Brevet FR2013157A1 — publié le 19700327

i 2013157 La présente invention concerne des perfectionnements apportés au procédé de réalisation de revêtements de pisé, dit "procédé au bain de boue" suivant lequel on utilise une boue stabilisatrice renfermant de l'argile; plus spécialement, l'invention 5 concerne un nouveau mode de réalisation permettant d'obtenir des résultats supérieurs à tous ceux obtenus par le procédé classique de boue à la bentonite. Dans le cas du procédé classique de boue ou suspension de bentonite, la boue de revêtement a 11 inconvénient'infiltrations 10 ou fuites importantes, par exemple lorsqu'elle est appliquée dans un terrain comportant une couche de gravier. Il est donc nécessaire de compléter de façon continue la stabilisation par addition de suspensions d'argile. De plus, la bentonite de la suspension forme un gel 15 avec les ions calcium de ciment, et il en résulte la formation de pellicules gélifiées qui recouvrent les éléments de ciment. Il en résulte un affaiblissement dans le cas par exemple d'une paroi continue de terre. En outre, lorsqu'une tranchée verticale ou une fouille 20 comporte des emplacements où se produisent des fuites importantes à une certaine profondeur au-dessous du sol, le procédé de la boue à l'argile utilisant une suspension de bentonite ne permet pas d'augmenter la concentration en bentonite de la boue à une profondeur donnée. La boue utilisée contenant de la bentonite présente 25 une concentration uniforme et, dans le cas d'une tranchée du genre précité, il est donc nécessaire que tout le produit de stabilisation utilisé ait une concentration élevée en bentonite ; par suite, il faut utiliser une grande quantité du produit, ce qui augmente le prix de revient. 50 L'invention a donc pour objet un parement ou une paroi d'étanchéité, susceptible d'empêcher les fuites de façon simple. L'invention permet également d'améliorer la quaïité de la surface du ciment disposé dans une tranchée ou fouille et, 55 de la sorte, augmenter le pouvoir agglomérant du ciment. L'invention a encore pour objet d'augmenter localement la concentration en amiante d'une boue d'argile et, par suite, 69 24440 2 2013157 d'empêcher les fuites locales dans une tranchée, assurant ainsi une économie sur la quantité d'amiante utilisée, ce qui fait baisser le prix de revient. De façon précise, la présente invention concerne un 5 procédé de stabilisation de tranchée, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on remplit la tranchée avec une suspension de stabilisation renfermant de l'amiante et de l'eau, de manière que cette tranchée soit étanche à l'eau et que l'on réalise une paroi de tranchée stable. 10 Suivant une variante de réalisation, une suspension d'amiante est ajoutée à une suspension d'argile. L'invention concerne également un procédé de stabilisation de tranchée, caractérisé par le fait que l'on remplit cette tranchée avec une suspension stabilisatrice d'amiante 15 contenant un agent surfactif, et que l'on brasse cette solution avec un mélangeur dont on détermine la vitesse de rotation de façon appropriée, de manière à réaliser la concentration en amiante désirée à toute profondeur voulue, afin d'assurer une bonne étanchéité à l'eau. 20 Selon l'invention, la suspension d'amiante peut conte nir également des particules à l'état granulaire et on la brasse avec un mélangeur dont on choisit la vitesse de rotation pour que la densité de cette suspension d'amiante augmente afin d'assurer une bonne étanchéité à l'eau et un effet de stabilisation. 25 D'autres caractéristiques et avantages de la pré senté invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins einnexés et donnée à titre explicatif mais nullement limitatif. Sur ces dessins : 3° - la figure 1 est une coupe d'une tranchée destinée à la construction d'un mur de terre remplie d'une suspension stabilisatrice d'amiante; cette vue explique le colmatage des vides de la tranchée susceptible de provoquer des.fuites; - la figure 2 est un schéma indiquant des expériences 35 effectuées pour comparer le pouvoir.d'étanchéification de la boue de bentonite utilisée dans la technique antérieure pour la stabilisation de la suspension, et celui de la boue d'argile consistant, 69 24440 3 2013157 selon la présente invention,en une suspension de bentonite à laquelle sont incorporées des fibres d'amiante; - les figures 3A à 3C sont des diagrammes explicatifs d'une expérience effectuée pour observer le pouvoir d'étanchéifi- 5 cation, dans le cas où l'on utilise un stabilisateur obtenu en diffusant des fibres d'amiante dans l'eau, sans utiliser de bentonite; - les figures 4A et 4B sont des schémas relatifs à des expériences suivant lesquelles on prépare un stabilisateur 10 renfermant de l'amiante, et un stabilisateur renfermant de la bentonite sous diverses proportions, afin de comparer les possibilités de maintien de ces deux stabilisateurs; enfin, - les figures 5A à 5D sont des schémas servant à expliquer des expériences suivant lesquelles on prépare un sta- 15 bilisateur liquide en ajoutant de l'amiante et un agent surfactif à de l'eau, et l'on agite l'ensemble à l'aide d'un mélangeur auquel on donne diverses vitesses de rotation, de manière à obtenir la formation d'une zone de forte concentration en amiante à une profondeur convenable au-dessous de la surface libre du 20 liquide. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une tranchée, ou fouille destinée à la construction d'une paroi de terre, la référence 2, une suspension comportant de la bentonite et de l'amiante, remplissant la tranchée pour retenir la paroi de terre, 25 et les références 3, 4, 5 et 6 désignent respectivement le sol, une couche de gravier accumulée sous le sol, une amiante de floculation et de minces pellicules d'amiante collées aux parois de la tranchée. L'expérience montre que la suspension renfermant de l'eau et de la bentonite, utilisée pour appliquer le procédé 30 classique de suspension à l'argile servant à la réalisation d'une paroi de terre, a l'inconvénient, lorsqu'on en a rempli la tranchée 1 pour obtenir une paroi de terre traversant par exemple du gravier 4 à une assez grande profondeur,de dcnner lieu à des fuites importantes. 35 Lorsque l'on mélange à la suspension de bentonite de l'amiante floculante 5, constituée de fibres de faible diamètre, l'amiante se diffuse dans la suspension de bentonite et vient en 69 24440 4 2013157 suspension dans l'eau. Lorsque l'on remplit la tranchée 1 avec une boue préparée de cette façon, en vue de la réalisation d'une paroi de terre, l'amiante 5 en suspension dans le liquide 2 est attirée en conséquence de la .fuite, vers les vides que présente 5 le gravier 4, et de la sorte elle se fixe sur ces vides pour augmenter progressivement l'épaisseur de la pellicule d'amiante formée et, finalement, boucher ces vides et empêcher de la sorte les fuites. En d'autres termes, dans les parties de paroi de 10 terre où se trouvent les graviers 4 présentant des fuites, l'amiante adhère pour constituer une pellicule mince 6 empêchant ces fuites. Il a été procédé à différents essais qui ont confirmé les effets indiqués ci-dessus.■ 15 Essai n° 1; Comme représenté sur la figure 2, on pose verticalement sur un socle, un cylindre 7 en résine acrylique, d'une longueur de 1 m et d'un diamètre de 85 mm. On remplit ce cylindre de sable fin8 jusqu'au niveau d'un trop-plein 9 situé à sa partie inférieure. Sur les grains de ce sable fin, on dépose une couche 10 20 formée de graviers dont le diamètre est compris entre 10 mm et 25 mm, de manière que la hauteur totale soit de 0,33 ni. Dans le cylindre 7 contenant ainsi des grains de sable et du gravier, on déverse 7*5 litres de suspension ou boue 11 de bentonite, contenant une proportion de bentonite de en poids 25 Par rapport à l'eau. Puis, on décharge la totalité de la -boue de bentonite 11 par le tuyau de vidange 9 du cylindre, dans un récipient gradué 12, en 90 s. D'autre part, on introduit environ 20 g d'amiante floculante dans 7*5 litres de, la boue 11 renfermant de la bentonite. 30 On déverse cette boue à la surface de la couche de gravier 10; environ 5 1 du liquide se déchargent en environ 160 s, mais environ 2,5 1 de ce liquide se trouvent empêchés de s'écouler. Ces dernières suspensions de stabilisation, si on leur ajoute un matériau convenable à l'état pâteux (par exemple 35 de la carboxyméthylcellulose, CMC) assurant encore une meilleure étanchéification. La différence entre les pouvoirs d'étanchéification 69 24440 5 2013157 des deux liquides de stabilisation semble provenir du fait que la bentonite est à l'état de très petites particules, tandis que l'amiante se présente sous la forme de fibres floculantes de faible diamètre, assez longues pour combler les vides de la couche 5 de gravis? 10. De plus, les fibres ont un diamètre très faible O d'environ 180 A, de sorte qu'elles bouchent les vides du gravier 10 avec une efficacité que l'on pourrait même considérer comme surabondante. L'amiante utilisée dans le procédé selon l'invention ne 10 doit pas nécessairement se présenter sous forme de fibres longues, et elle peut être en brins de faible longueur de prix peu élevé, étant donné que de tels brins sont considérés comme article de qualité inférieure. La boue à la bentonite utilisée selon la technique anté-15 rieure contient une proportion de 6 à 12# de bentonite. Par contre, la boue à suspension d'amiante donne satisfaction avec une concentration en amiante de 1% seulement. Ainsi, la quantité d'amiante utilisée peut être très inférieure à la quantité de bentonite, et la comparaison entre les deux procédés de stabilisation de tranchée 20 montre que le procédé faisant appel à de l'amiante permet de réduire les dépenses. De plus, on peut, si nécessaire, récupérer l'amiante en suspension dans la boue par décantage ou analogue, puis la soumettre à une compression pour chasser facilement l'eau qu'elle 25 contient. Lorsqu'une tranchée reçoit du ciment, la suspension présente le phénomène de gélification et recouvre les éléments de ciment d'une mince pellicule. En conséquence lorsqu'on réalise une paroi de terre continu, la cohésion du ciment est mauvaise. 30 En vue de remédier à cet inconvénient, il faut ajouter à la boue un agent tel que la soude acide humique pour empêcher la formation d'un gel. Au contraire, la boue mélangée d'amiante permet de supprimer facilement les éléments autres que le ciment et de la sorte 35 améliore l'adhérence de ce ciment, étant donné que l'amiante adhère sur le ciment et est liée chimiquement et de façon intime avec ce dernier. 69 24440 6 2013157 Essai n° 2. (Suspension d'amiante dans l'eau, sans bentonite): . Dans 300 cm^ d'eau, on introduit, en quantités égales, des amiantes du type "5R" et du type "7M" (normes de la Table of Standard Gradings de QUEBEC -Canada). Puis, on ajoute 7s5g de la 5 carboxyméthyleellulose signalée plus haut et désignée par "CMC". On agite ensuite la solution avec un mélangeur pour préparer une boue. Comme représenté sur la figure 3A, on introduit un tuyau cylindrique 13 en vinyle d'un diamètre de 100 mm et ouvert 10 aux deux extrémités, dans un grand récipient de verre 15, sur une hauteur de 300 mm; ce récipient de verre a été préalablement rempli de sable fin et sec 14. On s'assure que ce tube 13 ne présente pas de cintrage, puis on y déverse, comme représenté sur la figure 3B, la boue 16 renfermant de l'amiante et préparée comme 15 expliqué plus haut. On extrait doucement le tube 13 du sable fin 14, et il en résulte la formation d'une colonne 13' d'un diamètre de 100 mm et d'une hauteur de 300mm(figure 3C); on constate qu'il ne se produit aucune rupture de la paroi de cette colonne 13' 20 Essai n° 3 î On prépare de la boue contenant de l'amiante, et de la boue contenant de la bentonite comme indiqué ci-après, et on effectue deux expériences pour comparer les résultats des deux types de suspension de stabilisation (tous les pourcentages sont en poids par rapport à l'eau). 25 l) Solution à 5# d'amiante, 2) Solution à 5# d'amiante + 0,5# de carboxyméthyl-cellulose (CMC), 3) Solution à 5# de bentonite, 4) Solution à 5# de bentonite + 0,5# de CMC, 30 5) Solution à 2# d'amiante, 6) Solution à 2# d'amiante + 0,5# de CMC, 7) Solution à 2# de bentonite et 8) Solution à 2# de bentonite + 0,5# de CMC» Pour permettre unesurveillance facile de l'extérieur, 35 on utilise, comme représenté sur la figure 4A, un récipient de verre 17 d'une largeur de 200 mm, d'une longueur de 300 mm et d'une hauteur de 300 mm. A mi-longueur, on dispose verticalement une plaque de verre 18 qui divise le récipient 17 en deux compartiments. 69 24440 7 2013157 On remplit l'un de ces deux compartiments à l'aide de sable fin 19 (par exemple le sable utilisé dans le cas de l'expé?-rience 2) et l'on remplit l'autre compartiment seulement avec de. l'eau pure (référence 20) et l'on fait en même temps absorber une 5 certaine quantité d'eau par le sable 19. On déverse progressivement l'une des boues désignées ci-dessus dans le compartiment rempli d'eau 20. Etant donné que l'ensemble de la boue a une densité et une viscosité supérieures à celles de l'eau, cette boue se dépose dans la masse d'eau et 10 par suite l'eau 20 déborde progressivement par la partie supérieure du récipient 17. Il en résulte que l'eau que contenait l'un des deux compartiments se trouve remplacée par de la boue» Puis on retire doucement la plaque de séparation 18 (figure 4B) et l'on examine la résistance de cette boue à la poussée de la paroi de 15 sable. Des expériences identiques effectuées avec les différents types de boues indiqués ci-dessus conduisent aux résultats suivants Proportion de produits Durée de maintien stabilisants dans la suspension. de la paroi 20 25 5# d'amiante 15 secondes 5# d'amiante + 0,5# de CMC 18 secondes 5# de bentonite 0 seconde 5# de bentonite + 0,5# de CMC 7,5 secondes 2# d'amiante 5 secondes 2# d'amiante + 0,5# CMC 7,5 secondes 2# de bentonite 0 seconde 2# de bentonite + 0,5# de CMC 0 seconde Comme il ressort de ce tableau, la résistance à la 30 poussée de l'amiante est bien meilleure que celle de la boue à la bentonite. Essai n° 4 ; Cet essai a été exécuté à SHIZU0KA, JAPON, pour vérifier si le procédé selon la présente invention permet, dans le cas d'un terrain très complexe, d'assurer 1'étanchéité de la tranchée. 35 Le terrassement effectué montre que le terrain creusé comprend de la terre jusqu'à une profondeur de 1,2 m, une couche de sable et de vase entre 1,2 et 2 m de profondeur^ du gravier 69 24440 8 2013157 entre 2 m et 8 m de profondeur et une couche d'argile entre 8 m et 9 m de profondeur, cette couche d'argile ayant pour .effet de provoquer des infiltrations dans la couche de gravier qui la recouvre. 5 On creuse deux puits d'observation dans le sol et on introduit dans ces deux pûits trois sortes de boue, utilisant respectivement de l'eau, de la bentonite et de l'amiante. Puis on effectue des comparaisons sur la base des variations du niveau du liquide en fonction du temps, c'est-à-dire sur la variation 10 du niveau de liquide, en ce qui concerne la façon dont se forment les pellicules d1étanchéification et les résultats obtenus avec ces pellicules pour différents types de boues. La boue à la bentonite et la boue à l'amiante utilisées ont les compositions'suivantes s 15 a) eau boueuse à la bentonite s 10# en poids par rapport à l'eau. carboxyméthylcellulose (CMC) s 0,2# en poids.• agent d'augmentation de la viscosité (soude à l'acide humique) ; 0,2# en poids. 20 b) Stabilisateur liquide à l'amiante s amiante s 1# en poids par rapport à l'eau. bentonite ; 6# en poids CMC s 0,1# en poids. Dans le sol décrit plus haut, on introduit un tuyau 25 d'acier de 300 mm jusqu'à une profondeur de 8 m, et un tuyau d'acier de 100 mm jusqu'à une profondeur de 9 m, chacun de ces tuyaux comportant une série de fentes de 240 mm de long et de 2,5 mm de large, dans le sens de leur longueur, sur leur périphérie. 30 On remplit le^fruits d'observations constitués par ces tuyaux d'acier avec de l'eau et l'on mesure le temps que met le niveau d'eau dans ces tuyaux pour descendre jusqu'au niveau normal de liquide. On constate que, lorsqu'on a utilisé la boue à 35 l'amiante, après avoir dégagé ces deux tuyaux, il se forme des pellicules d1étanchéification et que les parois des trous qui ont été faits par ces tuyaux se maintiennent à l'état stable. Plus spécialement, il ne se produit aucune perte de boue, et 69 24440 9 2013157 l'on constate, après avoir retiré les tuyaux, que l'amiante ne bouche pas les fentes des tuyaux, d'où l'on conclut que la boue a servi à constituer une pellicule d'étanchéification sur les parois des trous. 5 Lorsqu'on utilise une boue de bentonite préparée en introduisant de la bentonite dans l'eau, ou une boue à l'amiante préparée en ajoutant de l'amiante à l'eau, l'eau circulant dans le gravier à la vitesse de 10~^cm/s, a du mal à s'écouler; et la vitesse d'écoulement descend jusqu'à 10~^cm/s dans le cas de la 10 boue à la bentonite et à 10"^cm/s avec la boue à l'amiante. Ainsi, la boue à l'amiante se révèle bien supérieure à la boue à la bentonite en ce qui concerne 1'étanchéification. ; A la suite de ces expériences préliminaires, le demandeur a décidé de traiter toute une paroi du terrain ci-dessus„ 15 A l'aide de machines apportées sur les lieux de travail, les résultats obtenus ont été les suivants : le canal utilisé pour les essais a une largeur de 60 cm et une longueur de 4m. Au fur et à mesure que l'on effectue l'excavation, on décharge fréquemment du gravier d'un diamètre plus grand que celui qui se trouve nor-20 malement dans le sol, par exemple des graviers de 300 mm. On mesure l'état des parois du canal à l'aide d'un appareil utilisant les ondes ultrasonores et l'on ne remarque la formation de rupturés ni pendant l'excavation, ni immédiatement après cette excavation, ni au bout de 5 h. Ces résultats sont dus exclusivement au pouvoir 25 excellent d'étanchéification des boues à l'amiante, et au fait que la pellicule d'amiante formée par cette boue présente une très grande résistance, ce qui n'est pas le cas des boues classiques à la bentonite. Essai n" 5 : Pour augmenter la possibilité d'expansion avec 30 l'amiante, on utilise pour effectuer le brassage, un mélangeur ayant une grande vitesse de rotation; le pouvoir de retenue de particules granulaires et grains solides (par exemple des grains de sable fin) est comparé aux caractéristiques de dépôt de ces grains solides en fonction du temps. 35 II se révèle que le pouvoir que présente cette suspen sion contenant de l'amiante de retenir le sable augmente la 69 24440 10 2013157 densité apparente de la boue. C'est ainsi par exemple qu'une suspension renfermant 1# d'amiante et 0,5# de CMC a une densité de 1,605 g/cmdonc une densité égale à celle d'une suspension ayant une concentration en bentonite de 12 à 13#» En conséquence, 5 en dépit du fait que la concentration en amiante n'est que de 1#; on peut dans une certaine mesure choisir à volonté la densité de la suspension assurée par expansion de l'amiante. L'expérience suivante a confirmé que l'on peut modifier la répartition de l'amiante dans l'eau à volonté, en faisant varier la vitesse de 10 rotation du mélangeur 1 Dans les cylindres gradués 21 à 24 de la figure 5, dont chacun a une profondeur de J00 mm et un diamètre intérieur de 70 mm, on agite une boue d'amiante à l'aide d'un mélangeur, à des vitesses différentes de rotation. La boue d'amiante utilisée 15 contient 0,5# d'amiante et 0,01# d'agent surfactif. Au bout d'environ 30 mn, la boue d'amiante de chacun des cylindres gradués 21 à 24 se divise en couches d'amiante 25 et une couche d'eau 26, dont les hauteurs sont fonction de la. vitesse du mélangeur, comme le montrent les figures 5A à 5D. De 20 façon plus précise, il se forme, dans le cas où le mélangeur tourne à 800 t/mn (figure 5A), une couche de J0 mm d'épaisseur à la partie supérieure du cylirrire et une couche de 45 mm à la partie inférieure de ce cylindre; pour une vitesse de 2800 t/mn (figure 5B, on obtient une couche de 25 mm à la partie supérieure 25 et de 90 mm à la partie inférieure du cylindre; pour une vitesse de rotation de 6000 t/mn (figure 5C) une couche de 130 mm à la partie supérieure du cylindre et 75 mm à la partie inférieure; enfin, pour une vitesse de 12.000 t/mn (figure 5D), une couche de 90 mm à la partie supérieure et de 150 mm à la partie inférieure 30 du cylindre. Il est ainsi possible de fournir de façon plus concentrique de l'amiante, par modification de la vitesse de rotation du mélangeur, à une couche présentant un fort coefficient de perméabilité, comme c'est le cas pour le gravier, -qu'à une 35 couche ayant un faible coefficient de perméabilité, comme par exemple l'argile, ces couches étant situées dans le sol. 69 24440 ii 2013157 Le demandeur a mis avec succès ces propriétés à exécution sur un terrain de la façon suivante; dans une fouille d'un diamètre de 1 m et de 8 m de profondeur, destinée à servir de fondation pour une construction, on déverse un liquide de 5 stabilisation à l'amiante, dans lequel 1% de l'amiante a été brassé à l'aide d'un mélangeur à la vitesse de 500 t/mn. Dans le liquide, on introduit un vibrateur ultrasonore pour mesurer les ondes réfléchies par les parois du canal. Ces ondes réfléchies sont très fortement atténuées 10 au-delà d'une profondeur de 5 m et leur réception est impossible. Le sol du terrain de construction se compose d'une couche d'argile jusqu'à une profondeur d'environ 5 m à partir du niveau du sol et d'une couche de sable jusqu'à une profondeur de 8 m au-dessous de cette couche d'argile. De façon plus précise, la couche qui 15 descend jusqu'à 5 m de profondeur a un faible coefficient de perméabilité et, par suite, il ne se produit pas de perte d'eauj mais la couche située entre 5 et 8 m de profondeur a un fort coefficient de perméabilité du fait qu'elle est constituée par du sable, et elle est le siège d'une circulation d'eau, que l'on 20 estime être la raison pour laquelle la réception est impossible. De plus, dans cette expérience, la vitesse de rotation du mélangeur est faible (500 t/mn, l'amiante incorporée à l'eau se dépose facilement et on la recueille à la partie inférieure du canal, et l'on estime que cela explique pourquoi il n'est pas 25 possible de recevoir des ondes ultra-sonores au-delà de 5 m de profondeur. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir 30de son cadre. 2013157 REVENDICATIONS 1 - Procédé de stabilisation d'une tranchée, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on remplit cette tranchée d'une suspension de stabilisation contenant de l'amiante et de l'eau, de manière à assurer 1'étanchéification de cette tranchée et à former des parois stables. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à la suspension d'amiante on ajoute une suspension d'argile. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la suspension d'amiante renferme un agent sur-factif et qu'on l'agite avec un mélangeur dont on peut faire varier la vitesse de rotation,de .manière à pouvoir régler la concentration de cette suspension pour une profondeur donnée et obtenir une bonne étanchéification. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la suspension d'àmiantè et d'agent surfactif comprend des produits à l'état granulaire, et que l'on règle la vitesse de rotation du mélangeur pour que la densité de cette suspension soit accrue en vue d'assurer une bonne étanchéification et un effet de stabilisation.