Brevet FR2211567A1 — publié le 19740719

La présente invention a pour objet un procédé pour imper méabiliser les surfaces des couvertures et celles des nappes aquifères que l'on rencontre dans les forages de galeries. Comme on le sait, pour protéger actuellement les cons tructions urbaines et routières, par exemple les platelages des ponts, contre les infiltrations de l'eau, l'humidité et d'autres effets nuisibles, on uti lise habituellement des feuilles préfabriquées, ou bien l'on étend sur la surface protéger certains liants appropriés qui, sous forme fondue, dissoute ou dispersée, constituent une couche ou pellicule continue après durcissement. Mais les protections imperméabilisantes obtenues avec des feuilles préfabriquées sont onéreuses, parce que la main-d'oeuvre nécessaire influe fortement sur leur prix. En outre, les feuilles préfabriquées ne permet tent pas toujours de suivre la forme de la surface à imperméabiliser, surtout quand celle-ci présente des irrégularités accentuées. Les protections qu'on obtient par un épandage de matière comprennent, parmi leurs inconvénients principaux, non seulement le danger causé par les manipulations de la matière à épandre (il s'agit en effet dans la plupart des cas d'opérations effectuées avec des matières dont la tempéra tùre est d'environ 2ûO"C), mais encore l'obligation d'employer un appareil lage auxiliaire assez motteux, et qui, de plus, doit etre alimenté'en combus tible pour produire le réchauffage exigé. Ces protections ont également des inconvénients de transport dans les cas où la surface à protéger se trouve dans des lieux incommodes, par exemple dans les étages supérieurs des immeubles élevés. Les protections imperméabilisantes peuvent également être réalisées par épandage.sur la surface à protéger, de solutions de liants particuliers dans des solvants organiques volatils. Mais, dans ce cas, on subit l'inconvénient économique de la perte totale du solvant,ainsi que de travailler avec des substances qui sont souvent toxiques et inflammables. Enfin, il est possible d'employer des liants particuliers en émulsions aqueuses. Mais, dans ce cas également, on se heurte à un inconvénient du fait que, comme le temps nécessaire à l'évaporation de l'eau est très long, on est obligé d'attendre trop longtemps pour obtenir l'imperméabi lisation, si bien que, dans les cas où l'on travaille à l'air libre, une averse peut fort bien ruiner irrémédiablement le travail, avant que la matière-ait complètement durci. En ce qui concerne l'imperméabilisation des parois de galerie où l'on rencontre des nappes d'eau au cours des forages, l'état actuel de la technique prévoit que, pour obturer les veines d'eau rencontrées, on emploie des mélanges particuliers qui peuvent etre du ciment, de la bentonite, du silicate de sodium, etc. Avec ces traitements, le résultat final est satisfaisant seulement lorsque la nappe aquifère a un petit débit ou bien a une pression relativement basse. Cela est du à la période de durcissement des produits précités. Tout en étant courte, cette période ne l'est pas suffisamment dans certains cas difficiles pour que le traitement soit parfaitement satisfaisant. La présente invention a donc pour but de créer un procédé d'impermeabilisation qui, en permettant la formation d'un gel en un temps de l'ordre de la minute ou légèrement supérieur, permet, soit d'accéder immédiatement à l'ouvrage (meme si la période de maturation parfaite de la pellicule imperméabilisante est plus longue), soit d'éviter le risque de -détério- ration de la pellicule par la pluie. L'objectif précité est atteint par un procédé caractérisé essentiellement en ce qu'il consiste à ajouter à l'émulsion aqueuse de bitume une dispersion aqueuse d'un agent gélifiant pouvant produire une déstabilisation de cette émulsion. Ce procédé consiste avantageusement à mélanger une émulsion aqueuse de bitume contenant 30% à 75X de matieres solides, avec des latex élastomères synthétiques et (ou bien) naturels ayant une concentration comprise entre 20% et 75%, en une proportion comprise entre 5% et 70% relativement à l'émulsion-bitumineuse, et à ajouter à ce mélange une dispersion aqueuse d'un agent gélifiant. Les émulsions et les latex employés peuvent etre anioniques (basiques) ou bien cationiques (acides). Conviennent tout particulièrement les latex de polymères élastomères synthétiques de divers monomères (par exemple caoutchoucs SBR, nitriliques, acryliques, acrylonitriliques, styroliques, butadiéniques, butyliques, polychloropréniques, caoutchoucs SBR carboxylés, etc.) dérivés de divers monomères, de polymères naturels (caoutchouc naturel), de matières plastiques (par exemple PVC, acétates, éthyléniques, etc.). Ces latex sont généralement de nature anionique, mais, de meme que pour les émulsions bitumineuses, il existe des exemples de nature cationique. On peut employer comme agent gélifiant un gélifiant interne ou externe. Le premier groupe comprend les gélifiants qui, ajoutés à l'émulsion en quantité appropriée,produisent le gel non pas immédiatement, mais après un temps variable, et réglable en fonction de la température et de la proportion d'agent gélifiant utilisée. La deuxième classe comprend les gélifiants qui, en'général, provoquent immédiatement la déstabilisation de l'émulsion et la formation du gel. On emploie avantageusement comme agent gélifiant interne un agent appartenant au groupe suivant : fluosilicates de sodium et de potassium, acétates d'ammonium, nitrométhanes, aminoacides et produits pouvant libérer graduellement leurs composants acides ou basiques. Le fluosilicate de sodium,par exemple,qui est employé pour gélifier les émulsions anioniques, agit en milieu alcalin d'après la réaction suivante Comme l'hydrolyse du sel produit graduellement de l'acide fluorhydrique, soit par effet de la diminution du pH,soit par l'action des ions H+, l'émulsion est graduellement déstabilisée jusqu'à formation du gel. Le mécanisme décrit explique également pourquoi la vitesse de gélification dépend essentiellement de la température et de la quantité de gélifiant employé. En effet, en augmentant la température, on fait crottre la vitesse de l'hydrolyse du fluosilicate, tandis qu'en augmentant la quantité de gélifiant, on produit une plus grande quantité d'acide fluorhydrique et, par suite, une diminution plus rapide du pH, donc également de la nautralisation des charges. Au contraire, pour produire une déstabilisation immédiate de l'émulsion, on peut recourir aux substances qui portent une charge opposée à celle des émulsions employées et,par suite, dès qu'elles sont en contact avec l'émulsion, produisent la neutralisation immédiate des charges et, par suite, la gélification Avec les émulsions anioniques, on peut ainsi employer les sulfates, chlorures et nitrates de calcium, de mangésium, d'aluminium, etc. Les émulsions des mêmes polymères, mais portant une charge opposée, peuvent aussi produire, lorsqu'on les met en contact, une gdlifi- cation immédiate. On peut donc également gélifier une émulsion anionique avec une émulsion cationique et inversement. Dans l'application pratique du procédé, on a fait des imper- méabilisations avec de nombreux types de latex élastomères, soit non vulca nis s,soit prévulcanisés directement dans l'émulsion. Le choix du latex non vulcanisé ou bien prévulcanisé doit etre fait en tenant compte du type de couverture que l'on veut obtenir.Si l'on emploie des latex non vulcanisés, ctest--dire dans l'état où ils sortent de la polymérisation (ou bien, s'il s'agit du latex naturel, dans l'état où il sort de la plante), on obtient des pellicules imperméabilisantes ayant des caractéristiques mécaniques faibles et des caractéristiques adhésives et plastiques élevées. Si l'on utilise au contraire des latex prévulcanisés, on obtient des pellicules ayant des caractéristiques mécaniques et élastiques élevées. Le procédé décrit ci-dessus convient particulièrement pour étancher des nappes aquifères qui débouchent parfois dans les forages de galeries, de puits, etc. et rendent plus difficile la poursuite du travail. Avec le procédé de la présente invention, la gélification se fait en un temps extrmement court et, de plus, réglable à volonté, et elle permet d'étancher meme des nappes à grand débit et à forte pression. Comparativement à l'emploi des mélanges traditionnels, le procédé a également l'avantage économique d'une exécution plus raphide du travail et d'une dépense de matière plus faible. Dans ce qui suit, on décrira à titre d'exemples non limitatifs quelques exemples d'exécution du procédé, où la déstabilisation des émulsions est contrôlée. EXEMPLE 1 On mélange- 40 parties en volume d'un latex élastomère (naturel ou synthétique, vulcanisé ou non) ayant une concentration de 50% à 70% avec 60 parties en volume d'une émulsion bitumineuse contenant 55% en bitume et 45% d'eau. Dans une tête mélangeuse, on mélange avec le mélange précédent une dispersion de Na2SiF6 contenant 20% de cette substance et 80% d'eau, à raison de deux parties sèches pour 100 parties de mélange sec (contenu solide de l'émulsion bitumineuse et contenu sec du latex élastomère). L'ensemble est projeté en gouttelettes sur la surface à recouvrir. Au bout de quelques secondes, la pellicule a durci. EXEMPLE 2 Sur la paroi rocheuse d'une galerie, on constate la sortie d'un jet d'eau. On tube l'ouverture de sortie de façon à assurer une étanchéité parfaite de la seringue d'injection du produit. Ensuite, avec-une pompe, on injecte dans le trou une émulsion bitumineuse anionique de concentration variable entre 30 et 75% (de préférence 65%), comprenant un épaississeur (par exemple polyacrylate de sodium ou encore carboxymbthylcellulose) de façon qu'elle se présente sous l'aspect d'une pAte, avec ou sans latex, suivant la pression que le "bouchon" à obtenir doit supporter. Le sel Na2SiF6 doit titre dosé en quantités progressivement croissanteq pour permettre une bonne pénétration du produit dans la fente de la roche. Quand toute l'émulsion-introduite est gélifiée, on enlève la seringue et le trou reste ensuite obturé par une couche importante de gel. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'imperméabilisation des surfaces des couvertures et des nappes aquifères, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter à une émulsion bitumineuse dans l'eau une dispersion aqueuse d'un agent gélifiant pouvant provoquer une déstabilisation de l'émulsion. 2 - Procédé d'imperméabilisation des surfaces des couvertures et des nappes aquifères, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger une émulsion aqueuse de bitume contenant 30 à 75% de matières solides, avec des latex élastomères synthétiques ou naturels ayant une concentration comprise entre 20 et 75%, en une proportion comprise entre 5% et 70%, relativement à l'émulsion bitumineuse, et à ajouter à ce mélange une dispersion aqueuse d'un agent gélifient. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le latex élastomère employé est un latex de polymère élastomère synthétique. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'agent gélifiant employé est un agent interne ou externe. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent gélifiant interne employé est un agent du groupe suivant : fluosilicates de sodium et de potassium, acétates d'ammonium, nitrométhanes, aminoacides. 6 - Procédé d'imperméabilisation de veines aquifères selon l'une quelconque des revendications précédentes et caractérisé en ce qu'on ajoute à l'émulsion bitumineuse un épaississeur pouvant lui donner l'aspect d'une pute, et que les quantités d'agent gélifiant employées sont progressives.