Brevet FR2543593A1 — publié le 19841005

L'invention concerne le domaine des constructions en béton. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé pour la réalisation de structures étanches en béton. Elle concerne également des moyens pour la mise en oeuvre d'un tel procédé ainsi que les produits obtenus. Les structures en béton armé ou béton précontraint, constituant tout ou partie de certains ouvrages de génie civil ou de bâtiment, doivent être rendues étanches de manière à interdire la pénétration, à l'intérieur desdits ouvrages, de l'eau située dans le terrain environnant. I1 en est ainsi notamment, des ouvrages plongés en nappes phréatiques et, a fortiori, des ouvrages immergés en mer ou en rivières, destinés à constituer des galeries, souterrains, ou voies de circulation piétonnes, routières ou autoroutières ou ferroviaires et tous ouvrages semi enterrés ou enterrés, souterrains ou immergés. La réalisation de telles étanchéités peut être assurée en constituant une barrière imperméable à l'eau - soit sur les faces intérieures des voiles, radiers, dalles de couverture constituant les caissons en béton armé ou précontraint (il s'agit la d'étanchéités de type imperméabilisation du cuvelage qui peuvent être réalisées par enduits hydrofugés ou revetements pelliculaires en résines). - soit sur les faces extérieures des structures (voiles, radiers, et dalles de couverture dites radiers supérieurs). Dans ce deuxième cas l'étanchéité peut être assurée en faisant appel à des matériaux variés comprenant des feuilles à base de bitume, de bitume élastomère, ou de matières synthétiques ou polymères, telles que des résines, du polychlorure de vinyle, du caoutchouc butyle et analogues. Selon les cas, l'étanchéité est posée en indépendance ou semi indépendance ou en tant que partie intégrante des supports-bétons, avec ou sans interposition d'armatures. Indépendamment du système choisi et de ses qualités intrinsèques, il est relativement aisé d'accéder aux faces extérieures des bétons constituant les voiles et dalles de couverture des ouvrages : il n'en va par contre pas de même pour les radiers inférieurs, dont la face extérieure, une fois le béton coulé, est inaccessible. Ceci peut d'ailleurs être également vrai pour les voiles verticaux et voû- tes coulés directement contre le terrain préalablement foré ou terrassé. Les solutions palliatives mises en oeuvre Jusqu'à ce Jour pour assurer l'étanchéité au droit de ces éléments de structures consistent à mettre en place l'étanchéité avant réalisation de la structure proprement diteset ce, soit en constituant un premier support d'étanchéité (par exemple en béton maigre), soit en accrochant directement l'étanchéité au terrain, puis en coulant le béton (armé ou précontraint) sur l'étanchéité ainsi réalisée qui doit,bien entendu, être protégée par exemple par chape au mortier de ciment et/ou par nappes de tissus synthétiques divers, contre tout risque de dégradation pendant le déroulement des opérations. Mais toutes les solutions de ce type présentent l'inconvénient majeur de rendre l'étanchéité réalisée indépendante de la structure béton (aucune liaison d'adhérence, partielle ou totale, ne pouvant etre créée entre étanchéité et béton de structure), ce qui peut être fort dangereux du fait des possibilités de cheminement de l'eau entre étanchéité et béton à partir d'un point de pénétration accidentel,ou même rédhibitoire, par exemple dans le cas d'ouvrages dont la mise en place impose soit une manipulation pour immersion (caissons immergés), soit une mise en flottaison (ouvrages construits en souilles inondables ou déplacés par flottaison), soit une immersion par inondation (ouvrages construits à l'abri de bâtardeaux inondables). Dans tous ces cas, en effet, l'étanchéité accolée à la structure béton1 sans liaison ni adhérence, se caractérise par une extrême vulnérabilité aux effets de chocs, de poinçonnements, de ripages, de succion (effet ventouse) de toutes natures qui peuvent l'affecter au cours des différentes phases de mise en place de ltouvrage. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients, brièvement résumés ci-dessus, de la technique antérieure dans le domaine de la réalisation des structures étanches en béton. Elle a en particulier pour objet des moyens permettant d'aboutir à des étanchéités intimement liées aux structures en béton. L'invention concerne donc un procédé pour la réa- lisation de structures étanches en béton, avec mise en place d'au moins un produit d'étanchéité avant coulée du béton, ledit procédé étant caractérisé en ce que le produit d'étanchéité comprend essentiellement un matériau d'étanchéité traditionnel et, du côté tourné vers le béton à couler, un en chevêtrement de fils formant une trame tridimensionnelle, solidaire du matériau d'étanchéité, en assurant, après coulage du béton, un liaisonnement sans défaut du béton et du produit d'étanchéité. Le procédé de l'invention permet ainsi de réaliser des étanchéités sur faces extérieures d'ouvrages en béton, armé ou précontraint, dont les parements extérieurs, une fois les bétons coulés, sont inaccessibles. Les étanchéités ainsi réalisées, étant intimement liées au béton, - assurent une parfaite adhérence entre membrane d'étanchéité et structures à protèger. - autorisent la manipulation, le transport et la mise en place, sans danger, par tous moyens mécaniques ou hydrauliques, des éléments de structures constituant les ouvrages. L'invention a également pour objet, à titre de moyen pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, un produit d'étanchéité comportant la combinaison d'un matériau d'étanchéité traditionnel1 sous forme d'une couche ou feuille de matière, et d'un enchevêtrement de fils, formant une trame tridimensionnelle solidaire d'une face de ladite couche ou feuille. L'invention concerne aussi les produits susceptibles d'etre obtenus par la mise en oeuvre du procédé et du moyen défini précédemment, à savoir des structures complexes en béton, étanches à l'eau, comprenant un produit d'étanchéité interposé entre l'environnement extérieur et le béton, ladite structure étant caractérisée en ce que le produit d'étanchéité comprend, du côté tourné vers le béton, un enchevêtrement de fils formant une trame tri dimension- nelle et assurant une liaison intime et un ancrage avec le béton. Le procédé de l'invention peut être appliqué à des ouvrages de types différents. D'une manière habituelle, la structure en béton est destinée à être coulée sur une forme primaire constituant un support. Dans le cas des radiers, par exemple, ce support peut être constitué simplement du terrain convenablement nivelé ou compacté ou d'une couche de bétonmaigre préalablement coulé. Dans le cas d'ouvrages tels que les voiles et les voûtes, la forme support est constituée par le terrain lui-meme, notamment en cas de percement en terrain rocheux, ou par les éléments de maintien du terrain. Sur cette forme primaire ou support, l'invention prévoit la mise en place d'une étanchéité. On peut utiliser à cet effet tout matériau traditionnel de nature polymère, synthétiques élastomère ou non, appliqué en feuillesjointoyées bord à bord ou mis en oeuvre en nappe continue et faisant intervenir les mécanismes de polymérisation ou vulcanisation. On peut ainsi faire appel à des feuilles en PVC soudées ou à des membranes continues, de type résine à base de polyuréthane,résine acrylique ou polyester comportant une armature en non tissé (par exemple non tissé à base de filaments polyester enrobés de polyamide), soit par tout autre matériau. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, le produit d'étanchéité mis en oeuvre comporte, en combinaison et du côté tourné vers le béton à couler, un enchevêtrement de fils formant une trame tridimensionnelle. Cet enchevêtrement est fortement lié au produit d'étanchéité par exemple par collage ou par fusion par point. La tra me peut être réalisée en fils d'origine naturelle ou synthétique. On préfère cependant les matières polymères synthétiques,telles le noir de carbone ou les polyamides. L'épaisseur de cette couche ou enchevêtrement de fils est plus ou moins importante selon les besoins d'ancrage du béton. Des épaisseurs de 1 à 10 cm con-viennent et en général quelques centimètres suffisent pour assurer une bonne liaison. On notera que la tenue mécanique de l'enchevetre- ment de fils est suffisante pour permettre la circulatisn directe des ouvriers chargés de la construction de la structure. Lors du coulage des structures en béton, celui-ci vient enrober I'enchevêtrement de fils et, le cas échéant, la nappe en non tissé sous-jacente. Dans tous les cas on assure ainsi un parfait liaisonnement entre la structure du béton coulé et le produit d'étanchéité. Bien entendu, on peut prévoir aisément des raccords entre l'étanchéité réalisée selon lXinvention et des étanchéités réalisées sur d'autres parties de l'ouvrage, que ce soit à titre traditionnel ou également selon l'invention. Il suffit pour ce faire de prévoir des débordements latéraux suffisants de ltétanchéité pour réaliser des rabattements sur les côtés après coulage du béton. Cette possibilité est particulièrement intéressante pour le coulage des radiers. Après durcissement, on réalise ainsi une structure en béton parfaitement étanche à l'eau, dans laquelle le produit d'étanchéité est intimement solidaire du béton. Bien qu'il ne soit pas inconcevable de réaliser in situ le produit d'étanchéité selon 11 invention, il est souvent préférable dans la pratique d'utiliser un matériau présenté en bande, feuille ou nappe dont une face comporte à l'avance l'enchevêtrement de fils caractéristique de l'invention. Parmi les propriétés ou avantages que présente le procédé de l'invention, on peut citer les suivants - il permet d'assurer l'étanchéité sur les faces extérieures de parties d'ouvrages ou d'ouvrages en béton armé ou précontraint, sans que ces surfaces soient accessibles après coulée des bétons, - il évite la mise en place d'une protection lourde de l'étanchéité (par exemple par chape au mortier de ciment) lors de la mise en place des armatures et la coulée des bétons, -il permet de réaliser une étanchéité totalement solidaire du béton en place et donc autorise la manutention, la manipulation par tous systèmes et l'immersion des éléments d'ouvrages sans risque de décollement ou de mauvaise tenue du revêtement étanche, - il assure par diffusion des contraintes au niveau de la couche d'enrobage des fils enchevêtrés, une parfaite tenue du revêtement d'étanchéité proprement dit aux phénomènes de fissuration qui peuvent affecter les bétons, - en assurant une solidarisation parfaite du revêtement d'étanchéité et du béton, il interdit tout risque de cheminement d'eau entre étanchéité et béton en cas de blessure ou dégradation localisée du revêtement étanché, ce qui constitue un avantage majeur par rapport aux étanchéités rapportées, collées ou fixées sur les supports par tous moyens, - en assurant une solidarisation parfaite du revêtement d'étanchéité et du béton à étancher, il élimine les risques de dégradation par poinçonnement,choc, arrachement. L'invention sera illustrée sans être aucunement limitée par deux exemples de réalisation dont la description est donnée ci-après en référence aux dessins annexés sur lesquels Fig. 1 représente schématiquement un caisson en béton destiné à l'immersion. Fig. 2 décomposée en Fig. 2a , 2b et 2c représente divers stades de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Fig. 3 représente à plus grande échelle la structure selon l'invention, dans le mode de réalisation correspondant aux figures 1 et 2. Fig. 4 est un exemple de réalisation d'une galerie souterraine. Fig. 5 est un détail de-la figure 4 dans la région de la ligne V-V de--celle-ci:,pour-çanntrer à-plus grande échel le la structure selon l'invention. Fig. 6 illustre une feuille mise en oeuvre à titre de moyen pour-la réalisation de l'étanchéité dans l'exemple des figures 4 et 5. Le premier exemple de réalisation, représenté aux figures 1 à 3 est celui de caissons en béton armé ou précontraint destinés à l'immersion. A la figure 1, le caisson est représenté par la référence générale 1. A la partie inférieure de la figure on voit une forme primaire 2, constituée d'une couche de béton maigre ou obtenue par nivelage ou compactage du terrain. Cette étape est illustrée à la figure 2(a). La deuxième étape de procédé de l'invention, et qui est représentéeà la figure 2(b), consiste à mettre en place le produit 3 d'étanchéité. Dans l'exemple choisi, ce produit d'étanchéité est réalisé sous forme d'une membrane continue en résine polyuréthane bi-composant ou en résine acrylique comportant une armature en matériau non tissé désignéepar la référence 4. Du côté destiné à recevoir le béton, le produit d ' étanchéité comporte un encheve- trement 5 de fils en polyamide, solidaires d'une toile 6 en matériau non tissé à base de filaments polyester. Cette toile non tissée 6 est elle-meme intimement liée au produit d'étanchéité en résine par imprégnation et enrobage dans la dernière couche de résine constituant l'étan- chéité proprement dite. La dernière étape du procédé de l'invention consiste à couler le radier 7 en béton sur l'enchevetrement 5 de fils. Le complexe étanche est ainsi rendu intimement solidaire du béton grace à l'enchevêtrement 5 qui assure un effet d'ancrage sur le béton. Après durcissement du béton, l'ensemble peut être manipulé et transporté par tout moyen mécanique ou hydraulique sans qu'il y ait de risque de désolidarisation étanchéité/béton. La figure 3 représente la structure finalement obtenue. I1 s'agit d'une coupe à plus grande échelle prise à la partie inférieure de la figure 1. On voit la forme primaire 2 en béton maigre. Le complexe étanche est constitué d'une membrane continue en résine armée 3, 4 dans laquelle est noyée une toile 6 portant un enchevêtrement 5 de fils de "nylon". Le béton 7 s'insére dans le réseau de fils 5 et exerce un effet d'ancrage sur l'étanchéité, laquelle est ainsi rendue totalement solidaire du béton. On a représenté à la figure 1 des rabats latéraux 8, 9 du produit d'étanchéité qui permettent de raccord der celle-ci aux étanchéités appliquées sur les autres parties de l'ouvrage plus aisément accessibles. Un autre exemple de réalisation est représenté aux figures 4 à 6. Il s'agit d'une galerie souterraine en béton armé. La figure 4 représente schématiquement la voûte 10 en béton, recevant une étanchéité 11 qui la sépare du terrain naturel 12. La figure 6 représente le produit d'étanchéité mis en oeuvre qui, dans l'exemple choisi, est une membrane continue constituée de feuilles de chlorure de polyvinyle. La pose se fait par lés, soudés bord à bord avec recouvrement ou par bande de recouvrement, selon une technique connue. Selon la caractéristique de l'invention les feuilles de PVC sont équipées au préalable en usine d'un enchevêtrement de fils 14 en polymère de noir de carbone ou de"nylon". Le terrain ayant été excavé ou foré, la membrane 13,14 est fixée avant mise en place du ferraillage et coulée du béton. La dernière étape consiste à couler le béton qui enrobe l'enchevêtrement 14 de fils avec pour effet de rendre intimement solidaire la feuille PVC de la structure en béton armé. La figure 5 est un détail en coupe montrant la structure de l'invention. Onvoit le terrain naturel 12W l'étanchéité 13, 14 et la voûte en béton 10. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment. Elle couvre des variantes et équivalents à la portée de l'homme du métier. En particulier la constitution du produit d'étanchéité mis en oeuvre peut être l1objet de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Quelle que soit sa constitution, le produit d'étanchéité comporte, sur l'une de ses faces, un enchevetrement de fils réalisant une structure lâche dans laquelle le béton peut s'ancrer. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation de structures é- tanches en béton, avec mise en place d'au moins un produit d'étanchéité avant coulée du béton, ledit procédé étant ca ractérisé en ce que le produit d'étanchéité comprend essentiellement un matériau d'étanchéité traditionnel et, du côté tourné vers le béton à couleur, un enchevetrement de fils formant une trame tridimensionnelle, solidaire du matériau d'étanchéité, en assurant, après coulage du béton, un liaisonnement sans défaut du béton et du produit d'étanchéité. 2. A titre de moyen pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 un produit d'étanchéité comportant la combinaison d'un matériau d'étanchéité traditionnel, sous forme d'une couche ou feuille de matière, et d'un enchevêtrement de fils, formant une trame tridimensionnelle solidaire d'une face de ladite couche ou feuille. 3. Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un quelconque matériau traditionnel de nature polymère, synthétique, élastomère ou non, appliqué en feuilles jointoyées bord à bord ou mis en oeuvre en nappe continue et faisant intervenir les mécanismes de polymérisation ou vulcanisation. 4. Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des feuilles en PVC soudées ou des membranes continues, de type résine à base de polyuréthane, résine acrylique ou polyester comportant une armature en non tissé (par exemple non tissé à base de filaments polyester enrobés de polyamide) ou matériaux analogues. 5. Produit selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison et du côté tourné vers le béton à couler, un enchevêtrement de fils formant une trame tridimensionnelle, ladite trame pouvant être rendue solidaire du produit d'étanchéité par fusion par points ou par collage ou etre liée à une armature non tissée du matériau d'étanchéité. 6. Produit selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'enchevêtrement de fils est réalisé en fils d'origine naturelle ou synthétique, de préférence en matières polymères synthétiques, telles que le noir de carbone ou les polyamides. 7. Produit selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'enchevêtrement de fils est de 1 à 10 cm, de préférence de quelques centimètres. 8. Application du procédé selon la revendication 1 et du produit selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 à la réalisation de structures étanches en béton, armé ou précontraint, telles que des caissons ou des galeries. 9. Structures complexes en béton, étanches à l'eau, comprenant un produit d'étanchéité interposé entre l'environnement extérieur et le béton, ladite structure étant caractérisée en ce que le produit d'étanchéité comprend, du côté tourné vers le béton, un enchevêtrement de fils formant une trame tridimensionnelle et assurant une liaison intime et un ancrage avec le béton.