteuses d'enrobés routiers étant équipées d'un système de refroidissement à l'eau des dents de fraisage, il est logique d'utiliser également cette eau pour prévenir l'exposition aux poussières alvéolaires.

La principale technique de prévention de l’empoussièrement consiste à humidifier le revêtement routier pendant le rabotage, ce qui augmente le poids des matériaux, des particules fines et des poussières. La mise en suspension des particules de poussière s’en trouve réduite, de même que leur transport par voie aérienne. Les éléments suivants sont déterminants pour une réduction efficace de l’empoussièrement par pulvérisation d’eau : (1) pression et débit d’eau, (2) arrosage approprié, (3) choix judicieux de l’emplacement et de l’orientation des buses, (4) contrôle de la taille des gouttelettes, (5) sélection du meilleur profil de pulvérisation et du meilleur type de buse, (6) maintenance appropriée des buses et de l’équipement de pulvérisation [NIOSH 2010]. Dans la mesure du possible, les réservoirs, pompes, conduites et buses du système de suppression des poussières doivent être fabriqués dans des matériaux anticorrosifs ou résistants à la corrosion. Il faut en outre disposer d’un système de filtration des liquides correctement conçu, en amont de la pulvérisation, afin de limiter la présence de contaminants dans le système et d’éviter le colmatage des buses de pulvérisation. Le document du NIOSH Best Practices for Dust Control in Metal/Nonmetal Mining (Bonnes pratiques de lutte contre l’empoussièrement dans l’extraction de minerais métalliques et non métalliques) fournit des informations plus précises sur la sélection des buses de pulvérisation et les réglages efficaces pour réduire l’empoussièrement sur des engins similaires, équipés de tambours de fraisage, utilisés dans les mines souterraines [NIOSH 2010].

Pendant la phase initiale de retrait du revêtement routier, il est primordial d’assurer une pulvérisation d’eau suffisante pour que les particules de poussière adhèrent aux matériaux retirés. Pour que le système soit efficace, la pulvérisation doit par ailleurs être uniforme. La réduction de l’empoussièrement peut être obtenue en pulvérisant de l’eau sur le matériau en cours de fraisage, ce qui a pour effet de mélanger mécaniquement le fraisat et l’eau et permet un mouillage uniforme [NIOSH 2011d]. La pulvérisation d’eau sert à la fois au refroidissement des dents du tambour de fraisage et à la suppression des poussières. La Figure 3 représente les buses de pulvérisation d’eau sur les dents d’un tambour de fraisage. Par souci d’économie d’eau, il est conseillé d’activer la pulvérisation uniquement lors du rabotage. Il est en outre recommandé d’installer sur chaque engin des débitmètres d’eau et des jauges de pression permettant de contrôler visuellement que le système de pulvérisation d’eau fonctionne dans la plage de valeurs prévue.

Figure 3. Refroidissement des dents par arrosage du tambour de fraisage. L'eau est ensuite mélangée au fraisat au fur et à mesure du rabotage (photographie NIOSH).

Application de la pulvérisation d’eau – Études de cas

En coopération avec la NAPA, les entreprises utilisatrices et les constructeurs, le NIOSH a évalué l'efficacité des modifications apportées aux systèmes de pulvérisation d'eau sur plusieurs chantiers lors du rabotage de revêtements routiers. Les niveaux de poussières alvéolaires ont été mesurés à plusieurs emplacements autour de la raboteuse, afin d'évaluer les émissions de poussières au niveau du carter de l'outil de fraisage et des zones de transfert du convoyeur primaire. Pour chaque étude de cas, les rapports techniques décrivent la méthode d'échantillonnage utilisée et les conditions spécifiques des tests sur chaque site. Les modifications apportées aux systèmes de pulvérisation d'eau n'ont pas toutes été bénéfiques, mais une réduction mesurable des dégagements de poussières a été obtenue dans bon nombre de configurations. Les études de cas résumées ci-dessous illustrent les modifications apportées et les bénéfices mesurés.

Étude de cas A

Le niveau initial de poussières sur la raboteuse a été déterminé avec le système de pulvérisation d'eau habituellement utilisé. Ce système comportait 18 pulvérisateurs à jet plat (buses) situés derrière le tambour de fraisage, cinq pulvérisateurs à jet plat à l'avant du tambour et plusieurs pulvérisateurs au point de transfert en sortie du convoyeur primaire. La pompe à eau sur la raboteuse était réglable jusqu'à un débit nominal maximal de 15 gallons par minute (gpm) (57 L par minute) à 200 psi (13,78 bar). Cependant, le débit couramment utilisé pendant le rabotage était de 6 gpm(23 L/min) à 35 psi (2,41 bar).

Des ajustements ont été effectués sur la pompe pour augmenter la pression de l’eau de 35 à 70 psi (4,8 bar) avec une augmentation correspondante du débit d’eau de 23 L/min à 45 L/min. La Figure 4 présente le débitmètre de type courant et la jauge de pression qui ont été installés et utilisés pour quantifier les changements apportés à la pulvérisation d’eau pendant les essais. Les mesures provenant de sept points d’échantillonnage des poussières autour de l’engin ont montré une réduction de 50 % des poussières alvéolaires (de 1 mg/m³ à 0,5 mg/m³ de moyenne géométrique), obtenue simplement en ajustant le réglage de la pompe à eau de 35 à 70 psi depuis le poste de commande de l’opérateur, sans aucun changement ni ajout au niveau des buses de pulvérisation existantes [NIOSH 2007a]. Les concentrations de silice cristalline alvéolaire dans les échantillons d’air prélevés dans la zone respiratoire des opérateurs se situaient entre des valeurs inférieures à la limite de détection et 0,170 mg/m³ pendant la durée du test [NIOSH 2007a].

Figure 4. Débitmètre (à gauche) et jauge de pression (à droite) utilisés lors des études sur les engins de rabotage des revêtements (photo NIOSH)

Étude de cas B

Comme dans l’étude de cas A, le débit d’eau sur la raboteuse pouvait être ajusté par l’opérateur par simple modification du débit nominal de la pompe à eau. Dans cette étude, l’augmentation du débit d’eau de 47 L/min à 71 L/min a entraîné une réduction de près de 41% des poussières alvéolaires (de 0,328 mg/m³ à 0,193 mg/m³ de moyenne géométrique) sur 10 points de prélèvement clés autour de l’engin [NIOSH 2009b]. Là encore, ces réductions de poussières ont été obtenues sans apporter de changement au système de pulvérisation d’eau existant, hormis l’augmentation du débit nominal de la pompe à eau.

Étude de cas C

Dans cette étude de cas, le système de pulvérisation d’eau se composait initialement de 16 buses de pulvérisation d’eau au total, situées à l’avant et à l’arrière du carter de fraisage ainsi qu’en sortie du convoyeur primaire. Le débit total d’eau de ces buses était de 85 L/min à 1,38 bar. Dans le système de pulvérisation modifié, 14 buses au total ont été utilisées pour un débit de 81 L/min à 1,38 bar. Dans cette configuration, la quantité d’eau n’a pas augmenté, mais la répartition de l’eau a été modifiée, avec des changements d’emplacement et d’orientation des buses de pulvérisation, ce qui a amélioré l’efficacité du système. Ainsi, des buses ont été placées à l’avant du carter de fraisage pour évacuer l’eau à contre-courant du flux de matières, les pulvérisations en partie frontale haute du carter ont été supprimées et des pulvérisations ont été ajoutées dans la zone de transfert du convoyeur primaire. Les niveaux de poussières alvéolaires mesurés, après modification du système de pulvérisation, à six emplacements clés sur l’engin ont montré une réduction moyenne de l’empoussièrement de près de 43% (de 0,72 mg/m³ à 0,41 mg/m³ de moyenne géométrique) par rapport aux niveaux initiaux [NIOSH 2011d].

Le Partenariat a considéré que la configuration de l'étude de cas C était la plus efficace parmi celles qui ont été évaluées sur un nouvel engin de rabotage d'enrobés, et les schémas techniques correspondants sont présentés aux figures 5 à 7. Cependant, les constructeurs ont toute latitude pour améliorer encore les mesures de réduction de l'empoussièrement par pulvérisation d'eau, si les essais portant sur des solutions techniques nouvelles le justifient.

Études du tambour humide

Outre les différentes configurations des dispositifs de pulvérisation d’eau, le NIOSH et le Partenariat ont évalué la technologie dite « du tambour humide ». Cette méthode consiste à introduire l’eau à l’intérieur du tambour de fraisage et à utiliser la projection d’eau par gravité, à travers des buses, dans le carter du tambour pour prévenir l’émission de poussières dans la zone de fraisage. Les niveaux d’empoussièrement obtenus par cette technique ont été comparés à ceux générés par le système d’origine, composé de dispositifs de pulvérisation situés le long de la partie arrière du tambour de fraisage et dans les zones de transfert du convoyeur primaire et du convoyeur secondaire. La technologie du tambour humide a été évaluée sur deux chantiers de rabotage. Sur le premier, l’utilisation du tambour humide a entraîné une réduction de l’empoussièrement de 32% aux points de prélèvement les plus bas et de 59% au niveau de l’opérateur [NIOSH 2011c]. Sur le second site, les réductions moyennes étaient de 37% aux points d’échantillonnage les plus bas et de 27% au niveau de l’opérateur [NIOSH 2013d]. Cependant, la dispersion des résultats était telle sur le second site que les réductions n’étaient pas statistiquement significatives. Les concentrations de silice cristalline alvéolaire dans les échantillons d’air de la zone respiratoire des personnes exposées se situaient entre 0,028 mg/m³ et 0,085 mg/m³ sur le second site de test du tambour humide [NIOSH 2013d].

Un problème de répartition de l'eau sortant du tambour a été observé avec la technologie du tambour humide. Sur chaussée horizontale, l'eau s'évacuait du tambour de manière uniforme sur toute la largeur de rabotage, mais lorsque la chaussée était en dévers, l'eau s'évacuait du côté le plus bas du tambour de fraisage, tandis que la chaussée du côté haut du tambour restait sèche. L'ajout de déflecteurs à l'intérieur du tambour pourrait permettre d'améliorer les performances de la technologie du tambour humide en assurant une répartition uniforme de l'eau dans toutes les parties du tambour.