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Initiation à la VH

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L’eau liquide à la surface

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publié le 6 avril 2005 (modifié le 23 mars 2006)

Les diverses sources de mouillage de la surface

Hors précipitation, les mécanismes de mouillage de la surface de la chaussée sont liés à la variation de la température de surface.

- L’effet d’un fondant

Sans précipitation, le mouillage le plus fréquent est le résultat de la capacité du sel à absorber l’humidité de l’air (son hygroscopicité).

Le chlorure de sodium est un produit hygroscopique. Si l’humidité relative de l’air (U) est supérieure à 75 %, le sel absorbe de la vapeur d’eau de l’atmosphère et la chaussée devient humide salée . Si l’humidité relative de l’air est inférieure à 75 %, le sel libère l’eau qu’il contient, recristallise et la chaussée devient sèche salée .

Cette limite est plus précise si l’on compare directement Ts à Td.

Autour de 0 °C, on estime que :

  • la chaussée salée s’humidifie dès que Ts < Td + 4 °C ;
  • la chaussée humide salée s’assèche lorsque Td + 3 °C < Ts.

Ce comportement est encore plus marqué après un épandage de chlorure de calcium puisque son humidité relative d’équilibre est de 50 %.

- La condensation liquide à la surface

La vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère vient se condenser sur une surface refroidie en dessous de la température du point de rosée de l’air (Ts < Td).

Plus l’écart entre Ts et Td est important, plus la quantité d’eau condensée est importante.

La chaussée est aussi mouillée par les précipitations météorologiques.

- Les précipitations atmosphériques liquides

Les précipitations mouillent la surface de la chaussée et l’état de mouillage évolue rapidement.

La quantité d’eau à la surface dépend de l’intensité de la précipitation (exprimée en mm.h-1) et de l’écoulement superficiel. La chaussée passe par différents stades de mouillage au fur et à mesure de la précipitation.

- La précipitation de brouillard

Le brouillard routier est une suspension de très fines gouttelettes d’eau provenant de la condensation dans les basses couches de l’atmosphère qui réduit la visibilité horizontale, mesurée à 1,20 m au-dessus de la chaussée, à moins de 400 m.

On distingue différentes classes de brouillard routier en fonction de leur densité et donc la baisse de visibilité qu’ils provoquent.

La visibilité horizontale donne une bonne approximation de la densité du brouillard (nombre de gouttelettes par m3 d’air et taille de ces gouttelettes).

Rappel : la précipitation de brouillard est un phénomène rare qui nécessite une épaisseur verticale de plusieurs centaines de mètres.

 Distance de visibilité 

  Technologie de visibilité 

> 400 m
normale
200 à 400 m
réduite
50 à 200 m
très réduite
< 50 m
nulle

L’état de mouillage d’un revêtement routier

A quantité d’eau interceptée égale, des surfaces routières peuvent présenter des aspects très différents en fonction principalement de leur porosité et de leur macrotexture.

Plus un revêtement est ouvert, plus l’estimation de la quantité d’eau à la surface est difficile ainsi que l’estimation des risques qu’elle occasionne.

L’épaisseur d’un film d’eau est mesurée sur une surface plane.

Équivalence en poids d’eau par unité de surface :
1 mm d’eau = 1 000 g d’eau par m2.

En fait, « l’épaisseur vraie » du film d’eau n’existe pas car elle est fortement influencée par la texture du revêtement.

Chaussée humide : changement de couleur, aspect mat, absence de projection.
Chaussée mouillée : aspect plus brillant, projections derrière les roues des véhicules.
Chaussée ruisselante : écoulement apparent dans le profil. ; pour un revêtement suffisamment fermé voici des ordres de grandeur de quantité d’eau en grammes par mètre carré :
 -sec = 0
 -humide = 30-200
 -mouillé = 200-500
 -ruisselante = selon macrorugosité.

Le séchage de la surface routière

L’eau à la surface de la chaussée s’évapore lorsque la température de la surface est supérieure à la température du point de rosée de l’air ambiant.

L’évaporation normale sans brassage conduit à la consommation de chaleur latente d’évaporation à proximité de la surface (2 500 J.g-1). Ce processus entraîne un abaissement de la température de surface (exemple de l’éther sur la peau qui procure une sensation de froid).

Cette évaporation est accélérée par la convection forcée. Dans ce cas, le brassage apporte l’énergie nécessaire et limite le refroidissement de la surface.

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