Brevet FR2007961A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne un procédé et une gaine permettant la fabrication d'éléments de construction en béton précontraint, pour la réalisation desquels les armatures détendues préalablement mises en place dans des gaines, de façon connue en .5 soi, sont mises en tension et ancrées après le coulage et le durcis sement du béton de construction, à la suite de quoi, dans le cas d'éléments de construction à armature adhérente, les gaines servant de canaux de précontrainte sont rempliesde mortier injecté en vue de réaliser l'adhérence ultérieure» 10 L'inconvénient majeur de ce procédé réside dans le fait que l'injection de mortier dans les canaux de précontrainte est subordonnée à la température de la construction. Ainsi, par exemple les instructions concernant l'injection de mortier de ciment dans les canaux de précontrainte proscrivent les .opérations d'injection 15 quand la température de la construction descend en-dessous de + 5°C En outre, dans le cas où les canaux ont déjà été remplis, la durée pendant laquelle la température ambiante est inférieure à + 5°C ne doit pas dépasser une limite déterminée. Il est connu de chauffer les éléments de construction en 20 béton précontraint eux-mêmes, afin de maintenir la température nécessaire aux opérations d'injection. Toutefois, dans la plupart des cas, ce procédé est coûteux et ne se justifie pas du point de vue économique en raison de la dimension de beaucoup de constructions ou d'éléments de construction en béton précontraint, 25 Un autre inconvénient réside, lors de la mise en tension des armatures de précontrainte dans les gaines connues, dans les pertes de tension considérables consécutives au frottement des armatures dans les gaines, ces pertes devant être compensées par une augmentation des sections de l'acier de précontrainte. On connait 30 des procédés selon lesquels on introduit de l'eau très chaude ou de la vapeur dans les ga'ines afin de réaliser, grâce au chauffage, une dilatation linéaire des armatures, dont l'effort de contraction lors du refroidissement consécutif augmente la tension. Toutefois, le grand nombre de facteurs incertains et les conditions suscepti— 35 bles de gêner le déroulement de la construction, telles que le contrSle de la température en particulier, ne permirent pas jusqu'à présent d'appliquer ce procédé avec succès. Il est connu par ailleurs d'utiliser les armatures de précontrainte à ancrage comme conducteurs électriques et de provo— 40 quer une modification de longueur au moyen du chauffage par résis 69 13785 2007961 tance, A cette occasion, on peut créer dans les gaines des conditions de température permettant l'injection de mortier par temps froids. Ce procédé également, toutefois, n'a pas pu s'imposer du fait que les fortes intensités de courant nécessaires le rendent 5 peu économique et qu'il est impossible d'éviter l'apparition de courants indésirables dans les autres armatures non tendues de l'élément de construction. Le but de l'invention est la réalisation d'un procédé permettant aussi bien de réduire les pertes de tension par frottement 10 des armatures de précontraint®, que d'exécuter à basse température et de façon économique les opérations d'injection. Selon l'invention, on aboutit à ce résultat en chauffant les gaines par effet Joule au moyeu de conducteurs électriques isolés qui sont directement appliqués contre chacune des gaines» Grâce à cette méthode, il est possible de chauffer avec facilité de telle sorte le canal de précontrainte que l'on peut procéder aux opérations d'injection par temps froids et ceci en accord avec les prescriptions. En outre, toute la zone de la gaine peut être suffisamment chauffée par effet Joule pour que les armatures de précon-20 trainte logées dans la gaine subissent une dilatation thermique. Lorsqu'on met alors les armatures sous tension et qu'on ancre leurs extrémités, leur contraction lors du refroidissement se trouve contrariée et l'on réalise un accroissement de tension dans les armatures de précontrainte. Dans ce cas, il est particulièrement avan-25 tageux de maintenir les gaines remplies d'eau pendant l'opération de chauffage, l'eau conduisant particulièrement bien la chaleur. Dans sa forme de réalisation la plus simple, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pa:r l'emploi de gaines non profilées, un ou plusieurs conducteurs électriques étant pla-30 ces sur la face en contact avec le béton et parallèlement à l'axe longitudinal de la gaine. En outre, et selon un mode de réalisation préféré, on peut faire appel aux gaines à profil bien connues, portant soit du cfité du béton, soit intérieurement un enroulement hélicoïdal de 35 conducteur isolé. On aboutit à une forme de réalisation particulièrement avantageuse en profilant la gaine de telle sorte, en vue de la réception du conducteur isolé, qu'elle comporte un profil hélicoïdal à filets simple ou multiples en forme de gorge intérieure de tracé 40 hélicoïdal correspondant, repoussée vers l'extérieur et présentant 69 13785 3 2007961 dans son plan médian et faisant saillie vers l'intérieur de la gaine, un renflement qui, à l'abri de tout contact avec les armatures de précontrainte, reçoit le conducteur électrique» Selon une variante restant dans l'esprit de l'invention, 5 on peut également disposer un fil chauffant à l'intérieur de la gaine et parallèlement aux fils de précontrainte. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de 0 mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente, vu en coupe longitudinale, un é-lément de construction en béton précontraint réalisé selon le procédé de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale selon la 5 ligne I-I de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une forme de réalisation préférée d'une gaine permettant la mise en oeuvre du procédé. La figure 3a. montre la fabrication de la gaine et la mise D en place du conducteur électrique. Les figures 4 à 10 représentent d'autres formes de réalisation de gaines. Dans l'élément de construction en béton précontraint représenté sur les figures 1 et 2, le béton est désigné par 1. Tout 5 d'abord, les armatures de précontrainte à ancrage 2 reposent détendues dans les gaines 3 munies d'un conducteur électrique isolé 4. Après durcissement du béton de construction 1, et de façon classique, on met en tension les armatures 2 dont on ancre les extrémités 5. Relié à un transformateur 6, le conducteur électrique4 0 sous courant chauffe la gaine 3 suffisamment pour que le mortier d'injection 7 puisse être introduit également par temps froid et durcir correctement. Dans le cas où l'on fait également appel au procédé pour réduire les pertes de tension par frottement des armatures de pré-5 contrainte 2f on chauffé tout d'abord les armatures .2 détendues, par l'intermédiaire de la gaine 3, puis on les met en tension à chaud, à la suite de quoi on procède immédiatement à l'ancrage de leurs extrémités 5. Les ancrages de celles-ci empêchant une contraction des armatures lors du refroidissement consécutif, on D obtient de cette façon un accroissement de tension qui compense 69 13785 4 2007961 les pertes de tension éventuelles résultent du frottement de mise en tension,, La forme de réalisation de la gaine ressortant de la figure 3 convient tout particulièrement à la mise en oeuvre du pro-5 cédé selon l'invention. Ici, la gaine 3 comporte un profil hélicoïdal à filets simple ou multiples en forme de gorge B de tracé hélicoïdal correspondant, repoussée vers l'èxtérieur et présentant un renflement 9 dans son plan médian et faisant saillie vers l'intérieur de la gaine. Ce renflement 9 for.me -dans la paroi extérieu-10 re de la gaine une gorge extérieure rentrante"dans laquelle le conducteur électrique isolé 4 est lqgé0 Le diamètre intérieur de la gorge intérieure 8 de part et d'autre des renflements 9» c'est-à-dire de la gorge extérieure, est supérieur au diamètre intérieur de la gaine 3, la différence étant suffisante pour que l'armature 15 de précontrainte 2 ne puisse en aucun cas, et en particulier pendant la mise en tension, entrer en contact direct avec les renflements 9 et entailler, par le frottement résultant du déplacement nécessaire à sa mise en tension, la paroi de la gaine et le conducteur électrique ou fil chauffant. Cet agencement est particulière-20 ment avantageux d'une part parce que la chaleur engendrée par le conducteur électrique 4 peut directement rayonner dans l'intérieur de la gaine 3, c'est-à-dire dans l'espace où l'on a besoin d'elle et, d'autre part, parce que la surface de convection vers le béton 1 est relativement réduite. En outre, le conducteur 4 est bien pro-25 tégé des détériorations, les renflements 9 augmentant de surcroît la flexibilité de la gaine 3. Dans le cas des gaines fabriquées par enroulement en spirale d'une bande de tSle, par exemple, on réalise le renflement rentrant 9 en soumettant avant enroulement le bord de la tôle à une 30 opération de roulage. A cette fin et de façon bien connue, on forme tout d'abord par roulage, comme le montre la figure 3a., une ondulation rentrante dont on rétrécit immédiatement l'ouverture 9a. au moyen de galets ou d'un outil d'emboutissage. Le conducteur électrique 4 enrobé d'une couche isolante 9b. est alors placé dans le 35 renflement 9., Quand l'isolant 9b. est souple, on peut procéder à cette mise en place en exerçant une force illustrée par la flèche sur le fil chauffant 9c pour engager celui-ci sous pression, de l'extérieur, à travers l'ouverture 9a. et en déformant la couche isolante 9b.» dans la paroi extérieure constituée par le renflement 9. Dans 40 les cas où la couche isolante 9b. est moins souple, on pose le conduc- 69 13785 5 2007961 teur électrique dans la gorge extérieure avant le rétrécissement mentionné plus haut, pour resserrer ensuite seulement le renflement 9 ou la gorge extérieure autour du conducteur 4. On obtient de cette façon une transmission de chaleur particulièrement bonne,, 5 Comme matériau constituant le conducteur électrique 4, le cuivre et l'aluminium conviennent le mieux» les alliages de fer et le constantan pouvant également être utilisés. Le produit isolant sera bon marché et devra, surtout à l'état recuit, maintenir le conducteur à une distance suffisante du béton durci et de la gaine 10 pour empêcher la création de courants vagabonds. Les fibres de verre ou minérales , les matières plastiques à base de caoutchouc de silicone ou le papier imprégné de silicate de soude par exemple, qui» même après sa calcination, offre encore une isolation électrique satisfaisante, se prêtent très bien à cet usage. Bans cet état, 15 il n'est plus nécessaire que la couche isolante reste souple,, Dans la forme de réalisation de la gaine selon la figure 4, le conducteur isolé 4 est enroulé extérieurement en hélice autour d'une gaine 3 présentant un profil classique» Les armatures de précontrainte 2 logées à l'intérieur de la gaine 3 sont représentées 20 sur la figure 4 et dans la vue en coupe transversale correspondante de la figure 5, La figure 6 montre, appliqué à une gaine 3 dont le profil est le même que celui de la gaine représentée sur la figure 4, un agencement dans lequel le conducteur électrique 4 est placé de l'in-25 têrieur dans la gorge hélicoïdale de la gaine. La figure 7 représente une autre forme de réalisation dans laquelle le conducteur isolé 4 est placé dans la jonction sertie 10 d'une gaine 3 présentant un profil connu® La figure B montre une gaine 3 lisse, sur laquelle un ou 30 plusieurs conducteurs isolés 4 sont disposés parallèlement à Xsa;ce de la gaine dans la position ressortant de la vue en coupe transversale de la figure 9„ Dans le cas du mode de réalisation ressortant de la figure 10» le conducteur électrique 4 est placé à l'intérieur de la 35 gaine 3 parallèlement aux armatures de précontrainte 2. Les gaines de béton précontraint étant généralement livrées par tronçons courts, de 5m par exemple, pour être assemblées sur le chantier au moyen de manchons filetés en vue de la réalisation de longueurs plus -importantes, il est nécessaire de raccor-40 der les conducteurs électriques 4 1 l'endroit de ces raccords.Dans 69 13785 6 2007961 le cas de la forme de réalisation préférée comportant un conducteur électrique 4 à enroulement hélicoïdal, on déroule quelques spires dans la zone du manchon de raccordement» On allonge ainsi suffisamment le conducteur pour qu'il puisse être relié à proximité de la jonction des gaines au conducteur du tronçon de gaine suivant au moyen d'une borne de raccordement courante du commerce. On ne supprimera la couche isolante au conducteur électrique 4 que sur la longueur strictement nécessaire, afin d'éviter tous contacts inopportuns avec l'armature non tendue de l'élément de construction» La gaine du conducteur non échauffé jusqu'à présent étant alors toujours bien flexible, le raccordement des conducteurs ne soulève aucune difficulté» De préférence, on ne procédera à ce raccordement que lorsqu'on aura terminé la mise en place des armatures de précontrainte 2# Avantageusement, on effectuera un contrôle en mesurant la résistance totale du conducteur d'une armature. En regard des ruptures accidentelles de contacts» on peut également prévoir, pour des raisons de sécurité, des enroulements hélicoïdaux de conducteurs multiples, de sorte que l'on disposera ainsi toujours de conducteurs de réserve. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. 69 13785 7 2007961 REVENDICATIONS 1o Procédé de fabrication d'éléments de construction en béton précontraint, pour la réalisation desquels les armatures détendues, préalablement mises en place dans des gaines, sont mises 5 en tension et ancrées après le coulage et le durcissement du béton de construction, à la suite de quoi, dans le cas d'éléments de construction à armature adhérente, les gaines servant de canaux de précontrainte sont remplies de mortier injecté en vue de réaliser l'adhérence ultérieure, ce procéda étant caractérisé par le fait que 10 l'on chauffe les gaines par effet Joule au moyen de conducteurs é-lectriques isolés directement appliqués contre chacune dës gaines. 2» Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque gaine est chauffée de telle sorte par effet Joule qu'il est possible de procéder à l'injection du mortier dont la Ti5 prise est assurée de façon normale également par temps froids, 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la gaine est chauffée de telle sorte par effet Joule que les armatures de précontrainte logées dans la gaine subissent une dilatation thermique qui, du fait que la contraction des arma— 20 tures est empêchée lors de leur refroidissement, est à l'origine d' un accroissement de la tension des armatures» 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on maintient les gaines remplies d'eau au cours de leur chauffage» 25 5. Gaine permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par la fait qu'elle comporte un profil hélicoïdal à filets simple ou multiples en forme de gorge intérieure de tracé hélicoïdal correspondant, cette gorge étant repoussée vers l'extérieur et présentant, dans son plan mé-30 aian et faisant saillie vers l'intérieur de la gaine, un renflement qui, à l'abri de tout contact avec les armatures de précontrainte, reçoit le conducteur électrique. 6. Gaine permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle 35 présente un profil connu en soi et qu'elle porte extérieurement et/ ou intérieurement un enroulement hélicoïdal de conducteur électrique isolé. 7. Gaine permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le con 69 13785 a 2007961 ducteur isolé est logé dans l'agrafe de sertissage d'une gaine connue en soi, agrafe dans laquelle il est placé, lors de la fabri cation de cette gaine par agrafage d'un laminé en spirale,, 8. Gaine permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle s présente sous forme d'une gaine lisse ou profilée de façon connue en soi, sur ou dans laquelle un ou plusieurs conductucteurs électriques isolés sont disposés parallèlement à l'axe'de la gaine,,