Brevet FR2548703A1 — publié le 19850111

Surface rigide à coefficient de frottement élevé pour un corps en un matériau elastiquement déformable et son procédé de fabrication. La présente invention concerne une surface, notamment un sol pour la circulation des véhicules ou des personnes, qui présente un coefficient de frottement élevé, cette surface étant dite en général anti-dérapante ou anti-glissante. Jusqu'ici on cherche a réaliser de telles surfaces antidérapantes en réalisant des reliefs par des rainures et/ou des éléments en saillie de forme réguliere ou non. Ces éléments en relief sont fréquemment en pointe de diamant ou constitués par de simples plots en saillie comme décrit dans FR-A-2.407.315. L'idée de base de la présente invention est que pour obtenir une force de frottement élevée entre un corps élastiquement déformable tel que pneumatique, plante des pieds ou analogue et la surface rigide sur laquelle il prend appui il faut, d'une part, créer des arêtes sur lesquelles le corps elastique s'accroche par suite de la déformation élastique de sa surface sous forme d'une section en chainette ayant son origine sur l'arête et s'étendant entre deux arêtes ou une arête et une autre surface d'appui et, d'autre part, accroitre la pression unitaire mais d'une manière modérée pour limiter l'usure ou la déformation du corps élastiquement déformable et l'usure de la surface d'appui, cette dernière usure étant réduite du fait de l'absence d'abrasion par frottement. La présente invention a encore pour but de réaliser une telle surface qui présente un coefficient de frottement sensiblement uniforme dans toutes les directions, qui soit facile à réaliser par moulage d'une matière rigide comme le béton, le métal ou la céramique, qui puisse être moulée in situ, qui puisse être combinée avec une masse de moindre résistance mécanique pour dégager progressivement les arêtes lors de l'usure de la surface afin de conserver un coefficient de frottement élevé et qui assure un coefficient de frottement suffisant en cas de givre ou verglas léger. La présente invention a encore pour but de réaliser une telle surface qui conserve lesdites caractéristiques avec des pressions unitaires très variables telles que celles appliquées par un pneumatique de camion ou un pneumatique de motocycle ou de voiture légère. La présente invention est dérivée de l'observation qu'en raison de son élasticité un corps élastiquement déformable appuyé sous pression sur une surface à arêtes n'est en appui sur la surface aboutissant à l'arête que si la pente de cette surface est réduite. Si une arête est délimitée d'un coté par une surface en pente douce, en fait avec une pente inférieure au dièdre tangentant la surface du corps élastiquement déformable en appui sur une arête, et, de l'autre côté, par une surface dont la pente est supérieure à ce dièdre, le coefficient de frottement est faible dans la direction allant de la pente douce vers la pente abrupte, ] corps glissant sur la surface avec laquelle il est en appui, et élevé dans la direction inverse pour laquelle il s'accroche sur l'arête. Les buts ci-dessus sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que la surface d'appui en un matériau rigide présente des réseaux d'arêtes dont au moins certaines sont formées par l'intersection de deux surfaces dont au moins l'une a une pente abrupte voisine de la perpendiculaire à la surface au moins d'autres étant formées par l'intersection de deux surfaces dont au moins l'une a une pente faible. Les arêtes peuvent toutes résulter de l'intersection d'une surface à pente abrupte avec une surface à pente faible ou de l'intersection de telles surfaces entre elles mais il rentre dans le cadre de l'invention de conserver des parties de surface planes horizontales entre les diverses arêtes. On connaît, comme indiqué ci-dessus, des surfaces à reliefs en pointe de diamant dont les arêtes sont délimitées par des surfaces à pente faible mais, pour les motifs exposés cidessus, le coefficient de frottement est insuffisant. On connait également des surfaces garnies de plots avec arêtes délimitees par au moins une surface latérale à pente abrupte mais dans ce cas, l'écartement entre arêtes (distance entre plots) et l'accroissement de la pression unitaire (rapport des surfaces d'appui aux rainures) ne conviennent que pour une gamme réduite de la charge unitaire sur la surface d'appui et soit l'effet anti-dérapant est insuffisant pour les faibles charges (rainurage serré), soit le rainurage donne un effet directionnel sur le pneumatique, soit l'usure des pneumatiques fortement chargés est intense. Le réseau peut avoir tout dessin voulu, sous réserve qu'au moins certaines des arêtes soient sensiblement perpendiculaires à une direction quelconque de la surface ou que deux arêtes voisines forment un angle entre elles et chacune avec une direction quelconque de la surface. Ceci signifie que les arêtes se trouvant sur une surface correspondant a la surface d'appui minimale ne doivent pas être toutes parallèles à une direction quelconque de la surface. Un tel réseau pourrait être réalisé par des plots avec une arête supérieure ou plusieurs arêtes supérieures concentriques délimitées par des parois tronconiques ou en tronc de pyramide ayant des angles au sommet les unes aigus et les autres obtus. Toutefois un tel réseau n'est pas préférentiel parce qu'il crée sur la surface des cuvettes et, si l'on veut serrer les plots, des parties de rainures en creux qui sont défavorables pour le nettoyage et l'évacuation des eaux. Selon un mode de réalisation préférentiel, le réseau est constitué par la combinaison de deux réseaux croisés intercalés de rainures en V, les rainures de l'un des réseaux ayant un angle au fond aigu et les rainures de l'autre réseau un angle au fond obtu. Selon l'écartement des rainures dans les réseaux bet écartement étant le même dans les deux réseaux dont les rainures sont intercalées), la profondeur des rainures qui est de préférence la même dans les deux réseaux et les valeurs des angles au fond,on peut obtenir des pointes ou plots en pyramide à base carrée irrégulière avec deux faces abruptes et deux faces d'inclinaison faible aboutissant aux deux arêtes actives ou des plots en tronc de pyramide à base carrée irrégulière avec une surface supérieure plane et deux faces latérales abruptes aboutissant à deux arêtes concourantes actives et deux faces latérales de faible inclinaison aboutissant aux deux autres arêtes concourantes. Dans le cadre de la caractéristique ci-dessus, les rainures en à a angle au fond aigu peuvent être remplacées par des rainures en U à flanc sensiblement perpendiculaire à la surface quoique la nécessité d'une dépouille dans le moule rende souvent préférable les rainures en V. Les angles au fond sont de préférence, pour les angles aigus, inférieurs à 600, la face latérale de la rainure étant inclinée de 600 à 900 sur l'horizontale et, pour les angles obtus, supérieurs à 909, la face latérale de la rainure étant inclinée à moins de 450 sur l'horizontale, une valeur qui semble préférentielle pour l'angle obtu étant de 1200. La profondeur des rainures et leur écartement dans les réseaux dépendent de l'usage envisagé pour la surface. Les réseaux sont évidemment plus serrés et leur profondeur moindre dans le cas des céramiques anti-dErapantes pour salles de bain, un réseau serré avec plats en surface étant plus confortable. Le réseau pourra être plus large avec une profondeur réduite, par exemple par suppression ou arrondi du dièdre des rainures, dans le cas d'un sol d'usine ou de laboratoire soumis à des contraintes limitées. Une profondeur de rainure de l'ordre du centimètre avec un ecarte- ment de l'ordre de cinq centimètres sera préférentiel sur des voies à trafic intense pour que le revêtement conserve son caractère anti-dérapant pendant une durée suffisante. Dans le cas où le "relief" de la surface peut présenter des inconvénients par exemple dans le cas d'aires à trafic lourd ouvertes au trafic piéton ou bicyclettes, les rainures peuvent être comblées par un matériau de mpindre résistance mécanique et/ou plus souple tel que béton maigre, asphalte ou autre qui se trouvera éliminé par abrasion en dégageant progressivement les arêtes. La surface conforme à l'invention peut être réalisée par assemblage d'éléments préfabriqué-s notamment de pavés ou de dalles en céramique ou en béton. Dans le cas d'éléments en béton, au moins la couche superficielle est réalisée en un béton d'aggrégats fins du type utilisé pour les dalles en pierre reconstituée. Pour les revêtements routiers et les grandes surfaces, le revêtement peut être réalisé sur place en utilisant un tapis formant contre-moule qui est appliqué sur la couche de béton, enfoncé par compression et/ou vibration et laissé en place jusqu'à durcissement complet. Après que le béton a suffisamment fait prise, la surface peut titre livrée à une circulation réglementée jusqu'd enlèvement du tapis formant moule et mise en place éventuelle du matériau de remplissage des reliefs. Comme décrit plus en détail ci-après et pour obtenir un meilleur accrochage du matériau de remplissage, on peut réserver dans la couche de revêtement des cavités d'ancrage. L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme de divers modes de réalisation avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 illustre en coupe longitudinale la déformation d'un pneumatique au contact d'une surface anti-dérapante conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en plan à plus petite échelle d'une surface correspondant à la vue en coupe de figure 1; la figure 3 est une vue en coupe d'une surface analogue avec orientation oblique des rainures et sommets des plots pyra midaux tronqués; la figure 4 est une vue de détail illustrant la déformation d'un pneumatique en appui sur la surface de figure 3; la figure 5 illustre en coupe une surface avec plots coniques selon un autre mode de réalisation; la figure 6 est une vue en plan de figure 5; les figures 7 et 8 illustrent en coupe, à deux stades successifs de la réalisation,la réalisation sur place d'un revêtement routier conforme à l'invention. Dans les dessins, la référence 1 désigne la masse du matériau rigide tel que béton d'aggrégats fins, céramique ou métal dont la surface 2 présente la structure conforme à l'invention lui assurant un coefficient de frottement élevé. Dans les différentes figures, la référence 3 désigne une surface à pente abrupte, 4 une arête formée par l'intersection d'une surface 3 soit avec une surface horizontale supérieure 5, soit avec une surface à pente faible 6 et 7 désigne une arête formée par l'intersection d'une surface à pente faible 6 avec une surface horizontale 5. Dans les figures 1 et 4, 8 désigne un pneumatique en appui sur une surface conforme à 1'invention. Comme représenté en 9 dans la zone située latéralement à une arête 4 qui se trouve au-dessus d'une surface 3, le pneumatique se déforme selon un rayon de courbure petit mais sans contacter la surface 3. Au contraire, dans la zone 10 (figure 1) située latéralement à une arête 4 qui se trouve au-dessus d'une surface 6, la déformation du pneumatique est limitée par appui sur ladite surface. Il en est de même pour la zone 11 contigùe à une arête 7, en ce qui concerne la surface 6 et évidemment pour les zones 12 en appui sur les surfaces 5. Dans les figures 3 et 6 on a représenté, en ce qui concerne un motif du réseau,en hachuré la zone 11 et en hachures croisées la zone 12. il est bien certain que la déformation du pneumatique est telle que la somme des réactions sur les zones 10, 11 et 12 équilibre la charge du pneumatique. Comme illustré dans lafigure 1, des gravillons 13 de faible granulométrie qui se rassemblent au fond des gorges ou rainures ne nuisent pas au fonctionnement de la structure de la surface. Un gravillon de grosse granulométrie 14 est lui coincé dans une gorge délimitée par deux faces 3 et il constitue dans ce cas un élément concourant à la caractéristique antidérapante. Dans la surface représentée à la figure 2, le réseau est formé de rainures dont les deux faces sont constituées par des surfaces 3 disposées selon deux réseaux croisés identifiables par les lignes de fond 15 des rainures représentées en traits mixtes. Entre ces réseaux sont intercalées des rainures identifiables par leurs lignes de fond 16 représentées en traits mixtes et dont les deux faces sont constituées par des surfaces 6. On crée ainsi un réseau de pyramides irrégulières à base carrée et au sommet 17 de chaque pyramide aboutissent deux arêtes 4 qui forment entre elles un angle obtu. La surface de la figure~3 3 présente les mêmes caractéristiques à l'exception du fait que les réseaux 15 et 16 sont inclinés å 450 et que la pointe 17 de chaque pyramide est tronquée pour créer une surface plate horizontale 5. Dans les figures 5 et 6, les saillies sont sous forme de plots tronconiques, deux arêtes 4 étant disposées concentriquement, l'arête centrale séparant une paroi 3 en tronc de cône convexe d'une surface supérieure horizontale 5 et l'arête extérieure une paroi 3 en tronc de cône concave dwune surface tronconique convexe 6 à faible pente. L'inconvénient de ce genre de surface est que la rainure entre les deux arêtes 4 désignée par sa ligne de fond 18 et les parties 19 entre les bases des surfaces tronconiques convexes 6,forment des cuvettes fermées. En outre le rapport des surfaces 11 et 12 à la surface totale est plus faible, ce qui entraine une pression unitaire accrue et une déformation accrue du pneumatique. I1 est bien certain que de nombreux autres réseaux peuvent être imaginés qui correspondraient à la définition de l'invention mais le dessin de la figure 3 est celui qui parait préférentiel. Ce type de revêtement peut évidemment être réalisé à partir de pavés ou dalles préfabriqués moulés en usine mais on peut dans certains cas vouloir le réaliser sur place. Ceci est possible, comme illustré dans les figures 7 et 8, en étalant sur le soubassement 20 de type connu, une couche de béton à aggrégats fins et durs 21 puis en déroulant sur la couche un contre-moule 22 en résine souple qui est enfoncé au rouleau compresseur ou par tout autre moyen. Des perforations 23 peuvent être prévues dans les parties les plus minces du contre-moule 22 pour l'évacuation de l'air em; prisonné qui se concentre aux points hauts et de la laitance. Le contre-moule 22 est laissé en place jusqu'après prise et durcissement du béton. Dans le cas où l'on désire atténuer le relief de la surface, il est possible, dans le cas d'un revêtement coulé en place, comme dans le cas d'éléments préfabriqués, de couler un matériau 24 présentant une moindre résistance mécanique, tel qu'un béton maigre, un asphalte ou analogue dans les parties en creux. Ce matériau sera usé plus rapidement que le béton qui fera saillie en mettant à nu les arêtes 4. Même si la pression unitaire est plus faible, la déformation du pneumatique au contact des arêtes restera du même type et assurera le même effet. Pour améliorer l'accrochage de la couche de matériau 24 ,des cavités 25 peuvent être prévues dans la couche rigide 21 ou dans les pavés. De préférence ces cavités sont prévues au croisement des vallées les moins encaissées, c'est-à-dire aux points de croisement des lignes 16 ou dans les zones 19. Revendications 1. Une surface rigide présentant un coefficient de frottement élevé pour un corps en un matériau élastiquement déformable, caractérisée en ce que la surface d'appui (2) en un matériau rigide présente des réseaux d'arêtes dont au moins certaines (4) sont formées par l'intersection de deux surfaces dont au moins l'une (3) a une pente abrupte voisine de la perpendiculaire à la surface, au moins d'autres (7) étant formées par l'intersection de deux surfaces dont au moins l'une (.6) a une pente faible. 2. Une surface selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente entre les diverses arêtes (4-7) des surfaces planes horizontales (5). 3. Une surface selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les réseaux d'arêtes sont obtenus par la combinaison de deux réseaux croisés (15-16) intercalés de rainures en V, les rainures de l'un des réseaux (15) ayant un angle au fond aigu et les rainures de l'autre réseau (16) un angle au fond obtu. 4. Une surface selon la revendication 3, caractérisée en ce que les angles au fond des rainures sont, pour les angles aigus, inférieurs à 600, la face latérale de la rainure étant inclinée de 600 à 900 sur l'horizontale et, pour les angles obtus, supérieurs à 900, la face latérale de la rainure étant inclinée à moins de 450 sur l'horizontale. 5. Une surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les rainures sont comblées par un matériau (24) de moindre résistance mécanique et/ou plus souple. 6. Un procédé de réalisation in situ d'une surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on étale sur la fondation (20) une couche superficielle (21) en un béton d'aggrégats fins, étend sur la couche un tapis (22) formant contre-moule du profil de la surface à obtenir, enfonce ledit tapis par compression et/ou vibration et laisse en place ledit tapis jusqu'à durcissement complet du béton. 7. Un procédé selon la revendication 6 pour la réalisation d'une surface selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on ménage des cavités (25) dans la couche (21) au droit des zones en creux (16-19) de la surface et coule, après mise en place, sur la couche de béton à aggrégats fins, une couche (24) de matériau de moindre résistance mécanique et/ou plus souple.