Brevet FR2491813A1 — publié le 19820416

La présente invention a pour objet un dispositif permettant de traiter du béton en vue d'assurer son imprégna- tion par un monomère organique qui est ultérieurement polymé- risé in situ. Le but de l'invention est de résoudre le problème connu posé par la protection et l'imperméabilisation de béton en service,quand le béton est exposé en action à des condi- tions particulièrement rigoureuses,soit du fait de la détério- ration progressive de ses caractéristiques de résistance mécanique sous l'effet du gel,soit du fait de dommages causés par des infiltrations de substances corrosives. Un exemple,choisi à titre d'illustration parmi beau- coup,est le cas de surfaces d'usure de routes en béton armé situées dans des régions particulièrement froides et qui,en raison des températures extrêmement basses et de l'utilisation -fréquente en hiver-de sels anti-gel,subissent une détériora- tion précipitée et extrêmement rapide,ainsi qu'un phénomène de forte corrosion saline des barres de fer de leur armature. De ce fait aussi,toujours à titre d'exemple,il peut s'avérer nécessaire d'imperméabiliser et de protéger le revêtement de barrages et conduits déjà en service. On sait que certaines tentatives ont déjà été faites aux Etats-Unis d'Amérique pour mettre au point une technologie de traitement de béton en service,mais les techni- ques résultantes,définies ci-dessous dans leurs grandes li- gnes,présentent à la mise en oeuvre certains graves inconvé- nients qui interdisent du point de vue économique leur utilisation à grande échelle. Les phases du processus mis au point aux Etats-Unis d'Amérique sont les suivantes: l)Séchage de l'ouvrage en béton à traiter,opéré par un appareil composé d'une couverture d'isolation thermi- que dans laquelle arrive un courant d'air chaud,engendré par un appareil de production de chaleur externe,qui est distri- bué à travers des conduits en métal en feuilles percés d'orifices appropriés. 2)Démontage et évacuation de tout l'appareillage décrit ci-dessus. 3)Imprégnation du béton précédemment séché par dis- tribution sur sa surface d'une légère couche de sable sec- qui est convenablement saturé d'un monomère catalysé. Pour éviter l'évaporation du monomère,on déploie sur la surface du sable une feuille de polyéthylène que l'on soulève plusieurs fois pour faire l'appoint de monomère nécessaire aux endroits o le sable a séché parce que le monomère a été absorbé par le béton. 4)Polymérisation du monomère absorbé par le béton opérée en remettant l'appareillage précédemment utilisé pour sécher le béton en place sur l'aire recouverte de la couche de sable. L'écoulement d'air chaud,ainsi mis en con- tact avec le sable qui contient encore un résidu de monomère, provoque l'évaporation et la polymérisation du monomère présent dans le sable et n'assure qu'ensuite la polymérisation du monomère ayant pénétré à l'intérieur du béton. Cette technologie présente toutefois certains incon- vénients,qui sont énumérés ci-dessous: 1)Nécessité de ne travailler que les jours de beau temps, à moins de couvrir toute l'aire à traiter d'un abri mobile. 2)Absence de protection contre l'eau qui ruisselle sur la surface de l'ouvrage à traiter,même dans le cas o le chantier est complètement recouvert,en particulier si la sur- face à traiter est en pente,comme c'est le plus souvent le cas. 3) Difficulté éprouvée à étaler en couche mince et à récupérer finalement le sable utilisé au traitement. 4)Nécessité de travailler à démolir la croûte de sable imprégné qui adhère complètement par endroits à la sur- face du béton traité du fait de la polymérisation de l'excès de monomère contenu dans le sable. 5)Gros gaspillage de monomère (d'environ 50%) dû à l'impossibilité d'évaluer exactement la quantité de monomère nécessaire pour que le béton soit totalement imprégné et que le sable demeure presque exempt de monomère à la fin du traitement. 6)Graves incommodités pour les ouvriers affectés à cette tâche en raison des vapeurs de monomère dégagées par la grande superficie exposée à l'air de la couche de sable utilisée à la phase d'imprégnation,étant donné qu'il faut arroser plusieurs fois cette couche de monomère frais afin que le sable demeure saturé. Les processus analogues n'impliquent pas moins d'inconvénients. Pour résoudre ces problèmes,la présente invention propose d'envisager l'application de la technologie d'impré- gnation d'ouvrages en béton préfabriqués à l'aide de résines polymérisables, telle que décrite dans le brevet IT 932.873. Grâce à la présente invention,il est en effet possi- ble d'étendre l'application de cette technologie à du béton déjà en service. D'une manière déjà connue,la technologie d'imprégna- tion d'ouvrages en béton avec des résines polymérisables comporte les phases de traitement suivantes: I)Traitement thermique au four de l'ouvrage à prépa- rer à l'imprégnation,avec obtention du degré de déshydrata- tion souhaité selon l'épaisseur. II)Imprégnation opérée en immergeant après traitement thermique l'ouvrage dans un monomère polymérisable en ajoutant un catalyseur approprié (l'imprégnation pouvant être éventuel- lement accélérée par mise sous pression d'azote). III)Immersion de l'ouvrage imprégné de monomère polymérisable dans un bain d'eau maintenu à une température indiquée pour la polymérisation catalysée par la chaleur du monomère lui-même (environ 80 C). L'eau joue ainsi le double rôle de source de chaleur pour la polymérisation de la résine et de moyen s'opposant à ce que le monomère s'échappe des pores du produit imprégné. Suivant l'invention,il est prévu un dispositif constitué par la combinaison,dans un même appareil,d'un pan- neau qui permet de chauffer la surface à traiter par circu- lation d'un liquide adéquat,diathermique à haute température, avec possibilité de régler la puissance appliquée,et d'un ma- tériel qui permet d'imprégner d'un monomère la surface du béton ayant subi le traitement thermique et d'opérer ensuite à l'eau chaude la polymérisation thermocatalytique du monomère une fois celui-ci absorbé par l'ouvrage à traiter,puis de para- chever la polymérisation par un traitement plus prolongé éven- tuellement opéré à plus haute température. On va maintenant décrire l'invention en se référant aux dessins annexés qui en illustrent,à titre d'exemple non limitatif,un mode de réalisation préféré,et sur lesquels: Fig.1 est une vue schématique en plan du dispositif selon l'invention; Fig.2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1; Fig.3 est une vue en perspective du dispositif obser- vé suivant la flèche B de la figure 1. Sur les dessins,on voit en 1 un générateur de chaleur comportant un brûleur 2 alimenté en combustible liquide par un réservoir 3 et qui,par l'intermédiaire d'un serpentin 4 dans lequel circule de l'huile diathermique,chauffe une plaque rayonnante 5. L'huile diathermique est maintenue en circulation par une pompe 6. L'interstice 7 séparant l'ouvrage M de la plaque 5 est balayé par un courant d'air chaud engendré par un ventilateur 8 qui recycle l'air à partir d'une chemise 9 entourant le générateur de chaleur 1 et l'envoie dans ledit interstice suivant les flèches portées sur la figure 2.Pour aspirer de l'air frais à partir de l'extérieur,il est prévu une valve 10. Les produits de combustion du brûleur 2 sont évacués à l'extérieur à travers une cheminée 11. Il est prévu près du générateur de chaleur 1 un réservoir 12 contenant de l'eau qui est chauffée par le générateur lui-même et qui sert à la polymérisation. Du réservoir 12 part un tube 13 destiné à introduire sur commande de l'eau chaude dans l'interstice 7. Le monomère est contenu dans un réservoir 14 et peut être envoyé dans l'interstice 7 à travers un tuyau souple 15 inséré dans l'un de plusieurs trous 16. Pour récupérer le monomère,il est prévu une pompe 11,reliée au tuyau souple 15 et au réservoir 14. L'ensemble de l'appareillage décrit est entouré par un châssis 18 qui sert dans chaque cas à délimiter et à pro- téger la zone de l'ouvrage M soumise au traitement. Les phases de fonctionnement de l'appareil décrit sont les suivantes: APhase de séchage du béton On met l'appareil en place sur l'ouvrage M et, par étanchéité adéquate établie sur le pourtour du châssis 18, on l'isole du milieu environnant. Ensuite,par mise en marche du brûleur 2 et échange thermique dans le générateur de chaleur l,l'huile diathermi- que,maintenue en circulation par la pompe 6,transmet la chaleur engendrée à la plaque chauffante 5 qui,maintenue de par la structure même de l'appareil à une distance adéquate de la surface de l'ouvrage,assure la déshydratation du béton à traiter. Ce traitement de déshydratation est en outre favo- risé par l'air chaud maintenu en circulation par le ventila- teur 8. On peut ajuster la température de déshydratation en faisant varier la température de l'huile diathermique. Une fois le traitement de déshydratation opéré,on éteint le brûleur 2 et l'on arrête la pompe 6,de sorte qu'en un certain nombre d'heures,qui dépend de la température ma- ximale atteinte,l'ouvrage refroidit jusqu'à présenter une température superficielle d'environ 30C qui permet d'amorcer la seconde phase du traitement. La phase de refroidissement peut être accélérée par le système de ventilation dans lequel il est possible d'intro- duire, à travers la valve lO,la quantité nécessaire d'air froid prélevé à l'extérieur. B-Phase d'imprégnation Le monomère contenant du catalyseur qui arrive du réservoir 14 est introduit dans l'interstice 7 par le tuyau souple 15, inséré dans l'un des trous 16. Au cas o l'ouvrage à traiter est fortement en penteil est prévu d'entourer la plaque rayonnante d'un rebord dirigé vers le haut qui empêche le monomère de déborder dans les conduits de circula- tion d'air. On peut ainsi ramener le volume de monomère utilisé au volume net de l'interstice 7. Le poids de l'appa- reil est suffisant pour vaincre la poussée du liquide contenu dans l'interstice 7. Au bout du temps nécessaire à l'imprégna- tion,le monomère est récupéré par la pompe 17. C-Phase de polymérisation à l'eau. L'eau nécessaire à la polymérisation,qui a subi un préchauffage,est prélevée dans le réservoir 12 et envoyée dans l'interstice 7 par le tube 13. Dans l'interstice 7,1'eau est portée et maintenue à une température de 80-90'C par la chaleur que fournit la plaque rayonnante 5. Au bout du temps fixé pour que le monomère absorbé par le béton subisse une polymérisation suffisante,on peut augmenter encore la température de l'huile diathermique,en réglant le braleur,pour faire en sorte d'évaporer complètement l'eau entrée en contact avec la surface du béton. On peut prolonger encore le chauffage à haute tempé- rature pour rendre la polymérisation plus complète au cas o les monomères utilisés exigent une température de traitement relativement élevée. Des essais d'utilisation d'une telle combinaison d'ap- pareil au traitement d'ouvrages déjà en service et des analy- ses opérées ultérieurement sur de nombreux échantillons pré- levés sur ces derniers autorisent à affirmer qu'une telle technologie permet d'obtenir aisément une imperméabilisation complète et une protection presque absolue des ouvrages contre les attaques par l'eau,le gel et les solutions salines corrosives. En effet,en adoptant un cycle de chauffage adapté à la nature et à la qualité de l'ouvrage à traiter et en utilisant un monomère ou un mélange de monomères choisi soit pour sa faible viscosité,soit pour la nature particulière du polymère ou copolymêre qu'il permet d'obtenir,on peut obtenir à la fin du traitement une imperméabilisation et une protection complètes du béton grâce à l'imprégnation intime par le polymère de sa couche superficielle.sur l'épaisseur souhaitéece qui réduit fortement sa porosité et renforce sa résistance aux agents extérieurs. De préférence,les monomères utilisés sont le métha-crylate de méthyle,le styrène et leurs mélanges avec des résines de polyester. L' appareil selon l'invention peut aussi servir avan- tageusement au traitement d'ouvrages préfabriqués,notamment du type lourd. La présente invention a été décrite en considérant l'une de ses réalisations préférées, mais il va de soi que l'homme de l'art pourra concevoir des variantes de structure sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS l.Dispositif pour la protection et l'imperméabilisa- tion d'ouvrages en béton en service, caractérisé en ce qu'il comporte,réunis en un seul appareil,des moyens de déshydrata- tion de l'ouvrage (M) et des moyens propres à maintenir en contact avec l'ouvrage (M) lui-même un monomère destiné à imprégner l'ouvrage et, sélectivement,une certaine quantité d'eau destinée à assurer la polymérisation dudit monomère. 2. Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que lesdits moyens de déshydratation sont constitués par un radiateur thermique (1) à l'intérieur duquel peut cir- culer un courant de liquide diathermique maintenu à une tempé- rature élevée,réglalple sélectivement. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'imprégnation sont constitués par un châssis mobile (18)portant à la base une armature périphérique munie de joints d'étanchéité,destiné à définir un volume libre ou interstice (7) de réception du liquide de traitement inséré entre le plan du béton à traiter et un plan parallèle défini par ledit châssis,ainsi que des moyens de réglage de température et qu'un matériel de cir- culation de liquide diathermique (6). 4.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ladite plaque rayonnante (5) chauf- fée par le liquide diathermique coopère avec un courant d'air chaud établi par un ventilateur (8). 5.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que ledit circuit de fluide diathermi- que comprend un serpentin (4) qui entoure une chambre de combustion dans laquelle fonctionne un brûleur à combustible liquide (2). 6.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que l'eau de polymérisation arrive d'un réservoir (12) disposé près de la chambre de combustion de façon que l'eau soit préchauffée avant d'arriver dans ledit interstice (7). 7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que le monomère est contenu dans un réservoir (14) associé à une pompe (17)conçue pour permettre de récupérer le monomère résiduel à la fin de la phase d'imprégnation.