Brevet FR2292827A1 — publié le 19760625

La présente invention concerne un dispositif qui permet d'éliminer l'eau qui se sépare par sédimentation d'un coulis de ciment remplissant les gaines qui contiennent les armatures constituant les câbles de précontràinte, spécialement lorsque ces câbles sont de grande longueur et ont une position verticale dans le béton ou voisine de la verticale. le moyen le plus courant de protéger contre une corrosion destructrice les câbles en acier à haute résistance utilisés pour placer le béton en état de précontrainte consiste à remplir les gaines qui les contiennent avec un coulis composé de ciment et d'eau. Si le remplissage est parfait après durcissement du coulis les armatures sont à l'abri des risques d'oxydation. Dans le cas d'un câble ascendant on a déåà proposé pour obtenir ce remplissage, de forcer par pression le coulis à partir du point le plus bas de la gaine pour le faire remonter jusqu'au point le plus haut.Cependant, en particulier lorsque les armatures sont des torons, il se produit une séparation d'une partie de l'eau du coulis, c'est-à-dire l'apparition dans la colonne de coulis qui remplit la gaine, d'une certaine quantité d'eau de sédimentation qui, moins dense que le coulis décanté, vient surmonter cette colonne et occuper la partie haute de la gaine. Ce phénomène est particulièrement accusé dans le cas de câbles verticaux de grande longueur. La hauteur de l'eau décantée peut alors être assez grande, de l'ordre de plus d'un mètre, même si la qualité du coulis répond aux sévères prescriptions techniques qui permettent de limiter à 2 i du volume du coulis la quantité d'eau de sédimentation. La partie de l'armature extérieure au coulis dense se trouve alors exposée à la corrosion soit directement par l'eau qui l'entoure, soit par l'air ambiant, si cette eau peut diffuser dans le béton environnant à travers la gaine et l'ancrage. L'ouvrage précontraint peut alors se trouver en danger, ce qui n'est pas admissible, surtout lorsqu'il s'agit d'ouvrages dont la sécurité doit être complètement assurée, comme c'est le cas pour les enceintes de réacteurs atomiques, les réservoirs à gaz sous pression, etc.. Au phénomène de sédimentation normal s'ajoute, lorsque les armatures de précontrainte sont composées de torons, une fil tration de l'eau du coulis par les interstices entre le fil central et les fils périphériques du toron; cette eau chemine vers le haut, le long du fil central, sous l'effet de la pression du coulis injecté en raison de la différence de densité entre le coulis et l'eau et cette eau vient s'ajouter à celle qui occupe la partie supérieure de la gaine. Four éviter la séparation de l'eau et du coulis on a proposé d'ajouter à celui-ci des adjuvants notamment des gélifiants qui en accroissent la viscosité et des produits expansifs qui, en faisant prise, augmentent de volume. quoique non négligeables les résultats obtenus ne suffisent pas à compenser totalement l'effet de sédimentation, spécialement lorsque les armatures sont des torons. Dans ce dernier cas on a proposé dans le brevet français NO 72.20 439 (publication No. 2 188 004) de mettre à profit les propriétés de filtration des torons pour l'élimination de l'eau excédentair-e. Les extrémités des torons dépassant l'organe d'ancrage de ceux-ci, lequel est obturé, sous la pression d'injection du coulis, l'excédent d'eau filtre à travers les interstices de ces torons et sort par leurs extrémités. Ce procédé qui ne convient qu'au cas d'armatures en torons, n'élimine pas complètement les risques de sédimentation car, en cas de câbles de grande hauteur, il est difficile d'exercer en bas du câble une pression assez forte pour que son effet, en haut de ce câble, produise avec certitude un essorage suffisant. De plus l'obturation ou "cachetage" de l'organe d'ancrage précédant la fin de l'injection, le contrôle de la bonne exécution de celle-ci n' est pas possible. Enfin l'effet de séparation peut apparaître dans la partie courant du câble. On a déjà tenté de compléter le remplissage de la gaine à la partie haute en introduisant un complément de coulis par l'organe d'ancrage supérieur du câble afin de remplacer l'eau de sédimentation, mais aucun des moyens proposés à cette fin n' a jusqu'à présent permis d'exécuter cette opération d'une façon pratique et telle que le complément introduit ne présente, à son tour, une sédimentation. Or, celle-ci, aussi faible soit elle, présente un danser en laissant exposée à la corrosion la portion d'armature non enrobée de coulis. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Selon l'invention ce dispositif comprend d'une part une source de coulis d'appoint sous pression associée à des moyens d'amenée de ce coulis à la partie supérieure de la gaine du câble ascendant et, d'autre part un réservoir surmontant l'or- gane d'ancrage supérieur du câble, réservoir raccordé de manière étanche au volume intérieur de la gaine. De préférence ce réservoir est fermé et comporte des moyens réglables d'écoulement de son contenu, la charge hydrostatique de la source de coulis étant supérieure à celle du réservoir. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention les moyens d'amenée du coulis à la partie supérieure de la gaine sont constitués par un tube susceptible d'être inséré dans le volume intérieur de la gaine. Il est ainsi particulièrement aisé d'amener l'orifice inférieur de ce tube au niveau ou, de préférence, légèrement au-dessous de l'interface qui, dans la gaine, après l'injection de celle-ci par des moyens classiques, sépare le coulis pâteux de l'eau décantée. Lorsqu'un tel tube est utilisé il traverse avantageusement le réservoir afin de faciliter les divers raccordements hydrauliques. Après injection de l'intérieur de la gaine par du coulis de ciment au moyen d'une pompe envoyant ce coulis sous forte pression à la base de la gaine, le dispositif selon l'invention peut être utilisé de deux façons principales. On peut, par exemple, le réservoir étant plein d'eau de sédimentation éventuellement complétée par un appoint convenable, permettre une évacuation très lente de cette eau pour permettre une montée lente du coulis d'appoint dans la gaine avec décantation progressive de ce coulis jusqu'à ce que le niveau coulis pâteux dépasse celui de l'organe d'ancrage ce qui peut être contrôlé par arrivée de coulis pâteux au niveau des moyens d'évacuation. La durée de cette opération peut correspondre au temps de prise du coulis. On peut aussi, en ouvrant largement à l'origine les moyens d'écoulement du réservoir, assurer-un oalayage, par du coulis d'appoint, de toute l'eau de sédimentation ayant déjà apparu jusqu'au remplissage complet de la gaine et du réservoir par ce coulis, après quoi les moyens d'écoulement sont fermés et la source de coulis maintenue en pression pendant un temps qui peut être juste inférieur à la durée de prise du coulis. Dans ce cas la capacité du réservoir étant au moins égale au volume d'eau susceptible de décanter à partir du volume de coulis d'appoint ainsi introduit, l'eau de sédimentation vient occuper le réservoir tandis que la gaine et l'ancrage se trouvent entièrement remplis de coulis pâteux. Dans le premier cas la source de coulis sous pression peut être une nourrice remplie de coulis portée à un niveau convenable au-dessus de l'organe d'ancrage du câble. Elle peut aussi être constituée par un récipient fermé mis en pression par exemple par un gaz comprimé. Dans le second cas, cette source peut être une simple pompe amenant le coulis d'appoint. Bien entendu les deux façons de procéder peuvent être combinées et la seconde par exemple peut être utilisée à plusieurs reprises pour parfaire le balayage de l'eau de sédimentation hors de la partie supérieure de la gaine. Le coulis de complément peut avantageusement être un coulis à prise retardée, tel que celui qui a été décrit dans le brevet français No. 70.40 367 (publication No. 2 112 802). Dans ce cas il est possible de poursuivre la sédimentation pendant une longue durée, de l'ordre de 24 heures, et d'obtenir un coulis décanté, mais n'ayant pas encore fait sa prise au moment de l'arrêt de l'opération ce qui facilite le démontage et le nettoyage du dispositif. Le dessin annexé représente à titre d'exemple un mode de mise en oeuvre de l'invention. - La figure 1 illustre en coupe verticale un dispositif selon l'invention. - La figure 2 représente schématiquement une nourrice contenant un coulis sous pression alimentant plusieurs gaines de câbles. La structure h est supposée précontrainte dans le sens vertical par un câble, de référence générale, B sensiblement vertical. ne câble 3 est composé d'armatures, fils ou torons, en acier à haute résistance contenues dans une gaine z noyée dans le béton de la structure dont la partie haute seule est représentée. Dans le cas de figure choisie, l'organe d'ancrage de ce câble, d'usage courant, est composé d'une pièce femelle 4 reposant sur une plaque d'appui 5 et d'une pièce mâle 6 qui bloque par serrage latéral les armatures 1 dans une ouverture conique de la pièce femelle 6, laquelle comporte un canal central 7. D'une manière générale, l'organe d'ancrage est organisé pour bloquer individuellement ou collectivement les armatures tout en donnant accès à la gaine qui contient celles-ci. L'organe d'ancrage est surmonté par un réservoir fermé 8 raccordé à l'ouverture d'accès de la gaine et comportant par exemple à cette fin, vers le bas, une couronne tronconique évasée 9 qui s'emmanche sur la périphérie externe de la pièce femelle, de préférence avec interposition d'un joint en élastomère (non représenté). Ce raccordement étanche du réservoir avec l'intérieur de la gaine peut aussi être constitué par un raccord pénétrant à l'intérieur du canal 7 de la partie meule 6 et par une obturation étanche des espaces libres entre pièces femelle 4 et mâle 6 dans les intervalles entre armatures 1.Le réservoir comporte au moins un ajutage d'évacuation 10 muni d'une vanne Il et, de préférence, pour permettre la mise en oeuvre de l'un ou l'autre des procédés d'utilisation, un ajutage 10a vers le haut formant purge et orifice de remplissage et un ajutage 10 vers la base. Au-dessus du réservoir 8 est disposé une nourrice 12 ouverte à l'air libre et contenant le coulis 12a d'appoint. La charge hydrostatique de cette nourrie est déterminée par la longueur des pieds 13 de repos sur la structure A, pieds qui peuvent comporter un dispositif télescopique de réglage en hauteur (non représenté). Un tube plongeur 14 est raccordé à la partie basse de la nourrice par la collerette 15 de la base de celle-ci. Ce tube traverse, par un raccord à collerette 16, le couvercle du réservoir 8 et pénètre à l'intérieur de la gaine 2 par le canal 7 de l'organe d'ancrage. Ce tube est engagé jusqu'au voisinage de l'interface de l'eau de sédimentation et du coulis remplissant la gaine et il est fixé vers le haut au moyen d'un collier 17 muni d'une garniture élastique 18.Dans la réalisation illustrée ce collier s'ouvre au moyen d'une articulation non représentée pour enserrer à la fois de façon étanche le tube plongeur 14 et les deux collerettes 15 et 16 et il est maintenu fermé grâce à des pattes 19 serrées par un boulon 19a. La gaine 2 ayant été injectée à partir de sa base avec du coulis, lorsque cette gaine a été remplie, une certaine quantité d'eau 26 est apparue à se partie supérieure. te dispositif étant monté la nourrice 12 est remplie de coulis. 9i l'un des ajutages 10 ou 10a est ouverts, l'eau de sédimentation remonte dans le réservoir ò puis s'évacue en passant par l'espace annulaire entre le tube plongeur 14 et le canal 7. On peut ainsi par le tube 1G évacuer l'eau au fur et à mesure de sorte que cette eau peut être proyessivement remplacée aussi lentement que nécessaire pour un bon remplissase, par du coulis descendant par gravité depuis la nourrice. zn fin d'opération le coulis pâteux remplissant partiellement le réservoir 8 apparait à la sortie de l'ajutage 10.On peut aussi ouvrir largement I'ajutage 10a jusqu'à l'apparition du coulis, après quoi cet ajutage est fermé et on laisse la sédimentation s'opérer. Le réservoir 8 contient alors, plus ou moins nettement séparés, l'eau de sédimentation et un excédent de coulis pâteux. Ainsi dans les. deux cas après démontage du dispositif de remplissage, l'intérieur de la gaine se trouve rempli d'un coulis ayant terminé sa décantation. Une même nourrice en charge peut alimenter plusieurs câbles dont les ancrages comportent chacun un réservoir 8 pour l'accumulation de l'eau décantée. Dans ce cas tous les tubes plongeurs 14 des cÂbles intéressés sont raccordés à une même nourrice ou bien à une rampe, elle-même reliée à cette nourrice, comme il est montré sur la figure 2, sur laquelle une nourrice commune 20 alimente en coulis une rampe Lorsque les pertes de charge sont susceptibles de réduire la hauteur hydrostatique et de gêner un écoulement normal du ooulis, la nourrice 20 peut être un réservoir fermé par un couvercle amovible - Les tubes 14 sont de préférence des tubes souples par exemple en matière plastique dont la longueur peut être choisie telle qu'ils puIssent toujours atteindre le niveau du coulis pâteux quelle que soit la hauteur de l'eau décantée. Après élimination de l'eau de sédimentation ces tubes sont coupés au ras de l'ancrage, de façon à éviter que leur extraction ne disloque le remplissage de coulis. Cette coupure est indispensable lorsque le coulis commence sa prise au moment du démontage du dispositif de remplissage. Au début de la prise le réservoir - peut être enlevé en cisaillant par rotation le coulis au niveau de l'ancrage. Le tube plongeur 14 peut être graissé dans la partie qui traverse le réservoir 8 pour permettre à celui-ci d'être enlevé en laissant ce tube en place. Pour faciliter le nettoyage, la nourrice a, de préférence, comme représenté, une forme conique. ) z V X N D I C A T I O N S = = ~ = = = = = = ~ ~ = 1.- Dispositif d'élimination de l'eau de sédimentation d'un coulis de ciment remplissant la gaine de logement d'armatures ascendantes de précontrainte tendues et ancrées aux deux extrémités de cette gaine, caractérisé par le fait qu'il comprend d'une part une source de coulis d'appoint sous pression associée à des moyens d'amenée de ce coulis à la partie supérieure de la gaine et, d'autre part un réservoir surmontant ltorane ancrage supérieur des armatures qui est raccordé de manière étanche au volume intérieur de cette gaine. a.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'amenée du coulis sont constitués par un tube pénétrant dans la gaine à travers l'organe d'ancrage. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir est fermé et comporte des moyens réglables d'évacuation de son contenu, la charge hydrostatique de la source étant supérieure à celle du réservoir. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que la source de coulis est une nourrice ouverte à l'air libre portée au-dessus du réservoir. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le tube d'amenée de coulis traverse le réservoir et pénètre dans la gaine à travers le raccordement du réservoir à l'organe ancrage. 6.- Dispositif selon la revendication 2, caractériYé par le fait que le tube d'amenée de coulis est souple et en matière facile à sectionner. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 2 et , caractérisé par le fait que le tube est raccordé à la source de coulis à travers une première collerette et pénètre dans le réservoir par une seconde collerette, ces deux collerettes et le tube étant enserrés par un collier comportant une garniture interne d'étanchéité en matière souple. .- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation réglable du réservoir sont cons- titués par au moins un ajutage muni d'une vanne. 9.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de coulis d'appoint est constituée par un récipient fermé contenant ce coulis et qui est mis en pression par un gaz comprimé. 10.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de coulis est une pompe. 11.- dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que plusieurs câbles munis de leurs réservoirs respectifs sont raccordés à une même source d'alinentation en coulis. 12.- Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le réservoir étant plein d'eau, les moyens d'évacuation de ce réservoir sont ouverts avec un-faible débit, la source de coulis étant maintenue en pression. 13.- Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation du réservoir étant initialement ouverts, le coulis est amené jusqu'à sortir par les moyens d'évacuation du réservoir après quoi lesdits moyens d'évacuation sont maintenus fermés.