Brevet FR2527246A1 — publié le 19831125

Perfectionnements aux gaines de précontrainte et à leurs procédés de fabrication. L'invention est relative aux gaines métalliques destinées à être noyées dans des ouvrages en béton et à recevoir les câbles de précontrainte de ces ouvrages, câbles qui sont mis en traction avec prise d'appui sur lesdits ouvrages aux extrémités desdites gaines. Elle vise également les procédés de fabrication de ces gaines. Elle se rapporte plus particulièrement au cas o les axes desdites gaines ne sont pas rectilignes et o les forces de traction exercées sur les câbles sont impor- tantes, ce qui développe des pressions d'application éle- vées entre les câbles et les gaines dans les zones cin- trées de ces dernières. Pour faciliter les glissements des câbles le long des gaines, c'est-àdire réduire leurs frottements mutuels, et accroître ainsi les performances (en réduisant notam- ment les forces de traction aux extrémités des câbles ain- si que la section de ces câbles), il a déjà été proposé de rapporter sur la face intérieure des gaines et/ou sur la face extérieure des câbles un produit "lubrifiant" ap- proprié, constitué notamment par une poudre de graphite ou de bisulfure de molybdène. Un tel procédé donne généralement satisfaction. Mais lorsque les forces de traction exercées sur les câbles de précontrainte, et donc les pressions loca- les d'application de ces câbles sur les gaines,sont très élevées, on observe parfois une destruction et une expul- sion de l'a couche lubrifiante intermédiaire. C'est en particulier le cas lorsque les parois des gaines sont ondulées et surtout que les câbles sont constitués par des torons ou faisceaux de fils torsadés ou enroulés en hélice. Dans ce cas en effet, les zones de contact entre les câbles et les 'gaines sont réduites à des surfaces très petites, voire quasiment ponctuelles, et les pres- sions locales d'application qui résultent de ces réduc- tions de surface sont accrues d'autant. C'est ainsi que, dans certains modes de réalisation récents, il n'est pas rare que la valeur de ladite pres- sion atteigne ou mnême dépasse 1 000 bars. La demanderesse a observé que, pour résoudre un pro- blème ne présentant aucun rapport avec celui exposé ci- dessus, savoir pour faciliter les déformations globales de fils ou éléments continus analogues par tréfilage ou étirage à chaud à travers des filières appropriées, il a déjà été proposé de chemiser préalablement ces fils ou tubes en appliquant chimiquement sur leurs surfaces exté- rieures un revêtement composé d'une couche de phosphate métallique, ellemême tapissée par un savon gélifié: ce revêtement est si intimement accroché sur les surfaces des éléments à déformer qu'il n'est pas arraché par les filières et qu'il assure alors un guidage efficace de la déformation. Les traitements préalables de phosphatation et sa- vonnage en question ne sont guère applicables à des sur- faces intérieures de tubes ou gaines. Mais il se trouve que, pour fabriquer des gaines de précontrainte se prêtant facilement au cintrage, il est particulièrement avantageux de procéder par enroule- ment en hélice d'un "feuillard" ou bande métallique con- tinue. Or, les faces d'un tel feuillard se prêtent parfai- tement aux traitements ci-dessus. L'invention est essentiellement caractérisée-en ce que l'on applique lesdits traitements de phosphatation et savonnage, connus en soi pour les surfaces extérieures de fils à tréfiler, à l'une au moins des deux faces d'un tel feuillard, après quoi on enroule ce feuillard en hélice de façon à former une gaine dont la face traitée ci-dessus constitue la face intérieure. L'expérience montre que les contacts glissants établis localement et à froid entre les câbles de pré- contrainte et les surfaces intérieures des gaines ainsi réalisées sont assurés avec une excellente lubrification, même pour les valeurs les plus élevées des forces de traction exercées sur ces câbles - L'invention comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utili- sent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réali- sation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé,d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale une portion coudée d'une gaine de précontrainte établie conformément à l'invention et contenant un câble tendu. La figure 2 est une coupe transversale partielle de ladite gaine et dudit câble selon II-Il, figure 1. On a recours à un feuillard en acier doux 1 défor- mé selon des ondulations longitudinales, c'est-à-dire présentant une section transversale ondulée avec des crêtes 2 et creux 3. On fait subir à au moins la face, du feuillard 1, destinée à devenir la face intérieure de la gaine, un traitement chimique connu en soi conduisant à l'accro- chage intime, sur cette face, d'une couche de phosphate extérieurement revêtue d'un voile de savon gélifié. Ce traitement comprend la suite des opérations suivantes, lesquelles sont toutes effectuées dans un four tunnel chauffé à une température de l'ordre de 70 à 800 C à l'intérieur duquel on fait défiler à vitesse constante ledit feuillard décapage à l'acide sulfurique (ou chlorhydrique) di- lué, durant 10 secondes environ, deux rinçages successifs à l'eau durant environ 3 se- condes chacun, séparés par un brossage mécanique, application par vaporisation,durant 70 secondes envi- ron,d'un bain de phosphatation composé de phosphate mixte de zinc et de fer, d'oxydants (chlorates, nitrites,) et d'additifs appropriés, nouveau rinçage à l'eau, application par vaporisation,durant 5 à 6 secondes, d'un savon constitué par une solution aqueuse de stéarate de sodium et de palmitate de sodium, et enfin séchage. A titre purement indicatif, on indique que le bain de phosphatation ci-dessus pourrait être une solution aqueu- se à 6 % en volume du liquide diffusé par la Compagnie Française de Produits Industriels (CFPI) sous la dénomina- tion THERMOGRANODINE 63, le savon étant alors lui-même constitué par une solution aqueuse de la poudre diffusée par ladite Société CF Pl sous l'appellation PROLUB. Le traitement ci-dessus a pour effet de rapporter successivement,sur la face traitée du feuillard 1: une couche cristalline présentant une épaisseur de l'ordre de 0,5 micron composée de cristaux de phosphate qui présentent la forme, générale de feuilles de palmier et sont imbriqués dans les cristaux superficiels du métal constitutif du feuillard, puis une couche superficielle de savon dont l'épais- seur peut être de l'ordre de 100 microns: la plus grande partie de cette couche de savon peut être arrachée par frottement,mais non sa base, laquelle est constituée par un voile très mince, d'épaisseur environ 1/100 de micron, se présentant sous la forme d'un velours dont les poils sont plantés sur la couche cristalline sous-jacente. On a schématisé en 4 sur la figure 2 le revêtement à propriété "lubrifiante" ainsi appliqué de façon très intime sur la face traitée du feuillard 1 et tapissant cette face. Ce revêtement 4 est reconnaissable à son état mat, à sa couleur gris clair et à son toucher onctueux, rappe- lant celui du savon de Marseille. On enroule ensuite ce feuillard selon une hélice de façon à former une gaine tubulaire 5 dont ladite face traitée constitue la face interne. Cet enroulement est exécuté avec chevauchement laté- ral des spires contiguës de l'hélice de façon telle que les crêtes 2 forment des nervures hélicoïdales extérieu- res et les creux 3, des gorges hélicoïdales reliant cha- cune deux de ces nervures. Puis on agrafe l'un sur l'autre les bords des spires qui se chevauchent en rabattant mutuellement ceux-ci les uns sur les autres à la façon d'un sertissage (en 10). La gaine 5 ainsi obtenue est facile à cintrer en fonction des besoins de la précontrainte. On voit, sur la figure 1, l'ouvrage en béton 6 dans lequel a été noyée une telle gaine 5 cintrée, ainsi que l'un des câbles de précontrainte 7 lmis en place dans cette gaine 5, câble soumis à une force de traction F exercée entre ses deux extrémités. Ce câble 7 est constitué de préférence, comme illus- tré, par une pluralité de fils ou torons 8 enroulés en hé- lice autour d'un autre fil 9 constituant une âme centrale. Théoriquement la surface d'application d'un tel câ- ble 7 contre la gaine 5 se réduit à une succession de points ou zones Ponctuelles M (figure 2) lesquels, pour chaque toron, sont écartés longitudinalement les uns des autres d'une distance égale au pas de l'hélice d'enroule- ment des torons, pas généralement de l'ordre de 20 cm. En outre, le fait que le contact entre chaque câble et la gaine ne puisse être établi qu'au niveau des fonds des gorges hélicoïdales de la gaine correspondant aux creux 3 ci-dessus réduit encore d'autant la surface d'ap- plication possible entre câble et gaine. Cette double circonstance, combinée aux valeurs très élevées données à la force F, conduit au développe- ment de pressions locales P, elles-mêmes extrêmement élevées, au niveau des points de contact M. Malgré ces pressions énormes, la mise en traction des câbles se traduit par l'établissement de contacts glissants parfaitement "lubrifiés" entre ces câbles et la surface intérieure de la gaine, c'est-à-dire n'entraînant aucun arrachement de la couche phosphatée intermédiaire au niveau des petites zones de contact M. Bien entendu, après cette mise en traction, le volume compris à l'intérieur de la gaine entre les câbles et la surface intérieure de cette gaine est rempli d'un coulis injecté ou d'une graisse de protection (non repré- senté) de la manière usuelle. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on dispose finalement d'une gaine de précontrainte dont la constitution et les avantages, en particulier la possibilité de recevoir, avec des contacts glissants parfaitement lubrifiés, des câbles soumis à des forces de traction extrêmement élevées, résultent suffi- samment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embras- se, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Gaine de précontrainte constituée par un feuillard ( 1) enroulé en hélice, caractérisée en ce que la surface intérieure de cette gaine est revêtue intimement d'une couche de phosphate métallique,elle- même tapissée par un savon. 2 Gaine de précontrainte selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une suite de nervures et gorges hélicoldales correspondant respectivement aux crêtes ( 2) et creux ( 3) d'ondula- tions longitudinales du feuillard de départ ( 1). 3 Procédé pour fabriquer une gaine de précon- trainte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, selon lequel on enroule en hélice un feuillard ( 1) avec chevauchement latéral des spires contiguës de cette hélice et de préférence sertissage mutuel des bords qui se chevauchent, caractérisé en ce que l'on fait subir préalablement à l'une des faces dudit feuillard l'une des suites de traitementsde phosphata- tion et de savonnage connues en soi dans la technique du tréfilage, et en ce que l'on conduit ensuite l'en- roulement en hélice dudit feuillard de façon telle que sa face ainsi traitée constitue la face intérieure de la gaine.