Brevet FR2516959A1 — publié le 19830527

Procédé et matériau pour rendre étanche et stabiliser des constructions et parties de construction ". L'invention concerne un procédé pour ren- dre étanche et stabiliser des constructions, en parti- culier des tunnels, galeries, caissons et/ ou éléments de construction, tels que panneaux d'armatures en tubes d'acier, contre la pression de l'eau et un matériau pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu de réaliser l'étanchéité de tunnels et de constructions de ce type, à l'aide de panneaux soudés et/ou de plaques, qui doivent être fixés d'abord sur la roche, pour opérer ensuite la construc- tion proprement dite du tunnel, en béton coulé et/ou projeté, ou en matériau préfabriqué (panneaux à assem- bler). Tous ces procédés présentent l'inconvé- nient résidant en ce que les panneaux d'étanchéité doi- vent être fixés sur la roche creusée Car ces points de fixation représentent toujours des points faibles latents. Il existe en outre le risque que ces plaques d'étan- chéité, avant que la construction de support en béton leur ait été appliquée, s'imprègnent de l'eau provenant de la roche, ce qui entraînerait des dommages et des défauts d'étanchéité. 16959 L'invention a pour but de proposer un procédé fiable et un matériau pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui permettent d'éliminer les inconvé- nients cités et qui soient d'une application économi- que. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé caractérisé en ce que l'on applique par pul- vérisation une matière synthétique ou caoutchoutée, modifiée de façon appropriée, à réaction très rapide, par un procédé à deux composants, directement sur le sol sec ou humide, ou sur la roche creusée, comme couche adhérente isolante et comme couche d'adhérence pour le béton projeté devant être déposé subséquemment ainsi que pour le renforcement du tunnel (par exemple une coquille en béton projeté). Selon des modes de réalisation avanta- geux de l'invention, on projette la couche isolante en une épaisseur de 8 à O mm, particulièrement de 3 à Imm, on munit les bases en acier, avant la pose d'une couche isolante, d'une sous-couche à base de matière synthétique, par exemple une résine époxy à deux com- posants, avec du fer micasé ou de la poudre de zinc, on renforce la couche isolante par incorporation de feuilles, de bandes striées ou autres matériaux. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention s'étend à un matériau caractérisé en ce qu'il présente un temps de réaction (durée de conser- vation en pot) extrêmement court d'environ 3 secondes à 40 minutes, de préférence de 14 secondes à 40 minu- tes, et une dureté Shore A comprise entre 40 et 90, de préférence 65 et 80, et qu'il contient des substan- ces pour la modification, par exemple l'amélioration de l'adhérence, du pontage des fissures et autres, que, comme agent de modification, il contient des addi- tifs minéraux, des craies, des silicates naturels et synthétiques, du goudron liquide, des huiles minérales, des substances contenant de l'huile, des paraffines et autres, par exemple pour améliorer l'adhérence, la ré- sistance à l'humidité, la modification de la viscosité, du module d'élasticité, des propriétés de fissuration et d'usure, ainsi que pour commander la durée de réac- tion, et autres, qu'il est en outre renforcé par des fibres, nappes, nattes et tissus en fibres de verre, de polypropylène, de carbone, de métaux, de polyamide, ainsi que de fibres minérales et naturelles. La mise au point de la matière synthé- tique ou caoutchouc modifiée, compatible avec l'humi- dité, à réaction extrêmement rapide, permet d'appli- quer par pulvérisation, sur un fond sec et/ou humide, essentiellement dans la construction des tunnels, une couche isolante d'une épaisseur de 8 à mm, plus par- ticulièrement 3 à 1 mm, qui assure d'une part une adhé- rence à la surface satisfaisante même au niveau du toit, et d'autre part une adhérence satisfaisante du béton projeté et/ou coulé qui doit être appliqué par la suite. Il devient ainsi possible de pratiquer une technique de construction tout à fait nouvelle, avantageuse et rationnelle. Selon la qualité de la surface en ques- tion, on peut appliquer par pulvérisation directement sur la roche creusée, ou sur une enveloppe de béton projetée directement après le perçage, la matière syn- thétique ou le caoutchouc, comme couche isolante des liquides. Grâce au temps de réaction extrêmement court d'environ 14 secondes, on peut alors monter direc- tement la structure de renforcement du tunnel-c'est-à- dire l'armature en forme d'étriers, et par exemple tout de suite après, appliquer par pulvérisation sur l'en- veloppe de support, du béton projeté ordinaire ou pourvu de fibres d'acier Il est évidemment possible aussi, suivant les exigences techniques, d'appliquer du béton coulé sur place sur la couche d'isolation contre les liquides, préalablement projetée. Par suite de sa structure superficielle particulière, le matériau selon l'invention peut être recouvert avec du béton projeté de n'importe quel type ou avec un enduit approprié quelconque. Le produit selon l'invention durcit en deux phases lère phase tout de suite après l'application par pul- vérisation (environ 15 secondes et 40 minutes après le traitement) le matériau présente une consistance du genre de paraffine, relativement visqueuse. 2 ème phase: après 40 minutes, il se forme un matériau isolant très visqueux, très résistant à la traction et à l'abrasion, homogène, comme de la corne, sous forme d'une couche isolante des liquides et durcie. L'application par pulvérisation de béton projeté, ou le dépôt d'un enduit approprié, s'effectuent de préférence au stade de la 1 ère phase, cependant, après que l'on soit entré dans la 2 ème phase, il est également possible d'opérer sans problème, de telle sorte que les propriétés d'adhérence à l-a couche inter- médiaire et de raccordement de la couche isolante des liquides demeurent, encore après une période prolongée après l'application par pulvérisation et/ou enduction à l'aide d'un appareil approprié, c'est-à-dire que les joints de construction nécessaire restent étanches de façon durable. Le matériau selon l'invention peut être constitué de polyuréthane, de composés de résine épo- xyde, acrylat es, polyesters, silicones, polysulfures, caoutchouc-butyle et PVC souple ou éventuellement dur, ainsi que de caoutchouc naturel ou autres, et sa dureté Shore A est ajustée de préférence à une valeur comprise entre 65 et 80. Des recherches ont montré que, dans ce domaine, le rebondissement du béton projeté, simple ou contenant des fibres d'acier, est le plus faible, et on peut exclure en toute certitude les perforations de la couche de béton par ces fibres d'acier. Pour des domaines d'application détermi- nés, il est possible de modifier les propriétés du matériau par addition de charges solides appropriées, comme par exemple les additifs minéraux sous forme de craies, de silicates naturels et/ou synthétiques et autres, de telle sorte que, entre autresles propriétés d'adhérence soient améliorées, et que, en même temps, l'efficacité du système d'étanchéité avec la couche isolante des liquides, soit nettement augmentée. Par addition de charges liquides, comme par exemple du goudron liquide, des huiles minérales, des substances huileuses, des paraffines et autres, on peut modifier les propriétés concernant le pontage des fissures et l'aptitude à l'adhérence à la couche de fond, par modification de l'élasticité et autres, suivant l'application. De plus, la couche ou croûte isolante peut être renforcée par addition de fibres, par exemple des fibres de verre, de polypropylène, de carbone, de métaux, de polyamide, ainsi que de fibres minérales ou naturelles, et autres. Une combinaison spéciale choisie de charges solides et liquides, permet la modification de la croûte isolante de façon à obtenir un revêtement de sol élastique, résistant à l'usure, qui remplit en meme temps des fonctions de couche d'étanchéité. Il est en outre avantageux que la croûte -2516959 isolante puisse être appliquée sans problème sur une couche du même matériau, même si cette dernière date de plusieurs jours, de telle sorte que les raccorde- ments et les sections de travail ne posent pas de pro- blème Il est également possible d'appliquer la croûte isolante en deux couches, l'une après l'autre, ou en intercalant entre ces deux couches une feuille, une garniture de tissu ou autre (nappe, natte) appropriées. L'incorporation de bandes en cuivre nervurées ne pré- sente également aucune difficulté. Un avantage particulièrement important est constitué par l'absence de soudage, toujours utili- sé dans les procédés d'étanchéité par bande soudée ou par feuilles On sait que dans la construction du métro de M nich, il en avait résulté des difficultés répétées tels que de graves brûleurs, en partie mortelles. Mais surtout, un avantage considérable est constitué par la bonne résistance de la cro te isolante au froid et à la chaleur, son comportement élastique, et le fait que, contrairement aux procédés d'étanchéité en usage, le procédé de l'invention ne nécessite pas une surface d'application complètement sèche, et ne nécessite pas absolument une pression d 1 in- sertion. En comparaison avec les procédés connus d'étanchéité par bandes soudées ou par feuilles, le procédé de l'invention présente aussi l'avantage qu'il n'y a pratiquement plus de couche d'infiltration amenant de l'eau On évite en outre les infiltrations du fond rocheux, habituelles avec les bandes d'étanchéité, ce qui est également vrai pour les fixations de feuilles. D'autres avantages du procédé sont constitués, outre les économies réalisées pour les travaux de coffrage, et par une étape de travail uni- que contrairement aux constructions en deux ou plusieurs i coquilles, par le fait que la roche est aussitôt renfor- cée et rendue étanche par rapport au tunnel, ce qui per- met aussi de raccourcir considérablement la durée des travaux de construction. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple ci-après: Dans le percement en sous-sol d'une voie pour un métro; la qualité du sol allait de rocheuse à marneuse En raison des différentes qualités de sol, la voie percée devait être aussitôt renforcée et en même temps on devait mettre en place tout de suite un système d'étanchéité efficace La construction de la voie selon l'invention s'est effectuée avec un premier renforcement de la roche au moyen d'une couche de béton projeté, avec une épaisseur de 6 à 8 cm Directement sur le béton pro- jeté encore frais (un décalage de temps d'environ 25 à minutes, un décalage de pose sur la voie d'environ 1 mètre), le matériau selon l'invention a été appliqué par pulvérisation sur le fond, à l'aide d'un dispositif "Airless" à deux composants Après qu'une bande d'envi- ron l m de large sur toute la section du tunnel ait été achevée, on a procédé au montage de l'armature ayant la forme d'un grillage de support adapté à la forme du tunnel, et l'on a appliqué directement là-dessus, par pulvérisation, une coquille en béton projeté à fibres d'acier d'environ 20 cm d'épaisseur. La couche ou croûte isolante des liquides selon l'invention peut être fabriquée par exemple de la façon suivante. Un polyuréthane à deux composants, exempt de solvant, à réactivité élevée, non chargé, a été mélangé dans des proportions de résine: durcisseur de : 72 en poids ou 100: 69 en volume, dans un dispo- sitif "Airless" à deux composants Dans le traitement, il faut veiller à ce que le durcisseur en particulier ne soit pas en contact avec une humidité élevée de l'air. Les tuyauteries doivent être refermées dans tous les cas tout de suite après utilisation En travaillant sur un fond d'acier, il faut d'abord déposer une couche de base, par exemple en un matériau constitué de deux composants, avec du fer micacé lié par époxyde ou de la poudre de zinc Les caractéristiques techniques des ma- tières mentionnées dans cet exemple sont les suivantes Proportions de mélange 100: 72 en poids 100: 69 en volume Durée de préparation en pot environ 15 secondes Poids spécifique selon le fond et le procédé de pul- vérisation Durée Shore pour une pour une pour une Résistance à la traction Consommation en matériau. suivant le fond Solvant pour le nettoyage de l'appareil 0,8 à 1,1 densité de 0,8: 65 à 67 densité de 0,9: 70 à 72 densité de 1,1: 77 à 80 environ 10 N/m 2 1,5 à 2,5 kg/m 2 acétate d'éthyle R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour rendre étanche et stabi- liser des constructions, en particulier de tunnels, gale- ries, caissons et/ou éléments de construction, tels que panneaux d'armatures en tubes d'acier, contre la pres- sion de l'eau, procédé caractérisé en ce que l'on appli- que par pulvérisation une matière synthétique ou caout- choutée, modifiée de façon appropriée, à réaction très rapide, par un procédé à deux composants, directement sur le sol sec ou humide, ou sur la roche creusée, comme couche adhérente isolante et comme couche d'adhé- rence pour le béton projeté devant être déposé subsé- quemment ainsi que pour le renforcement du tunnel (par exemple une coquille en béton projeté). 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on projette la couche isolante en une épaisseur de 8 à O mm, particulièrement de 3 à 1 mm. ) Procédé selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on munit les bases en acier, avant la pose d'une couche isolante, d'une sous-couche à base de matière synthétique, par exemple une résine époxy à deux composants, avec du fer micacé ou de la poudre de zinc. 40) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on ren- force la couche isolante par incorporation de feuilles, de bandes striées ou autres matériaux. ) Matériau pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, en matière synthétique ou caoutchouc, caractérisé en ce qu'il présente un temps de réaction (durée de conservation en pot) extrêmement court d'environ 3 se- condes à 40 minutes, de préférence de 14 secondes à 40 minutes, et une dureté Shore A comprise entre 40 et 90, de préférence 65 et 80, et qu'il contient des substances pour la modification, par exemple l'amélioration de l'adhérence, du pontage des fissures et autres. ) Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que, comme agent de modification, il contient des additifs minéraux, des craies, des si- licates naturels et synthétiques, du goudron liquide, des huiles minérales, des substances contenant de l'huile, des paraffines et autres, par exemple pour améliorer l'adhérence, la résistance à l'humidité, la modification de la viscosité, du module d'élasticité, des propriétés de fissuration et d'usure, ainsi que pour commander la durée de réaction, et autres. ) Matériau selon l'une des revendica- tions 5 et 6, caractérisé en ce qu'il est en outre ren- forcé par des fibres, nappes, nattes et tissus en fibres de verre, de polypropylène, de carbone, de métaux, de polyamide, ainsi que de fibres minérales et naturel- les.