LE CIMENT ET LE BÉTON
Le ciment
Le ciment est utilisé dans le bâtiment et les travaux publics pour lier des matériaux durs. Il se présente sous l’aspect d’une poudre fine provenant du broyage du clinker, matière obtenue par la calcination à haute température d’un mélange de matériaux argileux et calcaires. Lorsqu’on y incorpore de l’eau, le ciment se transforme en une boue qui durcit progressivement jusqu’à pétrification complète. On peut le mélanger avec du sable pour obtenir du mortier, ou avec du sable et du gravier pour obtenir du béton.
Les ciments se répartissent en deux catégories: ciments naturels et ciments artificiels. Les premiers sont tirés de matériaux naturels dont la structure s’apparente à celle du ciment et qu’il suffit de calciner et de broyer pour les transformer en poudre de ciment hydraulique. Quant aux ciments artificiels, il en existe des variétés multiples dont le nombre va croissant; chacune d’elles diffère des autres par sa composition et sa structure mécanique, ses qualités propres et ses applications. On peut distinguer deux grandes classes de ciments artificiels: les ciments Portland (du nom de la ville de Portland en Grande-Bretagne) et les alumineux.
La production
Le ciment Portland, qui occupe de loin la première place dans la production mondiale, est obtenu par un procédé illustré à la figure 93.16, et qui comporte deux phases: la préparation du clinker et son broyage. Les matières premières qui entrent dans la composition du clinker sont calcaires, comme la pierre à chaux, et argileuses, comme la marne. Elles sont mélangées et broyées par voie sèche ou humide. Le mélange pulvérulent est ensuite calciné dans des fours (qui peuvent être verticaux ou inclinés et rotatifs, à une température de l’ordre de 1 400 à 1 450 °C). A la sortie du four, le clinker passe dans un refroidisseur qui en abaisse rapidement la température pour éviter la transformation du silicate tricalcique, principal composant du ciment Portland, en silicate bicalcique et en oxyde de calcium.
Figure 93.16 Fabrication du ciment
Les masses de clinker refroidi sont souvent additionnées de gypse et de divers adjuvants qui déterminent le temps de prise et d’autres propriétés du ciment fini. On peut de la sorte varier la gamme des ciments en Portland normal, ciment prompt, ciment hydraulique, ciment au laitier, ciment à la pouzzolane, ciment hydrophobe, ciment de marine, ciment pour forages au pétrole ou au gaz, pour routes et barrages, ciment d’expansion, ciment au magnésium, etc. Le clinker est finalement broyé, tamisé et emmagasiné en silo avant l’ensachage et l’expédition. Voici la composition chimique du Portland normal:
• oxyde de calcium: 60-70%; • silice totale (y compris 5% au maximum de silice libre): 19-24%; • oxyde d’aluminium: 4-7%; • oxyde ferrique: 2-6%; • oxyde de magnésium: moins de 5%.
Les ciments alumineux donnent des mortiers et des bétons de très grande résistance initiale. Ils sont formés par le mélange de pierre à chaux et d’argile à haute teneur en oxyde d’aluminium (sans adjuvants d’expansion) dont la température de cuisson avoisine 1 400 °C. Leur composition chimique est à peu près la suivante:
• oxyde d’aluminium: 50%; • oxyde de calcium: 40%; • oxyde ferrique: 6%; • dioxyde de silicium: 4%.
Les économies d’énergie ont entraîné une augmentation de la production de ciments naturels, notamment de ceux qui contiennent du tuf d’origine volcanique. Si besoin est, les ciments naturels sont calcinés à 1 200 °C, et non pas à 1 400-1 450 °C comme c’est le cas pour le ciment Portland. Le tuf peut contenir de 70 à 80% de silice libre amorphe et de 5 à 10% de quartz. La calcination transforme partiellement la silice amorphe en tridymite et en cristobalite.
Les applications
En modifiant le procédé de production ou en introduisant divers additifs, on peut obtenir, avec une même variété de ciment, des qualités différentes de béton (normal, argileux, bitumineux, asphalte-goudron, à prise rapide, porophore, hydrophobe, microporeux, armé, précontraint, centrifugé, etc.).
Les risques
Dans les carrières d’extraction de l’argile, de la pierre à chaux et du gypse, le personnel est exposé aux intempéries, aux poussières de forage et de concassage, aux explosions et aux éboulements de roche ou de terre. Des accidents de circulation sont également à déplorer lors du transport des produits vers les cimenteries.
Le risque majeur de la préparation du ciment est la poussière. On a mesuré, dans les carrières et les cimenteries, des concentrations allant de 26 à 114 mg/m3. Aux différentes étapes du pro-cédé de fabrication, les teneurs ci-après ont été rapportées: extraction de l’argile, 41,4 mg/m3; concassage et broyage des matières premières, 80 mg/m3; criblage, 384 mg/m3; broyage du clinker, 140 mg/m3; ensachage du ciment, 257 mg/m3; chargement, etc., 179 mg/m3. Dans les cimenteries modernes utilisant la voie humide, les pics de concentration sont de 15 à 20 mg de poussière/m3 d’air. Le niveau de pollution aux alentours des cimenteries ne représente plus que 5 à 10% de ce qu’il était autrefois, grâce à l’utilisation généralisée de filtres électrostatiques. La teneur des poussières en silice libre diffère selon qu’il s’agit de la matière première (l’argile peut contenir du quartz finement divisé et l’on peut y adjoindre du sable), du clinker ou du ciment, dont la silice libre aura normalement été éliminée en totalité.
Parmi les autres risques propres aux cimenteries, il faut citer les hautes températures ambiantes, notamment au voisinage des portes et des plates-formes des fours, la chaleur rayonnante et les niveaux élevés de bruit (120 dBA) près des broyeurs à boulets. Des concentrations d’oxyde de carbone allant de simples traces à 50 ppm ont été mesurées à proximité des fours à chaux.
Les états pathologiques propres aux travailleurs cimentiers sont les affections de l’appareil respiratoire, les troubles digestifs, les maladies de peau, les atteintes rhumatismales ou nerveuses, les troubles de l’audition et ceux de la vision.
✓ Les affections de l’appareil respiratoire
C’est la catégorie la plus importante des maladies professionnelles rencontrées dans l’industrie du ciment que l’on peut imputer à l’inhalation des poussières en suspension dans l’air et aux conditions macroclimatiques et microclimatiques du milieu de travail. L’affection la plus fréquente est la bronchite chronique, souvent associée à l’emphysème.
Le ciment Portland ordinaire ne provoque pas de silicose, car il ne contient pas de silice libre. Pourtant, les travailleurs des cimenteries peuvent être exposés à des matières premières dont la teneur en silice libre varie considérablement. Les ciments acido-résistants utilisés pour les plaques réfractaires, les briques et les parpaings contiennent une proportion élevée de silice libre, et l’exposition à ces composants peut engendrer des risques de silicose.
La pneumoconiose du ciment a été décrite comme une fibrose réticulaire de caractère bénin, qui apparaît après une exposition prolongée et évolue très lentement. Pourtant, on a également observé quelques cas de pneumoconioses malignes, probablement imputables à une exposition à des matériaux autres que le ciment Portland.
Certains ciments contiennent également de la diatomite et du tuf à diatomées en quantités variables. Si on chauffe la diatomite, sa toxicité augmente du fait de la transformation de la silice amorphe en cristobalite, substance cristalline encore plus pathogène que le quartz. La pneumoconiose du ciment peut aussi être compliquée de tuberculose.
✓ Les troubles digestifs
Un nombre apparemment élevé d’ulcères gastro-duodénaux ont été observés dans l’industrie du ciment. Une étude menée sur 269 travailleurs a révélé 13 cas d’ulcère gastro-duodénal (4,8%). On a pu induire des ulcères gastriques chez le cobaye et le chien en plaçant leur nourriture sur de la poussière de ciment. Une autre étude menée dans une cimenterie a pourtant montré que le taux d’absentéisme lié à des ulcères gastro-duodénaux est relativement faible (1,48 à 2,69%). Les ulcères passant par une phase aiguë plusieurs fois par an, ces chiffres ne sont pas excessifs si on les compare à ceux relevés dans d’autres branches d’activité.
✓ Les maladies de la peau
Les maladies de la peau sont largement documentées; on considère qu’elles représentent environ 25% au moins de l’ensemble des maladies professionnelles. Diverses formes ont été observées, dont des inclusions cutanées, des érosions péri-unguéales, des eczémas diffus et des infections cutanées (furoncles, abcès et panaris). Celles-ci sont toutefois plus fréquentes chez les travailleurs qui utilisent le ciment (chez les maçons, par exemple) que chez ceux qui sont employés dans les cimenteries.
Dès 1947, il a été suggéré que l’eczéma du ciment était peut-être dû à la présence dans le ciment de chrome hexavalent (décelé par le test de solution de chrome). Les sels de chrome pénètrent probablement dans les ulcérations cutanées, se combinent avec des protéines et induisent une sensibilisation de nature allergique. Les matières premières entrant dans la composition du ciment ne contiennent généralement pas de chrome; la présence de chrome dans le ciment peut provenir d’une roche volcanique, de l’abrasion du revêtement réfractaire du four, des boulets d’acier utilisés dans le broyage et des divers outils servant au concassage et au broyage des matières premières et du clinker. La sensibilisation au chrome est parfois la cause majeure de la sensibilité au nickel et au cobalt. La forte alcalinité du ciment est considérée comme un facteur important des dermites du ciment.
✓ Les atteintes rhumatismales et nerveuses
Les changements fréquents des conditions macroclimatiques et microclimatiques rencontrées dans l’industrie du ciment sont souvent associés à l’apparition de divers troubles de l’appareil locomoteur (arthrite, rhumatismes, spondylites et diverses douleurs musculaires) et du système nerveux périphérique (douleurs dorsales, névralgies et radiculites des nerfs sciatiques).
✓ Les troubles de l’audition et de la vision
On a rapporté quelques cas d’hypoacousie par lésion cochléaire chez les travailleurs des cimenteries. La principale maladie des yeux observée est la conjonctivite, qu’un traitement médical ambulatoire suffit généralement à soigner.
✓ Les accidents
Les accidents survenant dans les carrières sont dus la plupart du temps à des chutes de terre ou de roche ou se produisent pendant le transport. Dans les cimenteries, les principaux accidents sont des contusions, des coupures ou des écorchures occasionnées lors des opérations de manutention.
Les mesures préventives
La prévention des risques engendrés par les poussières dans l’industrie du ciment passe par une bonne connaissance de la composition (et notamment de la teneur en silice libre) de tous les matériaux utilisés. Il importe de connaître la composition exacte des nouvelles variétés de ciment mises en œuvre.
Dans les carrières, les excavatrices devraient être équipées de cabines fermées et d’un système de ventilation assurant une arrivée d’air pur; des mesures de lutte contre les poussières devraient être mises en œuvre pendant les opérations de forage et de concassage. Pour éliminer le risque d’intoxication par l’oxyde de carbone et les oxydes d’azote libérés lors des tirs de mines, on s’assurera que les travailleurs s’éloignent avant la mise à feu et ne reviennent sur les lieux qu’après que les fumées se sont dissipées.
Dans les cimenteries, toutes les opérations produisant de la poussière (broyage, criblage, transport par convoyeurs à bande) devraient être placées sous carter ou sous aspiration localisée. Des précautions spéciales devraient être prises aux points de transbordement des produits. Une ventilation énergique est également indispensable aux plates-formes de refroidissement du clinker, aux postes de broyage et aux installations d’ensachage du ciment.
Dans la lutte contre les poussières, le problème le plus délicat est celui des conduits du four à clinker, qui sont généralement équipés de filtres électrostatiques précédés d’un sac à manche ou d’autres filtres. Les filtres électrostatiques peuvent également être utilisés pour le criblage et l’ensachage; ils devraient dans ce cas être associés à d’autres méthodes de dépoussiérage.
Les zones de travail dont la température est élevée devraient être équipées d’arrivées d’air frais et le personnel protégé par des écrans thermiques. Les réparations des fours ne devraient être entreprises que lorsque ceux-ci sont suffisamment refroidis; elles devraient être effectuées par des travailleurs jeunes et en bonne santé soumis à un suivi médical pour contrôler leur rythme cardiaque, leur fonction respiratoire et leur sudation et éviter le risque de choc thermique. Le cas échéant, des boissons salées devraient être mises à disposition.
Parmi les mesures préventives des maladies de peau, on peut citer la possibilité de prendre un bain ou une douche et l’application de crèmes barrière. Des traitements de désensibilisation existent en cas d’eczéma: après l’arrêt complet de l’exposition au ciment pendant trois à six mois pour permettre la cicatrisation, on peut appliquer deux à trois fois par semaine, pendant cinq minutes, deux gouttes d’une solution aqueuse à 1 pour 10 000 de dichromate de potassium. En l’absence de réaction localisée ou diffuse, le temps de contact pourra généralement aller jusqu’à quinze minutes, après quoi le dosage de la solution pourra être augmenté. On peut appliquer la même méthode en cas de sensibilité au cobalt, au nickel ou au manganèse. On a observé que la dermite au chrome — et même l’intoxication chronique — peuvent être prévenues et traitées par l’acide ascorbique. Le mécanisme d’inactivation du chrome hexavalent par l’acide ascorbique consiste à le réduire en chrome trivalent, de faible toxicité, avec formation complexe des espèces trivalentes.
Les ouvrages en béton ou en béton armé
Le béton s’obtient en mélangeant des agrégats comme le gravier et le sable à du ciment et de l’eau dans des bétonnières de diverses capacités installées sur le chantier. Il sera cependant parfois plus économique de faire livrer du béton prêt à l’emploi par des camions-malaxeurs spéciaux.
Des grues à tour, des élévateurs ou des blondins transportent le béton prêt à l’emploi dans des bennes, de la bétonnière ou du silo jusqu’aux emplacements fixés. En raison de la taille et de la hauteur de certains ouvrages, on utilise parfois des pompes à béton capables d’amener le béton jusqu’à 100 m de hauteur; leur débit est bien supérieur à celui des grues ou autres engins. Les camions-malaxeurs utilisés pour le transport du béton prêt à l’emploi sont fréquemment équipés d’un dispositif permettant d’amener directement le béton vers la pompe sans passer par un silo.
Les coffrages
Les méthodes et matériaux de coffrage ont suivi l’évolution technique autorisée par l’introduction d’engins de levage de grande portée; il n’est plus nécessaire aujourd’hui de monter les éléments de coffrage in situ.
Des parois de moulage de grandes dimensions (appelées banches) sont à présent utilisées pour réaliser les éléments porteurs et les cloisons des grands bâtiments résidentiels et industriels. Elles sont mises en place et retirées par des grues une fois que le béton a pris.
Pour réaliser des structures horizontales en béton armé (des dalles, par exemple), on utilise des tables de coffrage formées d’éléments en acier portés par des vérins. Une fois que le béton a pris, la table est abaissée au moyen de vérins mécaniques ou hydrauliques.
On utilise des coffrages glissants ou grimpants lorsqu’il s’agit de construire des ouvrages d’une certaine importance et, notamment, des structures élevées (piles de ponts, barrages, silos, etc.). La hauteur de ces coffrages peut varier de 2 à 4 m en général. Les coffrages glissants sont relevés au fur et à mesure de la mise en place et de la prise du béton qui se poursuivent sans interruption.
Les coffrages grimpants diffèrent des coffrages glissants en ce qu’ils sont ancrés dans le béton par des manchons filetés. Dès que le béton coulé a atteint la résistance voulue, les vis d’ancrage sont desserrées et le coffrage est relevé à la hauteur de la section suivante à bétonner.
D’autres types de coffrage mobiles spéciaux sont utilisés pour la réalisation de structures porteuses telles que les tabliers de ponts.
Les éléments préfabriqués
Les techniques de construction des grands immeubles d’habitation, des ponts et des tunnels ont été encore rationalisées par la production d’éléments préfabriqués comme les dalles de sol, les murs, les poutres de pont, etc., dans une usine spécialisée ou près du chantier de construction. Les éléments préfabriqués, assemblés sur le site, suppriment la construction, le déplacement et le démontage de coffrages et d’échafaudages complexes, ce qui permet d’éliminer dans une large mesure le danger du travail en hauteur.
Les armatures
Les armatures sont généralement livrées sur le chantier découpées et pliées suivant les plans de ferraillage. C’est seulement lorsque les éléments de béton sont préfabriqués sur le chantier ou à l’usine que les tiges d’armature sont attachées ou soudées ensemble pour former des cages ou des lits d’armature que l’on introduit dans les coffrages avant de couler le béton.
La prévention des accidents
Si la mécanisation et la rationalisation ont éliminé de nombreux risques traditionnels sur les chantiers de construction, elles en ont également introduit de nouveaux. Ainsi, le nombre d’accidents mortels consécutifs à des chutes de hauteur a considérablement diminué grâce à la généralisation des mesures de prévention, à l’adoption de méthodes nouvelles et à une surveillance plus rigoureuse des travaux. A titre d’exemple, les plates-formes de travail et leurs garde-corps ne sont montés qu’une seule fois et déplacés en même temps que le coffrage roulant auquel ils sont fixés, alors qu’avec les coffrages traditionnels les garde-corps étaient souvent inexistants. D’un autre côté, les risques mécaniques et les risques électriques sont plus fréquents, tandis que de nombreux produits d’étanchéité, de conservation, d’assemblage (adhésifs) et d’entretien ne sont pas sans danger pour la santé.
Quelques mesures importantes de prévention des accidents à observer lors des différentes opérations sont exposées ci-après.
✓ Le malaxage du béton
Le béton étant très souvent fabriqué dans une machine, il importe de porter une attention particulière à la conception et à l’implantation des organes de manœuvre et du skip d’alimentation de la cuve de malaxage. Il peut arriver, lors du nettoyage d’une bétonnière, qu’un levier soit inopinément déplacé, provoquant la mise en mouvement intempestive de la cuve ou de la benne et un accident. Les commandes devraient être protégées et disposées de façon à éviter toute confusion; le cas échéant, elles seront munies d’un dispositif de verrouillage. On veillera à ce que les travailleurs employés au nettoyage des fosses situées à la base des voies d’alimentation ne puissent être blessés par la descente accidentelle de la benne.
Les silos d’agrégats et, notamment, de sable, présentent des risques sérieux pour les travailleurs appelés à y pénétrer pour désagréger les matières ensilées qui ont formé des blocs compacts ou des ponts qui bloquent l’écoulement de la gravité. Ils devraient être équipés de harnais de sécurité fixés à des filins de retenue et ne jamais travailler sans surveillance. Les trémies des silos devraient être équipées de vibreurs pour éviter autant que possible ce type d’intervention.
✓ La mise en place du béton
Le déplacement des bennes de béton accrochées à une grue ou à un blondin devrait être facilité et guidé par un signaleur.
Les pompes à béton à réglage hydraulique doivent être équipées d’un clapet de sécurité afin de ne pas s’affaisser brutalement en cas de rupture d’une canalisation.
Des plates-formes de travail équipées devraient être prévues pour la coulée du béton dans les coffrages au moyen d’une benne suspendue ou d’une pompe à béton. Les grutiers devraient être formés à ce type d’opération et avoir une bonne vue. En cas de longs parcours, on aura recours au téléphone ou à des talkies-walkies.
Si on utilise des pompes à béton avec une goulotte et un bras de distribution, on veillera tout particulièrement à assurer la stabilité de l’installation. Les camions-malaxeurs ayant une pompe à béton intégrée devraient être équipés de dispositifs de verrouillage empêchant le démarrage simultané des deux opérations. Les parties mobiles des malaxeurs devraient être protégées. Le panier servant à recueillir la balle de caoutchouc chassée dans la goulotte pour la nettoyer devrait être remplacé par deux coudes disposés en sens contraire; ces coudes peuvent absorber la quasi-totalité de la pression nécessaire pour chasser la balle dans la goulotte et éliminent le fouettement à l’extrémité de la goulotte.
✓ Le coffrage
Les chutes sont fréquentes lors du montage de coffrages traditionnels faits de poutres et de planches de bois, car l’installation de garde-corps et de plinthes est souvent négligée dans le cas de travaux de courte durée. Les coffrages modernes sont souvent faits d’acier, mais ici encore, garde-corps et plinthes sont fréquemment absents.
Les panneaux en contreplaqué, de plus en plus utilisés, sont faciles et rapides à monter. Pourtant, après avoir été employés plusieurs fois, ils ne présentent plus une résistance suffisante. Les accidents provoqués par la rupture de panneaux de coffrage servant à tort de plate-forme, de passerelle ou d’échafaudage sont encore fréquents.
Les éléments de coffrage préfabriqués devraient être entreposés de telle sorte qu’ils ne puissent se renverser. S’il n’est pas possible de les entreposer à plat, ils devraient être convenablement arrimés. Les éléments de coffrage portant des plates-formes, des garde-corps et des plinthes fixés à demeure devraient être attachés par des élingues au crochet de la grue et être montés et démontés sur la structure en construction. Ils offrent un poste de travail sûr et permettent de supprimer les plates-formes de mise en place du béton. On utilisera notamment ces plates-formes, équipées de garde-corps et de plinthes fixés à demeure au coffrage, avec les coffrages glissants ou grimpants.
Lorsque des éléments de coffrage sont déplacés à la grue depuis leur emplacement de stockage pour être amenés à leur point d’utilisation, on fera le choix de dispositifs d’élingage appropriés. Si l’angle formé par les élingues est trop grand, on devrait utiliser un palonnier.
Les travailleurs qui nettoient la surface des coffrages sont exposés à un risque généralement sous-estimé, à savoir l’utilisation de meuleuses portatives pour éliminer les résidus de béton qui adhèrent à la surface. Les mesurages effectués ont montré par ailleurs que les poussières produites à cette occasion ont des teneurs élevées de particules de taille respirable et de silice. Il importe par conséquent de prendre des dispositions appropriées pour se prémunir contre ce risque (installation d’une aspiration localisée avec filtre, par exemple).
✓ Le montage d’éléments préfabriqués
Les ateliers de fabrication disposent d’installations spéciales permettant de déplacer et de manipuler ces éléments en toute sécurité. Il n’en va pas de même sur les chantiers de construction. Des boulons d’ancrage noyés dans le béton permettront de faciliter les manutentions et de garantir la sécurité. Pour éviter que ces boulons ne plient ou ne soient arrachés en cas de sollicitation oblique, les éléments de grandes dimensions seront soulevés à l’aide d’un palonnier et d’élingues courtes. L’utilisation d’apparaux de levage inadéquats a été à l’origine de nombreux accidents graves.
Des véhicules appropriés seront utilisés pour le transport des éléments préfabriqués. Ceux-ci seront convenablement assujettis pour éviter qu’ils ne se renversent ou ne glissent, par exemple en cas de freinage brutal. L’indication visible du poids de chaque élément facilitera le travail des grutiers au cours du chargement, du déchargement et du montage sur site.
✓ Les équipements de levage de chantier seront choisis avec soin.
Lors du montage des éléments, des plates-formes de travail seront fournies pour prévenir les chutes de hauteur. Les moyens de protection collective seront préférés aux équipements de protection individuelle, ceux-ci n’étant utilisés par certains travail-leurs que lorsqu’ils sont soumis à une surveillance étroite. Les filins d’amarrage constituent en effet une gêne et il est des personnes qui se flattent de pouvoir travailler à de grandes hauteurs sans protection.
Au stade de la conception d’un ouvrage en éléments préfabriqués, l’architecte ou l’ingénieur, le fabricant des éléments préfabriqués et l’entrepreneur devraient examiner ensemble le déroulement et la sécurité des opérations. Si on connaît d’avance les types de matériel de manutention et de levage qui seront à disposition sur le chantier, on pourra prévoir en atelier les dispositifs de fixation les plus appropriés pour les garde-corps et les plinthes. Les bords des éléments de plancher, par exemple, pourront être munis de garde-corps et de plinthes préfabriqués avant que ces éléments ne soient mis en place. Les parois devant être fixées au plancher pourront ainsi être assemblées en toute sécurité, les travailleurs étant protégés par les garde-corps.
Lors de la construction de certaines structures élevées, des plates-formes de travail mobiles sont parfois mises en place par des grues et accrochées à des boulons noyés dans la structure elle-même. Dans ce cas, il est plus sûr d’amener les travailleurs sur la plate-forme au moyen d’une grue ou d’un élévateur plutôt que d’utiliser des échafaudages ou des échelles improvisés.
Au moment de la mise en précontrainte d’éléments en béton armé par post-tension (c’est-à-dire après durcissement du béton sur lequel le béton est ancré), il faut prêter attention à la conception des niches de postcontrainte, qui devront permettre au personnel d’appliquer, d’actionner et de retirer les vérins de mise en tension sans prendre de risque. Des crochets de suspension devraient être prévus pour ces vérins sous les tabliers des ponts ou dans les éléments en forme de caisson. Ce type d’opération demande lui aussi des plates-formes équipées de garde-corps et de plinthes. Le plancher de la plate-forme de service devrait être assez bas pour offrir une hauteur de travail suffisante et garantir une manœuvre sûre des vérins. Personne ne devrait se trouver à l’arrière des vérins de précontrainte, car la rupture d’un élément d’ancrage ou d’un élément de précontrainte libère une énergie considérable et peut occasionner des accidents très graves. Les travailleurs devraient également éviter de se trouver en face des plaques d’ancrage jusqu’à la prise du mortier chassé dans les manchons de précontrainte. La pompe à mortier étant reliée au vérin par un circuit hydraulique, nul ne devrait être autorisé à stationner dans la zone comprise entre la pompe et le vérin pendant la mise en tension. Il est essentiel d’assurer une bonne communication entre les travailleurs et les responsables de l’opération.
✓ La formation
Une formation solide de l’ensemble du personnel de chantier en général et des conducteurs des installations et des engins en particulier revêt une importance croissante en raison de la mécanisation de plus en plus poussée des opérations et de la mise en œuvre d’équipements et de matériaux très divers. Si l’on veut parvenir à réduire sensiblement le nombre des accidents du travail sur les chantiers de construction, il faut éviter de faire appel à des manœuvres et à des travailleurs non qualifiés.
Etudes de cas: prévention des dermatoses professionnelles chez des travailleurs exposés à la poussière de ciment
Source : Adapté de L. Prodan et G. Bachofen, 3e édition de l'Encyclopaedia of Occupational health and Safety.
LE BITUME
Les bitumes sont des mélanges complexes de composés chimiques de masse moléculaire élevée — surtout des asphaltènes, des hydrocarbures cycliques (aromatiques ou naphténiques) et, en quantité moindre, des composants saturés de faible réactivité chimique. La composition chimique des bitumes dépend à la fois de la qualité du pétrole brut utilisé et du procédé de raffinage. Les bitumes sont généralement dérivés des pétroles bruts, notamment de bruts à résidus lourds. On trouve également du bitume à l’état naturel, en tant que résidu de l’évaporation et de l’oxydation du pétrole liquide (en Californie, en Chine, en Russie, en Suisse, à Trinité-et-Tobago et au Venezuela). Les bitumes ne sont pas volatils à température ambiante et se fluidifient progressivement quand ils sont chauffés. Il ne faut pas confondre le bitume avec le goudron, lequel a des propriétés physiques et chimiques ainsi qu’une origine différentes.
Parmi les nombreuses applications des bitumes, on peut noter le revêtement des chaussées, des pistes et des tarmacs; les travaux de couverture, les matériaux d’étanchéité et d’isolation et le parement des canaux, des réservoirs, des barrages et des digues. Le bitume entre également dans la fabrication de certaines peintures ainsi que de vernis. La production mondiale annuelle de bitumes est estimée au moins à 60 millions de tonnes, dont plus de 80% sont utilisés dans les travaux de construction et d’entretien et plus de 15% dans les matériaux de couverture.
Les matériaux bitumineux employés pour la construction des routes sont obtenus en chauffant puis en séchant des pierres broyées calibrées (granit, calcaire, etc.), du sable et un filler (fines), puis en les mélangeant à des bitumes de distillation directe. Le mélange est chauffé à la flamme lors de son application sur les chaussées.
Les risques d’exposition
Les expositions aux hydrocarbures polynucléaires aromatiques (HPA) des fumées de bitume ont été mesurées dans différentes situations. La plupart des HPA mis en évidence étaient des dérivés de naphtalènes, et non pas des composés cycliques susceptibles d’être fortement cancérogènes. Dans les installations de distillation du bitume, les concentrations de HPA pouvant être inhalés vont de non décelable à 40 mg/m3. Au cours des opérations de remplissage des fûts, les échantillons prélevés pendant quatre heures dans la région respiratoire variaient de 1,0 mg/m3 au vent à 5,3 mg/m3 sous le vent. Dans les installations de mélange du bitume, les expositions à des composés organiques solubles dans le benzène allaient de 0,2 à 5,4 mg/m3. Au cours des opérations de revêtement des chaussées, les expositions aux HPA pouvant être inhalés allaient de moins de 0,1 mg/m3 à 2,7 mg/m3. Des concentrations potentiellement dangereuses se rencontrent également dans la fabrication et l’application des matériaux de couverture bitumineux. On ne possède que peu de données relatives aux niveaux d’exposition aux fumées de bitume pour d’autres activités et lors de l’application ou de l’utilisation des produits contenant du bitume.
La manutention du bitume chaud peut provoquer des brûlures très graves, car le bitume est collant et difficile à enlever de la peau. Du point de vue toxicologique, le problème majeur est l’irritation de la peau et des yeux par les fumées produites par le bitume chaud; celles-ci peuvent provoquer des dermites et des lésions comparables à de l’acné, ainsi que des kératoses légères en cas d’exposition prolongée ou répétée. Les fumées verdâtres produites par le bitume en fusion peuvent également engendrer une photosensibilisation et une mélanose.
Bien que tous les produits bitumineux puissent s’enflammer s’ils sont suffisamment chauffés, les ciments asphaltiques et les bitumes oxydés ne s’enflamment généralement pas, à moins d’être chauffés à 260 °C. L’inflammabilité des bitumes fluides dépend de la quantité et de la volatilité du solvant ajouté au produit de base. Ainsi, les bitumes fluides à prise rapide sont ceux qui présentent les plus grands risques d’incendie, ce risque étant moindre avec les bitumes à prise moyenne et encore plus faible avec les bitumes à prise lente.
Le bitume est d’une toxicité limitée du fait de son insolubilité dans l’eau et de la masse moléculaire élevée de ses composants.
Parmi les effets observés sur l’arbre trachéobronchique et les poumons d’un groupe de souris ayant inhalé un aérosol de bitume de pétrole et d’un autre groupe ayant inhalé de la fumée provenant de bitume de pétrole chauffé, on a observé une congestion, une bronchite aiguë, une pneumonie, une dilatation des bronches, une infiltration des cellules rondes péribronchiolaires, la formation d’abcès, la perte de cils vibratiles, une atrophie épithéliale et une nécrose. Les modifications pathologiques étaient inégalement réparties et, chez certains spécimens, relativement réfractaires au traitement. On en a conclu que ces modifications ne constituaient pas une réaction spécifique à l’inhalation d’air pollué par la présence d’hydrocarbures aromatiques, et que leur importance dépendait de la dose inhalée. Des cochons d’Inde et des rats ayant inhalé des fumées de bitume chauffé ont accusé des symptômes de pneumonite avec adénomatose pulmonaire; les rats ont également développé une métaplasie des cellules squameuses, mais aucun animal n’a accusé de tumeur maligne.
Des bitumes de pétrole distillés en présence de vapeur d’eau ont été appliqués sur la peau de souris. Des tumeurs sont apparues après application de bitume non dilué, de bitume dilué dans le benzène et d’une fraction du bitume distillé en présence de vapeur d’eau. L’application de bitume oxydé sur la peau des souris n’a pas entraîné de tumeur avec un produit non dilué, mais dans un cas, l’application d’un bitume oxydé dilué dans un solvant (toluène) a provoqué des tumeurs topiques de la peau. L’application sur la peau de souris de deux bitumes de craquage a produit des tumeurs. Mélangés à du benzène, des bitumes de pétrole obtenus par distillation en présence de vapeur d’eau ou soufflés ont provoqué des tumeurs au point d’application sur la peau des souris. Un échantillon de bitume chauffé oxydé, administré en injection sous-cutanée, a provoqué chez la souris quelques sarcomes aux points d’injection. Un mélange de bitumes de pétrole traités à la vapeur d’eau et de bitumes soufflés a provoqué des sarcomes au point d’injection sous-cutanée chez la souris. Une expérience sur des rats a montré que l’injection par voie intramusculaire de bitumes distillés en présence de vapeur d’eau provoquait des sarcomes locaux. Un extrait de bitume routier s’est avéré mutagène pour Salmonella typhimurium; il en a été de même des émissions produites par le même bitume.
Aucun effet cancérogène n’a été établi chez l’être humain de façon concluante. On a bien observé, chez un grand nombre de couvreurs exposés simultanément à des brais de bitume et de goudron de houille, un risque augmenté de cancer des voies respiratoires. Deux études réalisées au Danemark sur des asphalteurs ont montré un risque accru de cancer du poumon, mais certains de ces travailleurs étaient probablement exposés également à du goudron de houille et fumaient vraisemblablement davantage que le groupe témoin. Chez des travailleurs employés à l’asphaltage de routes aux Etats-Unis, on a observé au Minnesota (mais pas en Californie) des taux élevés de leucémie et de cancers des voies urinaires. Même si les données épidémiologiques à ce jour ne suffisent pas à établir scientifiquement l’effet cancérogène du bitume chez l’être humain, tout porte à croire, en se fondant sur des études expérimentales, que ce genre de risque peut exister.
Les mesures de sécurité et de santé
Le bitume chauffé présente des risques de brûlures graves; les personnes exposées devraient porter des vêtements en bon état, dont le col sera fermé et les manches descendues. Les mains et les bras devraient être spécialement protégés. La tige des chaussures de sécurité devrait mesurer environ 15 cm de hauteur, et les chaussures devraient être lacées de façon à ne laisser aucune ouverture permettant au bitume chaud de pénétrer. Le visage et les yeux devraient être protégés lors de la manipulation de bitume chauffé. Il est indiqué d’installer des vestiaires et des points d’eau. Une ventilation satisfaisante devrait être assurée dans les installations de broyage et auprès des cuves dont s’échappent des fumées.
Les chaudrons à bitume devraient être posés sur un sol horizontal pour éviter qu’ils ne se renversent. Les travailleurs ne devraient pas se tenir sous le vent des chaudrons. On contrôlera fréquemment la température du bitume chauffé pour éviter une surchauffe et l’inflammation du bitume. Si l’on s’approche du point d’éclair, la flamme devrait être immédiatement éteinte et tout feu nu éloigné. Un extincteur devrait se trouver à portée de la main lorsque du bitume est chauffé. Si celui-ci prend feu, on utilise de préférence des extincteurs secs ou au dioxyde de carbone. Les travailleurs affectés à l’épandage du bitume et les conducteurs des machines d’enrobage devraient être équipés de masques respiratoires à cartouche filtrante. De plus, pour éviter l’ingestion accidentelle de matières toxiques, les travailleurs ne devraient pas boire, manger ou fumer à proximité d’un chaudron.
Si du bitume chaud est projeté sur la peau nue, celle-ci sera immédiatement refroidie à l’eau froide ou traitée selon une méthode médicalement conseillée. Toute brûlure étendue sera recouverte d’une gaze stérile et la victime conduite à l’hôpital; les brûlures sans gravité seront montrées à un médecin. Il ne faut en aucun cas utiliser un solvant pour enlever le bitume de la peau brûlée, ou tenter d’enlever des particules de bitume projetées dans les yeux.
Le classement des bitumes
LE GRAVIER
Le gravier est un agrégat sans consistance de pierres provenant d’un gisement de surface, draguées sur le fond d’une rivière ou extraites d’une carrière et concassées au calibre requis.
Les risques majeurs présentés par le gravier sont les poussières de silice mises en suspension dans l’air, les troubles musculo-squelettiques et le bruit. La silice libre cristallisée se trouve à l’état naturel dans bon nombre de sols dont on extrait du gravier. La teneur en silice est variable et ne constitue pas un indicateur fiable de la teneur de poussières de silice en suspension dans l’air. Le granit contient environ 30% de son poids en silice, alors que le calcaire et le marbre en contiennent beaucoup moins.
De la silice peut être libérée lors des opérations d’extraction dans les carrières, de découpage à la scie, de concassage, de criblage et, dans une moindre mesure, d’épandage. On peut, en général, empêcher la mise en suspension de la silice par pulvérisation ou jets d’eau, ou par un système d’aspiration localisée. Les travailleurs du bâtiment peuvent être exposés à la silice, tout comme ceux des carrières ou ceux employés à la construction ou à l’entretien des voies de chemin de fer. La silicose est plus répandue chez les carriers et les opérateurs des installations de concassage que chez les travailleurs de chantier qui utilisent le gravier comme produit fini. Aux Etats-Unis, on a observé une mortalité élevée due à la pneumoconiose et à d’autres maladies respiratoires bénignes dans un groupe de travailleurs affectés au broyage de roches.
Le chargement et le déchargement manuel du gravier, de même que son épandage à la pelle, peuvent entraîner des troubles musculo-squelettiques. La manutention manuelle est d’autant plus pénible que les cailloux sont plus gros et que les pelles et autres outils utilisés sont de plus grande taille. On peut réduire le risque de foulures ou d’entorses en employant plusieurs travailleurs pour les tâches particulièrement lourdes et, mieux encore, en faisant appel à des animaux de trait ou à des machines. Une réduction de la taille des outils permet de diminuer la charge transportée ou poussée et de prévenir les troubles musculo-squelettiques.
Le traitement et la manutention mécaniques du gravier sont générateurs de bruit. Le concassage des pierres à l’aide de broyeurs à boules produit beaucoup de bruit et engendre des vibrations haute fréquence d’un niveau très élevé. Le passage du gravier dans des goulottes métalliques, de même que son malaxage ou triage dans des tambours sont des opérations particulièrement bruyantes. Le niveau sonore peut être réduit en ayant recours à des matériaux isolants pour l’enveloppe des broyeurs à boulets, à des goulottes revêtues de bois et à des matériaux absorbants et résistants pour le garnissage des tambours de criblage.
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