Brevet FR2545132A1 — publié le 19841102

La présente invention concerne un procédé de consolidation de constructions en pierre ou d'éléments de bâtiment en pierre, notamment pour restaurer des constructions anciennes, ce procédé comportant le creusement, dans la zone à consolider, d'au moins une cavité dans laquelle on place au moins une tige de longueur au plus égale à celle de la cavité, et l'introduction, dans cette cavité, d'un liant durcissable se trouvant à l'état pâteux ou fluide. Un tel procédé, connu dans l'art antérieur, utilise une tige dite "armature" qui est en métal, notamment en métal ferreux. La liaison entre la pierre et l'armature est obtenue en recourant à des crampons en bout d'armature et/ou à un liant tel que du ciment. Or, il s'avère que les renforcements ainsi réalisés dans des constructions en pierre aboutissent inéluctablement, tôt ou tard, à un éclatement de la pierre dû à des efforts induits par dilatation thermique différentielle. Les organes de liaison métalliques ont une conductibilité thermique supérieure à celle de la pierre et constituent des "ponts thermiques-" qui, par exemple lors d'un refroidissement, tendent à se contracter beaucoup plus rapidement et plus fortement que la pierre. Une autre méthode de réhabilitation des constructions en pierre consiste à démonter les parties défaillantes et à les remplacer par des éléments neufs, c'est-à-dire à procéder à une "reconstruction partielle, ce qui est long et très onéreux. La présente invention a pour but de parvenir à un procédé de consolidation de constructions en pierre qui sera dépourvu des inconvénients inhérents aux procédés connus dans l'art antérieur. A cet effet l'invention propose que la tige ("armature") soit en matière plastique renforcée par des fibres de verre et qu'elie possède une surface rugueuse, et, en outre, que le liant placé dans la cavité, entre pierre et tige, soit une résine synthétique durcissable. Selon le genre de la partie de construction à renforcer, la cavité peut être soit un trou soit une rainure. Dans le premier cas, le procédé selon l'invention présente, en détail, les caractéristiques suivantes un aj la cavité est/trou borgne (si l'on a percé un trou traversant, on obture l'une des ses embouchures); b) après mise en place de la tige en matière plastique renforcée par des fibres de verre, on obture l'enbouchure du trou encore ouverte en y établissant un bouchon provisoire facile à détruire, fait en plâtre ou en mortier maigre, dans lequel on place au moins deux tubes, ou cn aménage au moins deux passages, qui le traversent ;; c) on injecte la résine synthétique par l'un de ces tubes ou passages jusqu'à ce que la résine sorte par l'autre tube ou passage, puis d) on détruit le bouchon provisoire et l'on élimine les tubes ou passages. Avec un tel mode opératoire, il peut être avantageux de donner aux orifices du trou une forme évasée, et d'évaser les extrémités de la tige situées dans la région de ces orifices. Bien entendu, cela implique que l'on a percé un trou traversant et que l'opération d'évasement d'une extrémité de la tige et d'un orifice du trou ont lieu avant l'obturation.L'évasement d'une extrémité de tige peut être réalisé d'une façon connue en soi, par exemple en aménageant, avec une scie ou une meule fine. une encoche diamétrale dans l'extrémité à évaser et en y introduisant un coin On peut aussi rapporter sur une extrémité de la tige une bague à profil extérieur chiquez cette bague étant liée à la tige par un liant en résine synthétique, ou par un arrêt mécanique obtenu en évasant la tige comme indiqué. Pour renforcer certaines parties d'édifices, telles que des corniches ou pierres en table, la cavité que l'on aménage peut être une saignée du genre rainure à profil en U. L'invention a en outre pour objet une armature de renforcement pour mettre en oeuvre le procédé, cette armature étant caractérisée par une tige en polyester renforcé par des fibres de verre et étant dotée d'une surface rugueuse présentant des microreliefs parallèles aux fibres de verre, donc parallèles àsa longueur. L'invention a également pour objet toute construction en pierre, ou-partie de construction en pierre, consolidée ou renforcée par le procédé-et les moyens mentionnés dans ce qui précède. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une illustration du principe de l'invention. La figure 2 est une vue partielle montrant, à une échelle agrandie par rapport à la figure précédente, comment on procède pour injecter la résine fluide destinée à constituer le liant entre pierre et armature. La figure 3 représente un pilier consolidé selon l'invention. La figure LI montre l'agencement des tiges d'armatures, vu en plan. La figure 5 est une vue en plan agrandie d'une section horizontale d'une partie du pilier montrant l'agencement d'une armature. La figure 6 illustre le cas du renforcement d'une corniche en pierre. La figure 7 montre comment on peut réaliser, en plus, un ancrage d'une extrémité d'une armature. La figure 1 sert à illustrer schématiquement le principe de l'invention. Une partie 1 d'une construction en pierre présente une ligne de fissuration F. Pour y remédier, la partie de construction 1 a reçu une armature constituée par uneOtige 2 en polyester renforcé par des fibres de verre. Cette armature est posée dans une cavité constituée ici par un trou traversant 3. Comme on peut le voir, la longueur de l'anna- ture 2 est inférieure à celle du trou 3. Afin de laisser subsister un intervalle entre la paroi du trou 3 et la périphérie de 1' armature 2, cette dernière repose sur deux protubérances 4 qui y ont été rapportées, par exemple par collage ou par apport d'au moins une goutte de résine synthétique que l'on a laissé durcir. L'intervalle compris entre armature 2 et la paroi du trou 3 est rempli par une résine synthétique R, par exemple une résine "époxy" qui a été injectée à l'état fluide en procédant comme décrit plus loin.Les deux extrémités du trou non occupées par la tige d'armature 2 sont fermées par un mortier dont la couche de finition a été préparée de façon à présenter un aspect semblable à celui de la pierre. La figure 2 illustre le mode opératoire adopté pour introduire la résine et, ainsi, établir une liaison entre l'armature 2 et l'élément de construction I : si le trou 3 est un trou traversant, on réalise d'abord le bouchon 5 de la figure 1 (avant ou après mise en place de la tige 2 dans le trou). Si le trou 3 est un trou borgne, on réalise, après mise en place de la tige d'armature 2 dans le trou 3, un bouchon provisoire 5' en plâtre ou en mortier maigre dans lequel on place au moins deux tubes, à savoir un tube d'injection 7 et un tube d'évent 8, de façon à créer deux passages, l'un 7 pour l'injection de résine à l'état fluide ou pâteux, l'autre 8 pour la sortie de l'air expulsé par l'arrivée de résine dans le trou 3. Comme on peut le voir, le tube 7 est pourvu d'un embout pour y introduire le bec d'une pompe d'injection de résine.Lorsque de la résine sort par le bout extérieur du tube 8, cela signifie que la cavité 3 est remplie de résine.-Sur les figures I et 2, le trou 3 est représenté horizontal3 mais il va de soi qu'il peut tout aussi bien être incliné. Dans ce cas, le bouchon 5' et les tubes 7 et 8 sont placés dans la plus élevée des embouchures du trou 3. Après durcissement de la résine, on enlève le bouchon provisoire 5' et les tubes 7 et 8 et l'on met en place " ---- un bouchon de parement définitif, approprié. La figure 3 illustre le principe du "remaillage" d'une pile éclatée, ici un pilier d'église. Les lignes F-F sont des lignes d'éclatement, tandis que les lignes en trait fort A montrent -l'agencement des armatures posées comme indiqué dans ce qui précède. La figure 4 représente une vue en plan d'une disposition possible des armatures A dans le pilier ( les armatures sont à des niveaux différents mais, vues en plan, elles forment une configuration étoilée). La figure 5 illustre, dans une vue en plan agrandie, l'agencement d'une armature dans une partie du pilier. On peut voir que le trou est ici un trou borgne foré de façon à traverser la ligne de fracture F. On reconnait l'armature 2, la résine R et le bouchon de parement 6 posé après solidification de la résine. La figure 6 représente une corniche (pierre "en table') dans laquelle un renforcement selon l'invention a été réalisé en aménageant une cavité en forme de rainure dans laquelle on a placé deux tiges d'armature en polyester renforcé par des fibres de verre. Après obturation des deux extrémités de la rainure, on verse-la résine (non représentée) dans celle-ci, jusqu'à un niveau H légèrement inférieur à celui de la surface supérieure de la -pierre. Après la prise de la résine, on peut alors terminer le remplissage de la rainure avec un mortier de finition approprié reconstituant l'aspect de la pierre. La figure 7 montre comment on peut réaliser un ancrage supplémentaire avec une armature selon l'invention : l'orifice 3' du trou comporte un évasement contre lequel vient en butée une bague 10 que l'on a passée sur l'extrémité de la tige d'armature 2. Cette extrémité a été fendue puis évasée en introduisant un coin 11 dans la fente. Dans tout ce qui précède, les armatures 2 utilisées sont en matière plastique renforcée par des fibres de verre dont l'orientation générale est parallèle à la longueur des armatures. Ces tiges peuvent avoir un diamètre de 15 à 35 centimètres (dans la pratique, on peut adopter par exemple un choix de deux diamètres seulement, par exemple : 20 cm et 30 cm). Bien entendu, le mot "diamètre" désigne ici simplement la dimension transversale maximale de la section droite de la tige et n'implique nullement que cette section soit circulaire. Le diamètre du trou à percer est avanta- geusement choisi de façon que l'intervalle subsistant entre tige et pierre soit de l'ordre de 5 mm en moyenne. La matière plastique constituant les tiges est avantageusement un polyester. Les tiges sont rugueuses afin d'améliorer 'ancrage de la résine R. La rugosité des tiges 2 peut être obtenue très simplement par le fait que la masse des fibres de verre qui les arment va jusqutà leur surface externe, ce qui crée des stries parallèles à la longueur des tiges et présente l'avantage que l'interface tige-résine R se trouve el aussi "armée" par les fibres affleurant à la surface de la tige en dépassant légèrement de celle-ci. Une construction en pierre renforcée comme décrit ne présente plus les risques d'éclatement inhérents aux constructions munies d'armatures métalliques, puisque la conductibilité thermique des armatures selon l'invention est très inférieure à celle d'une armature métallique et est beaucoup plus proche de celle de la pierre de sorte qu'il n'y a pas de contraintes thermiques dues à la formation de "ponts thermiques". En outre les phénomènes d'oxydation sont exclus. REVENDICATIONS 1.- Procédé de consolidation de constructions en pierre ou d'éléments de bâtiment en pierre, notamment pour restaurer des constructions anciennes, ce procédé comportant le creusement, dans la zone à consolider, d'une cavité dans laquelle on place au moins une tige de longueur au plus égale à celle de la cavité, et l'introduction, dans cette cavité, d'un liant durcissable se trouvant à l'état pâteux ou fluide, ledit procédé étant caractérisé par le fait que ladite tige est en matière plastique renforcée par des fibres de verre et possède une surface rugueuse, et par le fait que le liant est une résine synthétique durcissable. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que a) la cavité est un trou borgne ou traversant dont on obture une embouchure afin de le rendre borgne ; b) après mise en place de la tige en matière plastique renforcée par des fibres de verre, on obture l'orifice du trou en y établissant un bouchon provisoire facile à détruire, fait en plâtre ou mortier maigre, dans lequel on place deux tubes, ou aménage deux passages, qui le traversent ; c) on injecte la résine synthétique fluide par l'un de ces tubes ou passages jusqu'S ce que la résine sorte par l'autre tube ou passage ; puis d) on détruit le bouchon provisoire et l'on supprime les tubes ou passages. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on donne a au moins l'un des orifices du trou une forme évasée et lion évase l'extrémité de la tige située dans la région de cet évasement. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on rapporte sur l'extrémité de la tige une bague que l'on arrete sur la tige en évasant cette extrémité par insertion d'un coin dans une fente diamétrale aménagée dans le bout de la tige. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité est une saignée du genre rainure à profil en U aménagée dans la zone à consolider, à partir de la surface de celle-ci. 6.- Armature de renforcement pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par une tige en polyester renforcé Rar des fibres de erre, cette tige aant une surface a sa longueur dus ? la presence de fibres de verre rugueuse dotée de microreliefs parallèles/à la surface de la tige, ou à proximité immédiate de cette surface, et les fibres étant sensiblement parallèles à la longueur de la tige. 7.- Construction en pierre consolidée ou renforcée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.