Bien qu’il soit bien connu dans l’industrie du marquage routier que les temps de séchage de la peinture peuvent varier en fonction des conditions environnementales, comme l’humidité relative et la vitesse du vent, les chercheurs de PPG ont identifié le principal facteur qui détermine la vitesse de séchage des différents types de peintures à base d’eau : la température de la surface de la chaussée. L’entreprise a évalué plus de 160 scénarios afin d’offrir aux entrepreneurs une meilleure compréhension des variables qui influencent les temps de séchage et, par conséquent, leurs opérations de marquage routier. Ces données permettent d’estimer plus précisément le temps de séchage sans transfert de peinture (« no-track »), réduisant ainsi le risque que la peinture fraîche adhère aux pneus des véhicules en fonction des conditions présentes au moment de l’application. Elles peuvent également contribuer à déterminer le niveau de contrôle de la circulation requis pendant les travaux. À la clé : une réduction du temps d’exécution, des coûts, des reprises de travaux et des plaintes de la part des usagers de la route.
Observer le séchage de la peinture
La peinture de marquage routier à base d’eau sèche en deux étapes. Lors de la première étape, l’eau s’évapore, ce qui permet à la peinture d’atteindre un état de non-transfert (« no-pickup ») à mesure que la surface sèche. Au cours de la seconde étape, l’émulsion coalesce une fois que toute l’eau résiduelle s’est évaporée, formant ainsi un film durable.
Bien que les conditions environnementales influencent les deux étapes du séchage, leur effet est particulièrement important durant la première étape. Les connaissances courantes dans l’industrie reconnaissent depuis longtemps que la température de l’air, la vitesse du vent et l’humidité relative sont des facteurs déterminants du temps de séchage. En revanche, le type de peinture et la température de la surface de la chaussée sont parfois sous-estimés.
Les chercheurs de PPG ont réalisé une série d’essais statistiques hautement contrôlés afin de mesurer l’influence de chacun des cinq paramètres, individuellement et en combinaison. Les essais ont porté sur sept peintures jaunes sans billes de verre : deux peintures à haut pouvoir garnissant (high-build), deux peintures Extended Season et trois peintures à séchage rapide.
Plus de 160 combinaisons de variables ont été évaluées conformément à la norme ASTM D711, qui régit la détermination des temps de séchage. La peinture a été appliquée sur un substrat métallique à une épaisseur de 15 mils (0,38 mm), tandis que la température du substrat était contrôlée à l’aide d’une plaque chauffante.
L’humidité relative et la température de l’air étaient régulées dans une chambre environnementale accessible, tandis que la vitesse de l’air était contrôlée dans une chambre en plastique à l’aide de ventilateurs et d’un potentiomètre.
La température de la chaussée s’impose comme le facteur déterminant
Les données recueillies au cours de cette vaste série d’essais ont démontré que la température de la surface de la chaussée est le principal facteur influençant le temps de séchage de la peinture. Son impact est près de deux fois plus important que celui du deuxième facteur en importance, soit la vitesse de l’air, et près de cinq fois supérieur à celui de l’humidité relative.
Les essais ont également mis en évidence une forte interaction entre la vitesse de l’air et la température de la chaussée, ce qui signifie que l’effet de la vitesse de l’air varie en fonction de la température de la surface. De la même façon, une interaction importante a été observée entre l’humidité relative et la température de la chaussée.
Le type de peinture utilisé a eu une incidence limitée sur le temps de séchage. Les peintures à séchage rapide se sont révélées légèrement plus performantes que les peintures Extended Season et à haut pouvoir garnissant (high-build). La température de l’air, prise isolément, a présenté une faible influence statistique sur le temps de séchage, même si elle contribue indirectement à faire varier la température de la chaussée sur le terrain.
À partir des données recueillies, les chercheurs ont pu établir un modèle permettant de prédire les temps de séchage en laboratoire selon différentes conditions environnementales. Par exemple, un temps de séchage cible de 8,7 minutes peut être obtenu dans les conditions suivantes :
- Température de la surface : 85 °F (29,4 °C) (l’effet semble se stabiliser au-delà de 100 °F
- Humidité relative : 60 %
- Vitesse de l’air : 0,5 mi/h (0,8 km/h)
- Température de l’air : 75 °F (23,9 °C)
Le modèle statistique utilisé pour analyser les résultats des essais a obtenu un coefficient de détermination (R²) de 0,90, ce qui témoigne d’un très haut niveau de précision et d’une excellente concordance entre les prédictions du modèle et les données expérimentales observées.
Répercussions pratiques
Les connaissances acquises grâce à l'étude peuvent aider les entrepreneurs en marquage routier à mieux planifier l'horaire de leurs travaux ainsi que l'étendue de la gestion de la circulation.
Étant donné que la température de la surface de la route augmente tout au long de la journée, commencer les travaux plus tard pourrait réduire les temps de séchage. Si cela n'est pas réalisable, les entrepreneurs ont désormais la prévoyance de planifier des temps de séchage plus longs et une gestion de la circulation prolongée lorsque la surface de la chaussée est plus froide. C'est également le cas pour les portions de route ombragées par des viaducs et d'autres obstacles qui empêchent le soleil de réchauffer la surface. Il en va de même pour les journées nuageuses.
Avec l'augmentation du débit journalier moyen de la circulation, davantage de projets doivent être réalisés de nuit. Les températures de la route peuvent chuter et l'humidité relative peut augmenter considérablement entre le début de la nuit et le lever du soleil. Cette combinaison de baisse des températures de surface et de hausse de l'humidité entraîne un allongement des temps de séchage. À mesure que ces conditions évoluent au cours de la nuit, la durée de la gestion de la circulation nécessaire pour protéger le marquage au sol s'allonge.
Au-delà d'un meilleur contrôle des projets, les données de l'étude peuvent appuyer d'autres changements pour l'industrie. Par exemple, l'utilisation d'équipement pour chauffer la route juste avant le traçage augmenterait la température de la surface et permettrait potentiellement un séchage plus rapide.
Un moment eurêka
L'examen plus approfondi des conditions qui influencent les temps de séchage de la peinture à base d'eau a provoqué un véritable « moment eurêka » pour l'industrie du marquage routier. Le bon sens a toujours pointé vers la température de l'air, mais les données démontrent désormais à quel point la température de la surface est un facteur critique.
Forts de ces nouvelles connaissances, les entrepreneurs disposent d'un outil supplémentaire pour les aider à réaliser des opérations de traçage plus efficaces et plus rentables — et ils n'ont pas besoin de chercher sous la surface pour le trouver.