Colophane et Magnésie¹ à Bleau.

(Oleg Sokolsky le 27/7/15)

 

NdA : Dans le texte, les constatations de terrain, qui sont un début d’expérience et ne peuvent pas être contestées, sont notées (CT). Les explications possibles des phénomènes, non validées en laboratoire, sont en italique.

 

Comme dans toutes les activités humaines, le pratiquant a cherché à « augmenter » ses possibilités par l’utilisation d’adjuvants extérieurs (je ne parle pas des « intérieurs »  dopants) qui améliorent l’efficacité de ses actions. Ce peut être, par exemple, l’utilisation de colophane (qui sera évoquée plus loin) pour améliorer (ie augmenter) le frottement de l’archet sur les cordes d’un violon ou sur les semelles de chaussons de danse pour diminuer leur glissement sur le plancher des salles de danse (la colophane à aussi été beaucoup utilisée, de manière industrielle, dans les anciens ateliers ou dans l’agriculture pour améliorer le rendement de la transmission de l’énergie mécanique produite par un moteur rotatif aux diverses machines en diminuant le « dérapage » des courroies sur les volants d’entraînement).

 

Dans la suite nous ne parlerons que des adjuvants utilisés par les grimpeurs en forêt de Fontainebleau, quelque soit leur efficacité réelle ou supposée. Nous n’aborderons pas les éventuelles réactions allergiques (respiratoires, cutanées ou autres) dues à l’emploi des matières citées.

 

Tout d’abord quel est leur but commun ? L’escalade à Bleau privilégiant l’adhérence, c’est le grès de la région qui « l’impose », il s’agit de l’augmenter au maximum pour que le corps humain par l’intermédiaire des doigts, mains, et pieds (en réalité les semelles de chausson d’escalade) « tienne » dans des positions les plus proches possible de l’amorce d’une glissade ou d’une chute.

Le nettoyage des semelles de chausson d’escalade pour ôter au maximum les grains de sable qui ont pu s’incruster dans la semelle souple, ou adhérer au caoutchouc, créant ainsi des milliers de petits roulements à bille près à rouler dès qu’un effort tangentiel leurs est appliqué est une première méthode, souvent méconnue des débutants.

Il en est bien entendu de même pour les mains et les les doigts sur lesquels la présence de sable est immédiatement ressentie.

Une fois ce sable retiré (en s’essuyant les doigts sur un chiffon par exemple), il peut parfois rester un problème à gérer : la présence de sueur, due à une sudation importante ou non, qui génère une couche d’eau mélangée à diverses molécules grasses qui font office de lubrifiant entre la main et le rocher.

Notons que cette sudation peut être générée par divers phénomènes :

la réaction générale du corps à une température extérieure élevée ;

la réaction locale de la peau des mains à un effort important (travail musculaire);

 

la réaction due à un déplacement de l’équilibre naturel entre le derme et l’humidité extérieure qui se réalise à travers l’épiderme. Si cet équilibre est déplacé pour une raison ou une autre (brûlure/ usage de produit absorbant l’eau) le débit de la sudation « naturelle » risque d’être augmenté.

 

A Bleau deux adjuvants sont utilisés, sous des formes diverses, chacun reposant sur un effet physico-chimique différent. La colophane et la Magnésie.

La colophane

Malgré son nom (qui vient de Colophon , ville d’Asie mineure) elle ne colle pas..

C’est un sous produit, organique au sens chimique du terme (acides résiniques), de la distillation de la résine de pin.

Elle n’améliore l’adhérence qu’en présence d’une très faible quantité d’eau (ou d’autres molécules polaires) grâce à la formation de liaisons « chimiques » dues à l’attraction électrostatique entre des noyaux d’atomes d’hydrogène (de l’eau en particulier) et des centres électronégatifs de molécules proches. C’est une liaison d’intensité très faible qui, inversement proportionnelle au carré de la distance entre les centres chargés, diminue très rapidement si celle-ci augmente et devient négligeable.

En escalade, la colophane s’utilise sous la forme d’une poudre contenue dans un petit sac de toile fermé : « le Pof » (nommé ainsi par le bruit rendu lorsque l’on tapote le rocher avec la boule de toile ). Le grimpeur pétrit un peu la boule, la peau se recouvre alors d’une couche micrométrique de poudre qui ne se détache pas car il y a des molécules d’eau à proximité (surface de l’épiderme). Une fois la main posée sur le rocher, si celui ci contient une très petite quantité d’eau adsorbée en surface, et que l’on exerce une pression (ie on rapproche les centres électrostatiques de la résine et de l’eau adsorbée ou présente (micro couche grise de lichen) sur le rocher, il y a une augmentation de la cohésion de l’ensemble et le coefficient de frottement augmente (effort tangentiel, les centres d’attraction restant pratiquement de façon globale à la même distance les uns des autres). Ce qui est le but recherché.

Bien remarquer qu’il ne s’agit pas d’un collage (aucune résistance à un effort d’arrachement). Un coup de vent (produit par le chiffon par exemple), l’écrasement d’une goutte de pluie, suffisent à enlever le grain de poudre de colophane (comme pour le pollen des pins) (CT).

Sur les plaques de grès quartzites (les « marbrées ») qui ne retiennent pas l’eau, ou en hivers, par temps très sec, la colophane n’a aucun effet sauf celui se rapprochant de celui du sable (petits roulements à bille ). (CT)

La Magnésie

C’est essentiellement un mélange de carbonate et d’hydroxyde de magnésium, (MgCo3, Mg(OH)2, X H2O)² obtenu par calcination de carbonate naturel de magnésium qui est hydraté. Plusieurs molécules d’eau sont en liaison chimique forte (beaucoup plus que la liaison citée précédemment) avec le molécule de carbonate de magnésium.

 

Ce mélange est assez avide d’eau (suivant son taux d’hydratation résiduel) jusqu’à retrouver le nombre de molécules d’eau initial du carbonate naturel(saturation). Le mélange absorbe l’eau, donc la sueur, et sèche ainsi les mains de grimpeurs (et des gymnastes qui l’emploient beaucoup lors de leur prestation aux agrès pour pouvoir contrôler l’efficacité de leur pronation sur les barres).

Une des caractéristiques du carbonate de magnésium hydraté est de former des agglomérats très stables (hydrates), sorte de ciment, comme le fait la chaux et le carbonate de calcium dans les mêmes conditions. Ce ciment « pompant l’eau atmosphérique jusqu’à saturation sinon plus (CT)³..

 

Présentation et utilisation

Colophane

elle est vendue, soit sous forme de poudre ayant ou non subit un traitement chimique, soit sous forme de blocs de « résine » transparents que l’on pile dans un mortier pour réaliser un « Pof » (boule de chiffon non complétement étanche contenant la colophane pilée)

Une autre méthode, qui n’est plus utilisée mais l’a été assez rarement dans les années 40 à 60 : le « Pof liquide ». C’est de la colophane dissoute dans un alcool de haut degré (sinon l’eau de dilution sature tous les sites chimiques) dont on utilise quelques gouttes sur les doigts ou sur les semelles de chausson. Cela revient à appliquer le maximum possible de colophane en un point. Une fois l’alcool évaporé (très rapide) il reste un nappage de colophane qui se casse immédiatement dès sollicitation et fournit in situ une poudre ayant les propriétés initiales (adhérence).

Magnésie

Elle est vendue sous deux formes principales⁴ :

des blocs de Magnésie, fait de poudre de Magnésie compactée, que l’on frotte sur les surfaces utiles des doigts et des paumes des mains pour déposer une couche très peu épaisse du mélange qui suffit à absorber le film de sueur en surface. Ils sont malheureusement fragiles et se cassent facilement en petits morceaux peu pratiques.

des sacs de poudre de Magnésie dans lequel le grimpeur trempe l’ensemble de ses mains et même plus, ce qui, sur les surfaces extérieures des membres, non concernées par la mécanique de l’escalade, représente un apport de poudre sans utilité immédiate, sans compter que le dépôt sur les surfaces actives est beaucoup plus important et épais que dans le cas précédent, le surplus se dissipant dans l’atmosphère ou se déposant sur la surface de grès.

Quelques rares grimpeurs, à l’image des gymnastes, soufflent sur leurs mains ou les claquent pour essayer d’éliminer le surplus inutile.

 

Impacts sur le milieu

Deux types d’impact à envisager :

l’effet direct des produits chimiques sur le milieu ;

les conséquences indirectes de leur utilisation en escalade.

 

Effets directs sur le grès

Le grès est formé de silice pure sous des formes diverses. C’est un composé chimique extrêmement stable (sa température de décomposition se situe nettement au dessus de 1000°C) et très peu soluble (les réactions ioniques dans l’eau sont quasi négligeables sauf dans le temps à l’échelle géologique -dizaines de milliers d’années). qui ne réagira pas ou très peu à la présence de composés d’énergie de liaison très inférieures comme la Magnésie (décomposition vers 600 °C) ou la colophane (120°C).

Il ne peut pas y avoir d’attaque, soit physique, soit chimique, de la part de ces deux composés envers le grès.

Leur dureté étant bien moindre, il ne peut y avoir d’effet mécanique. Sauf en cas de formation d’un agglomérat qui, par suite d’absorption d’eau et donc d’inflation du volume du composé, peut, peut être et de manière très localisée, dans certain cas amener à une rupture des pores (microcavités) dans lesquels se loge la poudre.

Cela ne peut concerner que la Magnésie, la colophane n’ayant aucune tendance à ce phénomène d’agglomération⁵.

Effet sur la végétation

Colophane

(CT) La constatation depuis près de cent ans qu’elle est utilisée par les bleausards prouve son absence d’impact global sur les lichens et autres végétations de surface.

Magnésie

(CT) Les trainées sans végétation (lichen, cyanobactéries, etc) sous les prises ou à plats utilisés par les grimpeurs prouvent, au moins visuellement, l’existence d’un phénomène délétère pour la végétation (cf. photos p 7). A étudier pour préciser les phénomènes mis en jeu (pH ? Autre ?)

 

Impacts, conséquence de l’activité escalade

Colophane

L’impact visuel peut exister très momentanément si le « Pof » est utilisé pour souligner des prises ou des adhérences. Les traces disparaissent rapidement avec le vent ou la pluie (CT ; depuis plus de70 ans)).

Une autre conséquence peut être que les grimpeurs, pouvant monter un peu plus haut grâce à une adhérence accrue, en glissant laissent des traces, souvent noires, de semelles plus longues et plus accentuées sur le grès.

(CT) Sur quelques points d’adhérences particuliers et très sollicités il peut se faire que le mélange colophane/caoutchouc (reste de semelle de chausson d’escalade du à l’érosion de cette dernière) reste stable un certain temps sur quelque cm2. Le processus de stabilisation reste à étudier.

 

Magnésie

L’impact visuel du à la formation d’agglomérats blanchâtres, cimentés aux pores du rocher et très stables, n’est pas contestable.

(CT) De plus ces agglomérats tendant à avoir une humidité maximale sont donc glissants, entrainant l’usage d’un surplus de Magnésie par le grimpeur pour « sécher la prise » en plus des ses doigts, surplus qui se cimente à la couche déjà présente.

Pour éliminer ce ciment les grimpeurs utilisent des brosses, la plupart du temps à poils doux et peu agressifs.

Si la brosse ne contient pas de sable, l’effet mécanique n’aura lieu que sur la partie la moins résistante de la surface traitée (l’agglomérat de Magnésie hydratée) Malheureusement, dans un milieu sableux, la présence de silice dure (grains de sable) est quasi-inévitable.

- Sur le grès dur, le frottement de ce sable entraînera forcément un polissage de la prise, analogue à celui produit par le frottement des semelles mal nettoyées.

- Sur le grès tendre (zone où le cœur du grès est apparent par suite du bris d’une prise, Massifs sud du Golfe de Larchant, etc.), le brossage produit un creusement et une érosion importante des prises comme cela est observable sur certains blocs par exemple dans le massif de l'Eléphant.

L’utilisation très récente de brosses « télescopiques », qui désormais font partie de la panoplie du grimpeur bleausard, prouve que ce phénomène de dépôt d’un agglomérat adhérent, avec ses conséquences fâcheuses, est une « nouveauté » qui maintenant perdure dans le milieu bellifontain.

 

Devenir des produits dans la nature

Colophane

Comme décrit plus haut la liaison éventuelle de la colophane avec le lichen présent sur le grès ou avec le grès lui même est tellement faible qu’elle ne reste pas sur place. Un simple coup de vent suffit à nettoyer le rocher. Une fois au sol, nous ne savons pas ce qu’elle devient.

On peut supposer qu’étant un composant naturel issu du pin, elle est biodégradable. Elle est par contre moins hélio-dégradable que supposé (une exposition de 3 semaines en continu à des UV puissants, réalisée au Collège de France, a montré une stabilité remarquable de la molécule principale (multi-cycles hexa carbonés)

Magnésie

(CT) La constatation est évidente et ne peut être contredite : les agglomérats de Magnésie hydratée sont très stables et restent longtemps présents sur les blocs. Ils supportent très bien les pluies et ne disparaissent pratiquement pas des zones de prises peu exposées aux éléments (vent, pluie, orage, etc.). Ces enduits doivent par contre être assez sensible à l’érosion due aux grains de sable projetés par le vent.

L’élimination naturelle de ces enduits⁶ doit peut être faire appel à la formation de carbonate acide de magnésium, plus soluble que le carbonate « normal » (il ne l’est pratiquement pas) par l’influence du gaz carbonique dissout dans les eaux de pluie.

Ce point devrait faire l’objet d’une étude. De même le devenir de la Magnésie dans le sol reste inconnu de l’auteur. Les quantités utilisées font que seuls les quelques m2 autour d’un bloc risquent d’être impactés.

 

 

Photos

Suivent des photos démonstratives d’un certain impact de la Magnésie sur les lichens de la surface des blocs de grès⁷.

 

 

n° 10 du circuit Rouge du 91,1

Les trainées sans lichen sous les prises sont parfaitement visibles et bien contrastées avec l’aspect de la surface du grès au dessus des prises.

 

 

n° 44 Rouge du 95,2

La sortie du passage étant un rétablissement, la magnésie est répartie sur toute la longueur des appuis de mains. Toute la surface du bloc située en dessous, concernée par ruissellement des eaux de pluie entraînant la magnésie résiduelle, est devenue un désert biologique.

Petite bibliographie

 

 

 

Amca et al. The effect of chalk on the finger–hold friction coefficient . rock climbing, in sport biomechanics, 2012

Blanc Guillaume. Escalade, magnésie, forces de frottement et Bleau.

Bungart Guy . Impact des poudres antidérapantes sur les invertébrés (2013)

Grimper n°132. La physique de l’adhérence

Hansens Stéphane. Utilisation des poudres antidérapantes revue du CAF Belge

INRS. Dermatoses professionnelles à la colophane n°89 (2002)

Margetts / Fowler. Use of « chalk » in rock climbing …. Journal of Sports Sciences 2001

Sokolsky Oleg. Paris Chamonix n°40 (01/81)

Sokolsky Oleg. Paris Chamonix n°51 (03/83)