Brevet FR2368580A1 — publié le 19780519

la présente invention concerne un procédé pour assurer l'étau- choit des éléments de construction en béton, notaient des ouvrages d'art routiers, c'est-à-dire des ouvrages destinés à recevoir la circulation ou le stationnement des véhicules routiers, par exem- ple les ponts, les aires de stationnement et de parcage etc...;elle concerne également le complexe obtenu par ce procédé Les techniques d'étanchéité des ouvrages d'art routiers ont évolué depuis un certain nombre d'années, pour s'adapter aux diverses contraintes imposées par les exigences modernes En effet, on est passé d'une situation ancienne caractérisée par des structures lourdes et stables et un trafic limité à une si- tuation nouvelle dans laquelle la conception technique des structures à partir de la généralisation du béton précontraint, l'intensifi- cation du trafic et les risques d'agressions chimiques ont souris les complexes d'étanchéité à des impératifs très accrus sinon entre rement nouveaux. I1 existe actuellement trois types de solutions à ces problèmes d'étanchéité, ces solutions étant actuellement appliquées de façon plus ou groins courante. las complexes -à base d'asphalte coul6,partiellement ou totalement synthétiques, constituent une des solutions apportées au problèse d'étanchéité des ouvrages routiers. En effet, les asphaltes coulés, produits pleins et appliqués à chaud en continu, constituent des chapes dont les qualités d'étan choit sont depuis longtemps confirmées. las complexes de ce type, appliqués en une ou plus généralement en deux couches ayant une composition appropriée, devraient Entre nor laie ment placés en indépendance totale du support comme c'est le cas en batiment,pour éviter entre autres les phénomènes de "bullage" et de "eloquage" dus à la pression de vapeur provoquée soit par le coulage à haute température, soit, dans le temps, par les cycles thermiques naturels (our et nuit). Or, en application sur des ouvrages d'art, on est contraint, dans la quasi-totalit des cas, d'abandonner l'indépendance pour introduire une seri-adhdrence afin de s'opposer aux efforts de glissement dus au trafic. Cette semi-adhérence est classiquement rdali- sée par un papier perforé ou une résille de verre placée sur une couche d'accrochage. Ces complexes présentent une très bonne garantie d'étanchéité découlant du fait que les produits utilisés, pleins et à base d'as- asphalte, sont coulés en continu avec des Joints de reprise en nombre limité et efficacement soudables à chaud. Ils possèdent une plasticité suffisante pour admettre, sans dommage, des mouvements limités du support (vibrations, microfissu rations etc...). De plus, leur résistance sous trafic est bonne à condition que leurs compositions soient appropriées et que leur aise en oeuvre soit soignée.par ailleurs, il existe une possibilité de circulation sur l'étanchéité de nature et d'intensité variables suivant les complexes. Toutefois, la quasi-obligation de réaliser une semi-adhErenee laisse la possibilité (moins que l'indépendance totale cependant) de cheminement d'eau introduite accidentellement sous i' étanchéité, soit par une ou des perforations localisées, soit au droit de rac- cords touJours délicats à réaliser (relevés en rive, Joints de dilatation, évacuation des eaux pluviales, etc.,,.). De plus, deux couches l'une sur l'autre de plasticité dirfé- rente (la première souple pour bien assurer l'étanchéité, la selon de plus rigide pour répartir les contraintes transmises à ce niveau par le trafic), réservent, k la mise oeuvre de la-seconde, un certain risque de migration de bitume de la première vers la seconde avec erfet de ramollissement de l'ensemble, donc une diminution des résistances mécaniques sous trafic. Un autre moyen connu pour réaliser l'étanchéité des ouvrages d'art routiers consiste à mettre en oeuvre des films minces à base de résines synthétiques, telles que les polyesters, époxydes, poly uréthannes etc.,. Ces films adhérent totalement au support de l'ouvrage. Les problèmes de fluage sous circulation sont totalement réso- lus eu égard - aux très bonnes caractéristiques mécaniques de ces produits, - à la faible épaisseur du film appliqué. D'autre part, l'adhérence totale au support de l'ouvrage rend impossible le chemi- nement de i'ea*ntroduite accidentellement sous l'étanchéité. Cependant, les importantes contraintes d'utilisation de ces produits (polymérisation, humidité des supports, température ambiante) compromettent très souvent l'adhérence du film au support en provoquant le phénomène de "bullage". De plus, un état suffisant de finition de la surface des supports est pratiquement très difficile à obtenir pour assurer une application régulière en épaisseur et sans perforations du film mince. L'adhésivité des produits bitumineux de la chaussée placés audessus est mauvaise avec les produits de ce type, malgré les liaisons mécaniques réalisées par incrustation de gravillon fin et pro pre. L'avantage de l'adhérence totale du film au support est perdu du fait de tous les inconvénients cités ci-dessus. Un autre moyen pour réaliser également l'étanchéité des ouvrages d'art routiers consiste à coller à plein, sur le support, des feuilles préfabriquées, en général par mise en oeuvre d'une phase bitumineuse. L'application se fait par bandes, en général de 10 mètres de long et 1 mètre de large, avec recouvrement des lés entre eux et Joints soudés au chalumeau. Dans tous les cas ou presque, il faut réaliser au-dessus de ces feuilles une couche de protection qui, à la limite, peut etre la première couche de chaussée. Les risques de fluage sous circulation sont très faibles, eu égard au fait que l'épaisseur de ces chapes ne dépasse pas 3 à 4 a, et qu'elles sont armées de toiles ou voiles de verre enrobés de matières plastiques ou élastiques. La sûreté de la préfabrication permet de bien attiser les diverses caractéristiques propres à garantir une bonne étanchéité. L'adhérence totale au support rend impossible le le cheminement de l'eau introduit accidentellement en point quelconque. La nature de ces chapes permet de bien assurer la continuité de l'étanchéité dans les zones de raccordements divers. Il faut toutefois, suivant la nature et la composition de ces chapes, veiller - au risque de migration de bitume dans les couches de chaus- sée au moment de leur mise en oeuvre avec effet de ramollissement probable, - aux effets, sur les couches de protection et de chaussée, de la migration de vapeur souvent constatée à travers ces types de ma- matériaux (formation de cloques). - aux Joints de raccordements entre les lés qui constituent plus une suJétion d'application qu'un inconvénient dans la mesure où un soin suffisant y est apporté. Il n'y a pas généralement de circulation possible directement sur la chape constituée par les feuilles préfabriquées. On a maintenant trouvé un procédé pour réaliser l'étanchéité des éléments de construction en béton, ce procédé permettant de pal- lier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Selon le procédé de 1 'invention, on peut maintenant réaliser un complexe d'étanchéité qui assure simultanément 1) la protection de la surface de l'ouvrage porteur contre toute infiltration susceptible de l'agresser (essentiellement les eaux de ruissellement plus.ou moins chargées d'hydrocarbures et de produits de déverglaçage) 2) un comportement normal à la chaussée placée au-dessus grace à des résistances mécaniques suffisantes. Le procédé selon l'invention pour réaliser l'étanchéité des éléments de constructions en béton, en particulier des ouvrages d'art routiers, consiste 1) à appliquer à froid sur la surface de l'ouvrage porteur considéré une couche primaire à base de bitume, 2) à fixer sur la couche primaire une chape étanche préfabri- quée composée d'une armature et d'une matière d'enrobage à base de bitume, élastomérisé ou non4 3) à dérouler sur la chape étanche une nappe préfabriquée ri- breuse, 4) à couler de l'asphalte sur la nappe fibreuse, dite "diffu- sion et écran bitume". Dans la présente description, la terme "bitume" désigne un mélange de matières hydrocarbonées issues de la distillation de pé trolle brut. Ce mélange de malmènes et asphaltènes est soluble dans le sulfure de carbone (cf. "L'étanchéité dans la construction" de M. VARLAN - Editions Eyrolles, 1964). on entend par "bitume élastomérisé" un bitume auquel on ajou- te une certaine quantité d'élastomère dans le but de modifier ses caractéristiques rhéologiques. par ailleurs, le terme "asphalte" désigne un mélange de bitume et de matières minérales, telles que les gravillons de ro chers concassées, les sables, les fines, etc.... L'étape 1) du procédé de l'invention consiste à appliquer à froid un bitume fluidifié par un solvant très léger, tel que par exemple le benzine. La quantité de solvant è mettre en oeuvre pour préparer la couche primaire doit Outre suffisante pour fluidifier le bitume; une quantité supérieure peut outre utilisée mais ne serait pas avantagez se puisqu'elle augmenterait le temps de séchage et le prix de revient de la couche primaire. Cette couche est appliquée sur la surface de l'ouvrage porteur par un moyen classique quelconque, par exemple au balai-bros se, au rouleau ou de préférence par pulvérisation au pistolet. Ce dernier mode d'application est particulièrement avantageux car il permet de mieux assurer les deux fonctions de la couche primaire qui sont 1) l'imprégnation de la surface par pénétration dans les pores superfioiels de ladite surface, 2) l'établissement d'un film d'adhérence pour la chape étanche qui sera ensuite soude sur cette couche primaire. Suivant le degré de porosité du béton et le mode d'application, le dosage résiduel de bitume après évaporation du solvant est com- pris en général entre 50 g/a2 et 150 g/m2 environ. la délai de séchage à observer, variable suivant les conditions climatiques, doit etre tel que tout le solvant soit évaporé. la béton du support doit être propre et sec au moment de l'application de la couche primaire. L'étape 2) du procédé selon l'invention consiste d souder sur la couche primaire une happe étanche préfabriquée. La chape étanche est une chape souple préfabriquée de bitume élastomérisé ou non, armé en tissu de verre ou fibres synthétiques, sans autoprotection et d'une épaisseur moyenne de 4 mm environ. 1.1 armature de la chape est constituée en tissu de verre correspondant par exemple à la norme NF P .84303, ou en fibres syn thétiques, telles que par exemple des polyesters non tissés. L'armature est telle que sa teneur par m2 de surface recouverte soit, en moyenne,de 52g pour un tissu de verre. La masse bitume neuse de la chape constitue la matière d'enrobage de l'armature; el- le contient avantageusement de 60 à 100% en poids de bitume élastomérisé ou non, le complément à 100% étant constitué par une charge telle que du filler calcaire. On utilise avantageusement une masse bitumineuse d'enrobage ayant une pénétration de 25 à 45, mesurée selon la méthode décrite dans la norme NF.T.66004. La chape étanche se présente en rouleaux généralement de 10 mètres de long et 1 mètre de large. Elle est fixée sur la couche primaire par tout moyen approprié, par exemple par soudage ou collage, Elle peut autre par exemple soudée sur la couche primaire par déroulement progressif et fusion partielle au chalumeau du bitume d'enduction de la face inférieure ou collée avec un bitume du type Enduit d'Application à Chaud (E.A.C.). tes raccords entre lés successifs sont avantageusement réalisés par recouvrement d'environ 0,02 à 0,05 m, soudage au chalumeau et lissage à la spatule. Les relevés, retombées et raccordements aux ouvrages annexes (joints de dilatation, dispositifs d'évacuation d'eaux pluviales (E.p.), etc...) sont faits en continu avec la leme souplesse qu'en technique batiment. L'étape 3) du procédé de l'invention consiste à dérouler sur la chape étanche réalisée à tape 2) une nappe préfabriquée fibreuse dite "diffusion vapeur et écran bitume". Elle est constituée d'une nappe préfabriquée de fibres non tissées synthétiques d'un poids d'environ 150 à 200 gJm2. Parmi les fibres synthétiques qui conviennent aux fins de l'invention,on peut citer par exemple les fibres de polyesters. Les lés successifs sont placés de telle fagon que les remon- tées de bitume de la chape étnche ne soient pas possibles au droit des raccordements. Cette couche est dite de diffusion vapeur et d'écran bitume" car elle permet - de détendre la pression de vapeur pouvant migrer à travers la chape étanche et de - s'opposer à la remontée possible du bitume constitutif de la chape étanche dans la couche supérieure. Htn effet, le choc thermique apporté pendant la phase de mise en oeuvre de produits à haute température comme l'asphalte coulé ou le béton bitumineux, et les cycles thermiques naturels ult*- rieurs (nuit-jour), créent un phénomène de vaporisation de l'humi- dit toujours retenue dans le support en bdton, te s'il est rEpu- té sec. Or, une chape telle qu'elle est réalisée dans l'étape 2 du procédé de l'invention est susceptible de laisser passer, malgré son étanchéité totale à l'eau, une partie au moins de la vapeur formée, créant un effort de soulèvement des couches placées au-dessus, plus ou moins imperméables à la vapeur suivant/leur état de plasticité, en provoquant le phénomène de "cloquage" bien connu en technique asphalte. Un deuxième effet des chocs thermiques décrits ci-dessus est observé, essentiellement, pendant lise en oeuvre et le refroidis- serment de la couche d'asphalte et consiste en la migration dans celle-ci d'une partie du bitume constitutif de la chape. Ce phénomène a pour effet de provoquer de petites bulles, parfois traversantes, dans la couche d'asphalte, qui se referment de façon plus ou moins complète et surtout entrassent un ramollissement de cette couche nuisible à sa stabilité mécanique sous trafic. Certains complexes d'étanchéité d8j8 connus comportent l'utilisation d'une chape tanche autoprotégée par une feuille métalli- que, adhérente en surface. Ce complexe règle bien le problème de la migration du bitume vers la couche supérieure mais ne s'oppose pas au phénomène de "cloquage" puisque la feuille métallique est étanche à la vapeur et se soulève sous l'effet de la mise en pres- sion. La couche dite "de diffusion vapeur et écran bitume" permet donc d'assurer la diffusion de la vapeur nécessaire pour éviter le cloquage et constitue en momie temps une barrière efficace à la migration du bitume. En outre, les caractéristiques mécaniques de cette couche augmentent notablement la résistance au fluage sous charges stati tiques et dynamiques de l'ensemble du complexe. La dernière étape du procédé de l'invention consiste à recouvrir la couche dite de "diffusion vapeur et écran bitume" à l'aide d'un asphalte. Cette couche assure un complément d 'étanchéité de la chape placée au-dessous et une protection de l'ensemble, suscepti- ble de recevoir, sans dommage, une certaine circulation de chantier et l'application des matériaux de la chaussée. Cette couche est avantageusement constituée d'un asphalte dont les gravillons sont issus de roches concassées et le liant est un bitume de distillation directe présentant une pénétration comprise entre 20 et 50 environ E Pénétration déterminée selon le test décrit dans la norme NF.T.66004 g . Elle contient en outre des charges, par exemple du filler calcaire, du sable de rivière. Cette couche est appliquée par coulée et talochage, à une tem- pérature comprise entre 2200 et 2400C. L'application se fait en continu avec des joints de reprise de coulée réduits au minimum et soigneusement repressés et lissés à chaud. L'indentation définissant la résistance mécanique à assurer à ce niveau doit etre comprise entre 15 et 35/10 éme de mm à ires, sai officiel type B en cours de normalisation pour les asphaltes coulés g Projet de norme XF.T,66.002] . A ce niveau, une certaine circulation de chantier et le maté- riel nécessaire à l'application des couchers de chaussée peuvent, comme on l'a indiqué précédemment, intervenir sans dommage pour le complexe. Le procédé de l'invention permet donc de réaliser des comple- xes d'étanchéité qui conviennent pour des éléments de construction en bétons, notamment ceux destinés à recevoir la circulation ou le stationnement de véhicules routiers, tels que des ponts et des aires de stationnement et de parcage. Le complexe d'étanchéité ainsi obtenu constitue également un objet de la présente invention. Ce complexe comprend 1) une couche primaire à base de bitume, 2) une chape étanche fixée sur la couche primaire, ladite chape étant préfabriquée et à base de bitume élastomère ou non. 3) une nappe préfabriquée fibreuse, et 4) une couche d'asphalte coulé. las caractéristiques des différentes couches du complexe d'é- tanchéité selon l'invention sont telles que définies précédemment dans le cadre du procédé de l'invention. le complexe selon la présente invention sera maintenant décrit en référence è la figure unique annexée sur laquelle (1) désigne le support, c'est--dire les surfaces de l'ouvrage porteur considéré. (2) représente la couche primaire qui assure l'imprégnation de la surface de l'ouvrage et l'établissement d1un film d'adhérence pour la chape étanche qui sera ensuite soudée sur celle-ci. (3) représente la chape étanche préfabriquée composée d'une armature et d'une matière d'enrobage, l'armature étant constituée en tissu de verre ou en fibres synthétiques > la matière d'enrobage comprenant 60 à 100% en poids de bitume et ayant une pénétration allant de 25 à 45 , le complément dtant constitué par une charge. (4) désigne la nappe préfabriquée à base de fibres non tissés synthétiques. (5) désigne la couche d'asphalte coulé, l'asphalte étant cons titubé par exemple de gravillons de roches concassées et d'un bitume de distillation directe présentant une pénétration comprise entre 20 et 50 environ. las matériaux de la chaussée peuvent être aiséinent appliqués sur le complexe selon l'invention en mettant en oeuvre les moyens d'application classiques connus dans ce domaine. L'invention sera maintenant décrite plus en détail par l'exem- ple non limitatif ci-après dans lequel les pourcentages sont en poids. EXEMPLE Sur un support convenablement dressé et nettoyé, on a appli qui : a) une couche primaire composée de - bitume 52% - solvant benzénique 48% et dosée à 200 g/m avant évaporation du solvant. b) une chape étanche préfabriquée sans autoprotection, compo sée de - une armature en tissu de verre de 52 g/.2 moyen, - une masse bitumineuse d'enrobage dont la pénétration est comprise entre 28 et 35 (selon la norme NF.T.66004) et dont le test" Bille et Anneau" est d'environ 99 C (selon la norme NF.T. 66.008). Cette masse bitumineuse comprend - 22% en poids de filler calcaire, - 78% en poids de bitume. L'épaisseur de cette couche était de 4 mm. c)- une couche- "diffusion vapeur, écran bitume", préfabriquée en fibres non tissées synthétiques, de 170 g/m2. d) une couche de "complément d'étanchéité et protection" en asphalte could de composition (en poids) - gravillon concassé 30% - sable roulé 38 - filler calcaire 24% - bitume 30/40 8% L'épaisseur de cette couche était de 25 mm. L'essai décrit ci-aprbs a été réalisé. Sur 2 parties adjacentes d'un meme support béton, deux essais simultanés ont été effectués avec les deux complexes suivants - 1/ - Un complexe de l'art antérieur comprenant - une impression bitumineusse (200 g/m) - une chape étanche préfabriquée autoprotégée par feuille métallique, - une couche de 25 mm d'asphalte coulé. - 2/ - Le complexe décrit ci-dessus et faisant 11 objet de l'invention. Dans le premier cas, on a observé la formatlon de cloques par soulèvement de la feuille métallique d'autoprotection de la chape étanche nécessitant des réparations localises pour rétablir la conformité. Dans le deuxième cas, aucune formation de cloques n'est apparue et on a pu vérifier, sur prélèvements "in situ", la parfaite homogénéité du complexe. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assurer l'étanchéité d'éléments de constructions on béton, notamment des ouvrages d'art routiers, caractérisé en ce qu'il consiste 1) à appliquer à froid, sur la surface de l'ouvrage porteur considéré, une couche primaire à base de bitume, 2) à fixer sur la couche primaire une chape étanche prdfabri- quée composée d'une armature et d'une matière d'enrobage, 3) à dérouler sur la chape étanche une nappe préfabriquée fi fibreuse, 4) à couler de l'asphalte sur la nappe fibreuse dite "diffusion et écran bituie". 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche primaire appliquée sur le support est constituée d'un bitume fluidifié par un solvant léger. 3. Procédé selon l1une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chape 6tanche est fixée par soudage ou par collage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé on ce que l'armature de la chape est constituée en tissu de verre ou en fibres synthétiques, la matière d'enrobage compre- nant 60 à 100% en poids de bitume et ayant une pénétration allant de 25 à 45, le complément à 100% étant oonstitué par une charge. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la nappe préfabriquée fibreuse est constituée de fibres non tissées synthétiques et notamment de fibres polyesters d'un poids d'environ 150 à 200 g/b2. 6. Procédé selon l'une queleonque des revendications 1 à 5, caractérisé sn ce que l'asphalte est appliqué par coulée et talochage à une température comprise entre 220 et 240 C. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que asphalte est constitué de gravillons de roches concassées et d'un bitume de distillation directe présentant une pénétration comprise entre 20 et 50 environ. 8. Complexe d'étaichéité pour éléments de construction en b- ton, notamment pour ouvrages d'art routiers, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 b 7. 9. Complexe d'étanchéité pour éléments de construction en b*- ton, notamment pour ouvrages d'art routiers, caractérisé en ce qu'il comprend: 1) une couche primaire constituée d'un bitume fluidifié, 2) une chape étanche préfabriquée composée d'une armature et d'une matière d'enrobage, l'armature étant constituée en tissu de verre ou en fibres synthétiques, la matière d'enrobage comprenant 60 à 100% en poids de bitume et ayant une pénétration allant de 25 à 45, le complément étant constitué par une charge. 3) une nappe préfabriquée à base de fibres non-tissées synthé- tiques d'un poids d'environ 150 à 200 g/2. 4) une couche d'asphalte coulé, constitué de gravillons de roches concassées et d'un bitume de distillation directe présentant une pénétration comprise entre 20 et 50 environ.