Brevet FR2492835A1 — publié le 19820430

La présente Invention concerne le remblaiement à l'aide de sable d'escavations exécutées soue boue bentonitique, Une façon connue d'exécuter une excavation dans le sol sous le niveau de la nappe phréatique est d'utiliser un fluide de sou tènement à base de boue bentonitique.Cette dernière mise en sur~ pression hydrostatique par rapport à la nappe phréatique grâce à une différence de niveau ou de densité tend à venir colmater les interstices du terrain et J dépose un film plus ou moins étanche, le "cake".La différence de pression maintient alors le terrain. et l'empêche de s'ébouler.Malheureusement cette boue est volontaire~ ment relativement visqueuse et ci on désire ensuite colmater cavation avec du sable celui-ci est freiné dans sa mise en place et reste même en suspension.de plus des poches de boue se forment. L'invention a pour but de décrire un procédé chimique pour détruire au moment opportun l'effet de mise en suspension de la boue et son effet colmatant. La véritable bentonite est constituée de feuillets en silico~ aluminates de diamètre environ quelques microns. Ces feuillets mont indépendants et se repoussent les uns les autres par répulsion électrostatique.Lorqu'ils sont emmenés dans un courant d'eau et rencontrent un interstice plus fin ils s'applatissent dessus b la façon d'un tapis de feuilles mortes.Malheureusement les parois de excavations ont souvent des ouvertures de diamètre beaucoup plus grand,le tapis ne se forme plus et les feuillets passent à travers. De plus ces bentonites eont purement visqueuses et tout corps inerte comme le sable descend progressivement vere le fond mais d'autant plus lentement que les feuillets sont nombreux c'est-à~ dire que la bentonite est plus concentrée ou encore plus visqueuse. Si la bentonite n'est pas suffisemment concentrés elle-même se met à décanter et laisse en surface de l'eau libre. Il convient de rappeler içi que la viscosité des boues bento~ nitiques se mesure conventionnellement en secondes de temps de sage au cone MARSH,que l'eau pure passe en 27 secondes et une ben~ tonite de forage en plus de 40 secondes. Pour pallier aux difficultés précédentes de décantation rapide~ à moins de fortes doses,et aux entraînements dans les ouvertures supérieures à 10 microns,lee bentonites habituellement utilisées ne eont pas purement visqueuses mais possèdent artificiellement ou naturellement une légère rigidité. Concrètement,cette rigidité est due à un accrochage des feuil lete les uns aux autres ce qui rigidifie la structure.Les feuillets n'étant plus individualisés ne peuvent plus d'une part passer dans les mimes intersticee et arrivent même a empêcher d'autre part la décantation de petits grains de sable.Cet effet d'accrochage môca nique est réalisé par l'intermédiaire de collo#des organiques du type floculants ou par des cations bivalents du type calcium, ce dernier existant déjà dans les bentonites naturelles.L'excès de ces produits peut-ttre nocif car ils diminuent la vitesse d'hvdra tation,peuvent même la bloquer complètement.De plus leur eifet passe par un maximum suivi d'un minimum en fonotion du dosage. Si l'utilisation précédente eet la plus courante en Travaux Publics il arrive parfois qu'on cherche à injecter la boue bentoni tique dans le terrain pour le rendre étanche dans la masse. bon tonite commereiale de forage précédente ne convient plus à cause de sa rigidité il faut la défloculer ou encore la peptiser ou encore la dérigidifier ou encore la iluiditierttout cola pour dire qu'il faut rétablir l'individualité des feuillets c'est-à-dire les décol~ ler.Le meilleur moyen est de détruire la colle en utilisant des corps très avides des floculants précédents et en particulier tous les peptisants du type carbonates,oxalates,phosphates qui forment avec la chaux des insolubles.L'effet est encore accru par une modi~ fication de ph à l'aide d'ions monovalente qui tendent à annuler l'action répulsive électrostatique des feuillets sans les coller. Le bicarbonate de soude est par exemple excellent de ce double point de vue,il précipite la chaux et abaisse le ph.De plus il est peu coûteux et très soluble.Dans une telle bentonite les grains de sable ne peuvent rester en suspension et s'amalgamer.De plus si des poches de bentonite se formaient dans un coin elles réussiraient à passer à travers le sable puisqu'elles peuvent l'injecter à condition bien str,par suite du manque de pression que la boue soit très diluée. On comprend dès lors le processus de l'invention, il faut pour la perforation utiliser une boue légèrement rigide qui perde sa ri gidité au moment du remblaiement par le sable. Il suffit d'ajouter le produit défloculant dans la boue ou dans le sable juste avant le remblaiement.L'effet défloculant est encore plus marqué Si on part d'une boue sous dosée par rapport aux normes habituelles et qu'on la rigidifie artificiellement sur chantier sans dépasser le pic de rigidité.Au moment du remblaiement si on utilise un léger excès de défloculant ou peptisant,non seulement la boue redeviendra quasi~ ment inconsistante msis les colloRdes argileux éventuellement pré sents dans le sable subiront le même sort. Ce procédé de transformation physique et chimique de la boue de perforation peut avoir de nombreuses applications dans les tra vaux de fondations ou il s'agit souvent de faire un trou sans qu'il s'éboule ,de loger quelque chose au fond et enfin de le reboucher. Ceci concerne par exemple la mise en place de pieux ou de -,a rois préfabriquéesfde tirants,d'égoûts,de canalisations diverses, de caissons etc. A titre indicatif nous allons décrire comment sceller un pieu préfabriqué de longueur IO mètres et de diamètre 50 centimètres. On hydrate soigneusement une bentonite commerciale courante à raison de 32 kilogrammes par mètre cube d'eau.Qn y ajoute environ 500 grammes à I kilogramme de chaux vive au mètre cube.Le forage est exécuté en diamètre 70 centimètres à l'aide de cette boue ri gide.Le forage est conduit jusqu'à 10,20 mètres.De par la forte rigidité il n'y a pas formation au fond de l'habituel matelas argileux.Le pieu préfabriqué est descendu au fond.On le contre à l'aide de trois tubes métalliques répartis A à 120 degrés dans l'espace annulaire de IO centimètres.Le volume annulaire est de 2 mètres cubes.On saupoudre sur cet espace annulaire 5 kilog de bicarbonate de soude qui de par sa densité tombe progressivement au fond en se dissolvant et en fluidifiant la boue.Les 2 mètres cubes de sable tout-venant sont ensuite versés dans l'espace annulaire.Les centreurs sont extraits puis à l'aide de la grue on imprime de petits mouvements verticatz au pieu pour faciliter la compaction du sable sous le pieu. Enfin on peut parfaire le compactage général par un petit vibreur.Ie sable étant auto-ser~ rant l'adhérence latérale entre le terrain et le béton du pieu sera bien meilleur que si le pieu avait été scellé au ciment. Un dernier raifinement consisterait à avoir un petit tube allant jusqu'au fond et à prévoir une petite injection de serrage finale qui sera d'autant plus efficace et économique que le sable de par ses capacités filtrantes produira un essorage du coulis et évitera son cheminement au loin. REVENDICATIONS I.ProcOdé pour permettre le remblaiement correct à l'aide de sable tout-venant d'une excavation exécutée sous boue bentoni tique, caractérisé par le fait que Juste avant ou pendant le rem blaiement on fait subir à la boue un traitement chimique à base de défloculants de façon à annuler complètement sa rigidité. 2.Procédé selon la revendication I,caractérise par le fait que le défloculant est mélangé sous forme solide ou dissoute au sable tout venant avant le remblaiement. 3.Procédé selon la revendication I,caractérisé par le fait que la boue primaire utilisée pour la perforation est sous-dosée en bentonite par rapport aux normes habituelles d'utilisation qui prévoient des dosages d'au moine 40 kilogrammes de boue au mètre cube et des viscosités d'au moins 38 secondes MARSH,puis qu'après hydratation cette boue est rigidifiée à l'aide de chaux de telle façon qu'on ne dépasse pas le premier pic maximum de rigidité. 4.Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que le défloculant final utilisé est un sel minéral d'alcali dont l'anion possède avec le cation calcium un produit de solubilité inférieur à I016 5.procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le dosage préférentiel de 31à 33kilogrammes de bentonite au mètre cube d'eau,rigidiiiée pour la perforation par 500 grammes à 1500 grammes de Chaux Vive,défloculée pour le remblaiement par I000 à 3000 grammes de bicarbonate de soude. 6.Application des revendications précédentes au. creusement des excavations nécessitant un remblaiement ultérieur et en particulier à l'enfouissement ou au seellement d'éléments préfa briqués.