Brevet FR2334480A1 — publié le 19770708

L'invention porte sur un procédé assurant l'étanchéité absolue d'un corps creux en béton armé. Pour réaliser en béton armé des conduites ou des réservoirs devant travailler sous faible pression, on n'a su mettre en oeuvre jusqutà maintenant que des solutions coûteuses. Le problème en effet est de lutter contre les fissures pouvant naître à la paroi interne de ces corps creux du fait de la traction et de l'allongement des aciers de l'armature sous l'effet de la pression, fût cette pression très faible. L'une de ces solutions antérieures consiste à gêner la fissuration en utilisant la précontrainte, bien connue pour les fortes pressions. L'autre consiste à noyer à mi-épaisseur du corps creux, une cloison médiane en tôle donnant la continuité voulue pour l'étanchéité.Cette solution est particulièrement employée pour les conduites cylindriques. Dtune manière comme de l'autre, la solution reste coûteuse en acier. De plus, mdme dans la solution précontrainte, tout risque de fissures intérieures n'est pas exclu, et avec lui, celui d'une corrosion des armatures, en tout cas, la tale de la cloison médiane reste, quant à elle, pleinement exposée à l'agression par le fluide transporté, ou stocké, dès que le béton interne est fissuré. L'invention apporte une solution tout à la fois économique, ménagère de la vie des aciers, et intéressante, qui plus est, par ses possibilités de résistance aux agressions chimiques. Elle prévoit en effet un procédé assurant l'étanchéité absolue d'un corps creux en béton armé, caractérisé en ce qu'une matière plastique à bas module d'élasticité est déposée en couche mince sur le noyau interne servant à réserver la cavité de moulage au moment de la mise en place du béton. Selon un mode d'exécution avantageux, ce procédé se caractérise encore en ce qu'avant positionnement du noyau, ainsi revê- tu, en vue de la mise en place du béton, il est encore équipé des aciers d'armature nécessaires, aciers dont la section est calculée pour qu'ils puissent travailler usqu'à leur limite d'élasticité. Corrélativement ces aciers peuvent être déposés tous en une seule nappe, à la plus petite distance de la couche interne de plastique compatible avec la mise en place correcte du béton entre lesdits aciers et ladite couche. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, le procédé est encore caractérisé par la succession de deux groupes d'opérations, - le premier consistant à habiller un noyau rétractable des enveloppes concentriques suivantes, de l'intérieur vers ltex- té rieur, une couche d'un agent de démoulage, une couche de plastique, une couche d'accrochage du béton sur cette couche de plastique, une cage métallique d'armatures, - le deuxième consistant à :: positionner le noyau dans une fouille, dans un mou le, ou dans un-tunnel, couler dans la fouille, couler ou injecter dans le moule, ou injecter dans le tunnel, le béton de rem plissage, retirer le noyau après rétraction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, non limitatif en regard du dessin annexé, sur lequel la Fiv.1 donne la vue en perspective d'un noyau prêt à ltem- ploi, juste avant son positionnement en vue de la mise en place du béton, pour la fabrication d'un tuyau en béton armé la Fig.2 donne la vue, également en perspective, d'une variante de réalisation du système d'accrochage du béton sur la couche de plastique. Le corps creux à la fabrication duquel peut- & re appliquée l'invention est, dans l'exemple auquel se rapporte la Fig.1, un tuyau. La Fig.1 montre un noyau prêt à ltemploi" lorsque, revêtu de la couche plastique d'étanchéité interne du tuyau, et d'une cage d'armatures, il est sur le point d'être positionné dans un moule, dans une fouille, ou encore dans une galerie, avant que le béton constitutif de l'essentiel de l'épaisseur du tuyau soit mis en place, par coulée ou par injection. On voit donc sur cette Fig.1 un noyau cylindrique rétractable 1, d'axe XX, qui a été revêtu d'un certain nombre d'enveloppes concentriques. La description qui suit examine successivement les différentes couches d'habillage du noyau 1 dans l'ordre où elles ont été précédemment énoncées, c'est-à-dire de la plus interne à la plus externe. L'agent de démoulage 2 est un produit tel que l'alcool polyvinylique étendu par badigeonnage ou déposé par pulvérisation. Ce peut être aussi un film de plastique tel que le Mylar, déposé par enroulement hélicoidal. Le plastique constitutif de 3a chemise 3 est par exemple un plastiquerenforcé à la fibre de verre résultant de l'enrOulement hélicoidal d'un mat de verre ou d'une nappe de rovings, l'un comme l'autre imprégnés d'un plastique thermodurcissable choisi en fonction des agents agressifs qui seront transportés par la conduite. Le système dtaccrochage non représenté en Fig.1 consiste avantageusement dans ce cas en un sablage au moyen d'un sable calibré qui est projeté sur la couche de plastique avant la fin de sa polymérisation. Une autre façon de réaliser cet accrochage consiste à immobiliser une structure tridimensionnelle à grande surface spécifique sous la dernière nappe de l'enroulement hélicoidal constitutif du plastique renforcé. Une première variante d'une telle structure tridimensionnelle consiste en lames métalliques dans lesquelles ont été incisées, puis relevées à la façon du métal déployé, des languettes de préférence elles-mêmes perforées. Un tel relief d'accrochage apparat en Fig.2 : sur une bande métallique 4, une première série d'orifices 5 est taillée à l'emporte-pièce dans la réalisation représentée, ces orifices sont de section circulaire.Par la suite, à l'emplacement de l'un sur deux de ces orifices, une figure géométrique de plus grande surface a été incisée, en 6, en ménageant, sur l'un des côtés, une charnière 7, autour de laquelle ensuite, est relevé par pliage le relief d'ac- crochage. Un mode avantageux, pour la mise en oeuvre de telles bandes, consiste à les fabriquer en continu à partir d'une bobine, puis, immédiatement à l'aval de ce poste, à en faire un enroulement hélicoïdal sur le noyau . Une seconde variante de relief d'accrochage, consiste à onduler transversalement une bande, de quelques décimètres de largeur, d'un grillage triple torsion, à pratiquer avec cette bande un enroulement hélicoldal autour du noyau puis à immobiliser cet enroulement par quelques fils de rovings ou quelques bandes de mat enroulés eux-mêmes au fond de quelques unes des gorges de ladite bande de grillage. Une variante, concernant la couche plastique constitutive de la chemise interne consiste à utiliser de la feuille thermoplastique enroulée en hélice et soudée également en hélice. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire diinterposer entre cette feuille et le noyau une couche d'un agent démoulant. L'accrochage, dans ce cas, peut-être également réalisé par sablage après avoir enduit le plastique d'une couche de colle qui lui soit compatible. On peut aussi enrouler des feuilles thermoplastiques présentant des ner vues. Quant à la cage métallique, désignée dans son ensemble par le repère 8, elle est avantageusement formée de spires 9 et de génératrices 10 constituant, en tout ou en majeure partie, l'armature résistante du tuyau définitif. Dans la variante représentée, cette cage métallique est façonnée directement sur le noyau par enroulement hélicoïdal de spires en acier, puis disposition de quelques génératrices. Dans une autre réalisation, on peut préfa çonner en dehors du noyau une cage métallique, et dans ce cas il est intéressant de réaliser cette cage sous forme de coquilles dont on vient coiffer le noyau. Ce système est avantageux en ce qu'il permet de réaliser une armature dissymétrique, en fonction des points de la périphérie dont on veut spécialement garantir la résistance.Il est à noter encore que ce procédé permet d'avoir une seule nappe d'armatures, placée radialement par rapport à la couche plastique, à la distance minimum compatible avec les commodités de la mise en place du béton entre les armatures et la couche. On évite alors l'obligation rencontrée dans les tuyaux de béton arm classiques dans lesquels, à l'emplacement de la génératrice supérieure, il est nécessaire, pour résister à la fissuration, de disposer une nappe au voisinage de la peau extérieure du béton, et une nappe au voisinage de la peau intérieure, l'une comme l'autre à la distance consacrée par les normes, qui est d'environ deux fois le diamètre des armatures.Comme l'invention ac cepte délibérément la fissuration du béton à l'intérieur, tout en protégeant les armatures de l'agressivité du milieu interne, il est avantageux de rapprocher radialement la nappe la plus externe de ces armatures pour la confondre avec la nappe interne. Il est à noter que ce rapprochement apporte encore par lui-meme un gain non négligeable sur le poids d'acier nécessaire pour équilibrer une pression donnée puisque le diamètre moyen des spires d'armatures est réduit par ce rapprochement ; cette économie peut atteindre 15 %. Le noyau 1, pour sa part, est naturellement rigide puis quril supporte l'enroulement nélicoldal de la couche interne plas tique, et qu'il sert ensuite de noyau pendant le moulage. Son aptitude à la rétraction, bien qu'étant rigide, peut lui être conférée par l'un des moyens suivants. Un premier consiste à entourer un cylindre rigide, d'un diamètre légèrement inférieur à celui de la couche plastique, au moyen d'une enveloppe pneumatique gonflable aux dimensions désirées. On peut aussi envisager un noyau entièrement gonflable. On connatt également des noyaux rétractables dans lesquels la rétraction est totalement mécanisée. Plus simplement, on peut envisager un noyau démontable, en commençant par un secteur formant clé.Enfin, lorsque le béton est placé dans ltespace annulaire réservé autour d'un noyau à l'intérieur d'un moule d'axe vertical, ledit noyau peut-être retiré axialement sans contraction radiale préalable. Concernant maintenant les phases de la fabrication postérieures à lthabillage du noyau, elles peuvent revêtir trois formes, suivant que le corps creux est préfabriqué en usine2 ou fabriqué en fouille2 ou encore fabriqué au titre de revêtement d'une galerie. Dans le premier cas, celui du corps creux préfabriqué en usine, le noyau, avec son habillage, est mis en place verticalement. Des c oquilles métalliques dessinent un moule conformé au pourtour extérieur du corps creux. Des armatures en acier supplémentaires sont éventuellement mises en place. Le béton est coulé verticalement, puis vibré entre les coquilles extérieures et le noyau. Le béton peut aussi être injecté sous pression. Le démoulage se fait en extrayant mécaniquement le noyau verticalement, sans contraction radiale préalable. C'est dans l'un des deux cas qui vont être maintenant examinés qu'il est plus spécialement avantageux de disposer d'un noyau rétractable. Dans un premier cas, le noyau, avec son habillage, est mis en place selon sa position définitive dans %a fouille. Calés au fond de la tranchée, des coffrages forment le pourtour extérieur des corps creux. Des armatures en acier supplémentaires sont éventuellement mises en place. Le béton est coulé, puis vibré entre les coffrages extérieurs et le noyau. Après un mûrissement partiel du béton, le noyau rétractable est extrait, en laissant naturellement en place la couche plastique interne. Dans un deuxième cas, il s'agit de confectionner un revêtement interne, soit dans une galerie récemment ouverte, soit pour chemiser intérieurement une conduite par trop fissurée. Il est alors avantageux de disposer de la technique selon l'invention. On enfile alors le noyau, préalablement revêtu comme déjà dit, dans la vacité creusée à mdme le terrain ou dans la cavité interne d'un vieux tuyau préexistant. Il nty a alors pas d'autre solution, pour la mise en place du béton, que celle de l'injection sous pression. Il est donné ci-après, à titre d'exemple, quelques données significatives d'un tuyau composite selon l'invention Diamètre intérieur : 2 800 millimètres Pression de service : 5 bars Epaisseur du plastique : 2,5 millimètres Nature du plastique : polyester à 30% de fibre de ver re sous forme de mat, Section d'acier : 22,2 centimètres carrés/mètre linéaire de conduite, Nature des aciers : aciers "Tor" Haute adhérence Forme des aciers : 16 au pas de 9 centimètres Economie d'acier : 60% par rapport à la solution âme tôle, Epaisseur du béton : 40 centimètres Dosage en ciment du béton : CPÂ 350 kilos Granulométrie des agrégats : 0-25 millimètres. Il est à noter2 outre les avantages déjà cités, que l'invention stapplique avec bonheur jusqutà des diamètres très grands c'est d'ailleurs l'exemple numérique cité - là où d'autres solutions de chemisage interne ne conviendraient pas. Pour des tuyaux de grand diamètre en béton armé, qui sont presque obligatoirement coulés en fouille, il n'y a en effet guère d'autre solution que celle qui consiste à garder le noyau à l'intérieur de la chemise pendant la coulée et à réaliser l'armature autour du noyau avant mise en place de celui-ci dans la fouille. Comme déjà décrit, cette invention concerne naturellement les tuyauteries. Nous avons cités les tuyauteries cylindriques. Elle s'applique évidemment également aux formes non cylindriques, dont la section est un ovolde, une ogive, une demi lune, ou un parallélépipède. Elle peut stappliquer également aux piscines, cuves à vin, réservoirs et autres citernes. REVENDICATIONS 1.- Procédé assurant l'étanchéité absolue d'un corps creux en béton armé, caractérisé en ce qu'une matière plastique à bas module d'élasticité est déposée en couche mince sur le noyau interne servant à réserver la cavité de moulage en vue de la mise en place du béton. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant positionnement du noyau, ainsi revêtu, en vue de la mise en place du béton, il est encore équipé des aciers d'armature nécessaires, aciers dont la section est calculée pour qu'ils puissent travailler jusqu'à leur limite d'élasticité 3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les aciers sont déposés tous en une seule nappe, à la plus petite distance de la couche interne de plastique compatible avec la mise en place correcte du béton entre lesdits aciers et ladite couche. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par la succession de deux groupes d'opérations, - le premier consistant à habiller un noyau rétractable des enveloppes successives suivantes une couche d'un agent de démoulage, une couche de plastique, une couche d'accrochage du béton sur cette couche de plastique, une cage métallique d'armatures, - le deuxième consistant à positionner le noyau dans une fouille, dans un moule, ou dans un tunnel, couler dans lafouille, couler ou injecter dans le moule, ou injecter dans le tunnel, le béton de rem plissage, retirer le noyau après rétraction. 5.- Conduite sous pression réalisée par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 7 à 4, caractérisée en ce que sa section transversale affecte l'une des formes suivantes, le cercle, la demi lune, ltovoide, l'ogive, le parallélépipède. 6.- Système d'accrochage intervenant dans un procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsque la couche interne de plastique est un plastique renforcé à la fibre de verre, ledit système d ltenroule- ment filamentaire constitutif du plastique renforcé. 7.- Structure dimensionnelle intervenant dans un système suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle est faite dans un feuillard métallique préalablement perforé dans lequel, autour d'une perforation sur deux, on a relevé autour de l'un de ses côtés, après incision des autres côtés, une forme polygonale entourant ladite perforation. 8.- Structure tridimensionnelle intervenant dans un système suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle consiste en une bande étroite d'un grillage triple torsion ondulé transversalement, c'est-à-dire dans laquelle les ondes sont parallèles à la longueur de la bande. 9.- Système d'accrochage suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, les structures tridimen sionnelles sont elles-mêmes disposées sur le noyau par enroulement hélicoidal, puis immobilisées sous la dernière nappe de ltenroule- ment filamentaire constitutif du plastique renforce. 10.- Corps creux réalisé suivant l'une quelconque des re vendications 1 à 9, caractérisé en ce que la coulée du béton se fait en fouille, après descente dans celle-ci du noyau préalablement chemisé et armé, prêt à l'emploi, comme indiqué en revendication 4. 11.- Corps creux réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé enoe que l'ensemble de la fabrication, y compris la mise en place du béton, se fait en usine, cette mise en place se faisant à l'intérieur d'un moule, autour du noyau préalablement chemisé et armé, prêt à l'emploi, comme indiqué en revendication 4. 12.- Corps creux suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la mise en place du béton entre le noyau et le moule se fait par coulée suivie d'une vibration. 13.- Corps creux suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la mise en place du béton entre le noyau et le moule se fait par injection sous pression. 14.- Corps creux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la mise en place du béton autour du noyau, préalablement chemisé et armé, prêt à l'emploi, se fait dans une galerie, par injection sous pression, galerie préexistante sous forme d'un ancien tuyau, ou creusée dans le sol. 15.- Noyau pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour la fabrication d'un corps creux suivant l'une quelconque des revendications 5,et 10 à 14, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enveloppe gonflable. 16.- Noyau pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la fabrication d'un corps creux suivant l'une quelconque des revendications 5, et 10 à 14, caractérisé en ce qu'il est constitué dtun noyau rigide entouré d'une enveloppe gonflable. 17.- Noyau pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la fabrication d'un corps creux suivant l'une quelconque des revendications 5, et 10 à 14, caractérisé en ce qu'il est totalement rigide mais démontable. 18.- Noyau pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour la fabrication d'un corps creux suivant l'une quelconque des revendications 5, et 10 à 14, caractérisé en ce qu'il est rigide mais rétractable mé- caniquement.