Brevet FR2590603A1 — publié le 19870529

La présente invention est relative à un nouveau type de joint d'ouvrages d'art et son procédé d'exécution. I1 est adapté à des mouvements de 1,5 à 5 cm. Un joint d'ouvrage d'art est en quelque sorte un minipont de portée variable dont les extrêmités sont constituées soit de deux éléments adjacents du tablier de l'ouvrage, soit du tablier d'une part, du mur garde-grève d'autre part. Les problèmes posés par les joints d'ouvrages proviennent le plus généralement de la fixation plutôt que du joint proprement dit. Les solutions proposées pour les joints de pont sont multiples ; elles peuvent se classer en plusieurs groupes suivant le souffle, ce mot désignant la variation de largeur du joint. Dans certains cas, l'élément constituant le mini-pont est constitué par une plaque métallique glissante, fixée d'un seul côté du joint ; elle peut soit prendre appui sur l'autre côté du joint, soit être en cantilever comme dans les joints peignes. Dans d'autres cas, le joint est constitué de poutres en fer en forme de I enserrant les joints proprement dit, constituées d'éléments compressibles en élastomère de largeur variable, qui glissent sur des supports métalliques qui s'enfoncent plus ou moins dans des logements aménagés à l'intérieur du tablier de l'ouvrage. Ces différents joints sont bien adaptés aux souffles importants, disons lorsque la largeur du joint varie de plus de 10 cm. Pour les souffles inférieurs à 10 cm. qui constituent environ 95 % des joints, on préfère généralement utiliser un boudin d'élastomère compressible fixé de chaque côté du joint. La fixation est le point délicat et le plus important du procédé. Généralement jusqu'à ces dernières années, le boudin d'élastomère était scellé par l'intermédiaire de flancs métalliques boulonnés au tablier ou scellés par des fers de couture. Le demandeur, lui-meme, a proposé dans un brevet nO 79/ 2I124 déjà accordé et étendu par la suite à de nombreux pays, notamment : USA - Grande-Bretagne - Japon - Allemagne - Belgique,etc. de remplacer ces boulons ou fers de couture, sujets à la fatigue, qui de plus rendent le nivellement difficile et onéreux, par un collage avec un mortier liquide fabriqué à partir d'une résine polymérisable à deux composants, à base de polyuréides, conservant une grande élasticité de + 40 à -200 C. Les caractéristiques de cette résine permettent de limiter à une valeur acceptable par le béton, les contraintes qui prennent naissance au voisinage de l'interface mortier de résine-béton, lors de variations de températures, en raison des différences de coef fi- cient de dilatation entre le mortier de résine d'une part1 et le béton ou l'acier d'autre part. Les résultats sur de nombreux chantiers dans toutes les conditions climatiques possibles ont confirmé le bien-fondé de la solution proposée par le brevet en question, et ce procédé a été adopté avec succès dans la plupart des pays développés. La présente invention a pour objet, tout en conservant les avantages qui ont fait le succès du procédé décrit dans le brevet nO 79/2II24, d'utiliser des moyens nouveau; plus économiques et plus simples, pour arriver à un résultat comparable, dans le cas de joints ayant un souffle maximum de l'ordre de la moitié du souffle maximum couvert par le brevet nO 79/2II24. Rappelons que dans l'invention faisant l'objet de ce brevet, le profilé d'élastomère était rendu solidaire de profilés métalliques assurant la liaison avec le scellement en mortier de résine. Les deux caractéristiques principales de l'invention résidaient dans les moyens employés pour réduire le niveau des contraintes dans le béton au voisinage de l'interface entre ce dernier et le mortier de résine. Ces deux moyens étaient les suivants - utilisation d'une résine thermodurcissable présentant en plus d'une bonne adhérence, une très grande élasticité, même aux basses températures inférieures à -100C (élongation supérieure à 150 % à -100C), tandis que sa résistance à la traction aux températures habituelles de 20 à + 400 reste élevée (résistance supérieure à 50 bars à + 200. Avec un tel liant, le module d'élasticité du mortier de résine reste faible, ce qui limite les contraintes au voisinage de la liaison béton-mortier de résine. La bonne tenue de la fixation du joint dépend de cette liaison ; l'usage et l'expérience ont permis de constater l'excellence de cette liaison dans toutes les circonstances climatiques et de circulation rencontrées. Nous conserverons donc dans la présente invention le même principe de fixation avec le même mortier de résine. - deuxième moyen utilisé dans le brevet nO 79/2il24 pour réduire et surtout éviter la concentration de contraintes dues aux différences de dilatation en fonction de la température, du mortier de résine d'une part, du béton et de leacier autre part, était la présence de sinusoïdes situées dans un plan sensiblement horizontal et soudées aux profilés métalliques constituant les flancs du joint. La' encore, ce système s'est avéré très performant et aucun joint, même de grande longueur, n'a présenté de fissures transversales telles que celles quton observe couramment dans les époxy nosing habituels. L'analyse des phénomènes que nous avions effectuée lors de l'invention n0 79/2II24 s'est donc montrée exacte. La présente invention a pour objet de résoudre ces mêmes problèmes avec des moyens plus économiques, mieux adaptés aux joints de faible souffle. Pour de tels joints, les chocs dus à la circulation des poids lourds sur les bords du joint sont plus faibles les bords en acier ne sont plus nécessaires. La caractéristique principale de l'invention est la présence à l'intérieur du mortier de résine de scellement, d'une ou plusieurs nappes de tissu à forte résistance, mais néanmoins très poreux, servant d'armature au mortier et destiné à disperser les contraintes résultant de la différence entre les coefficients de dilatation en fonction de la température entre le mortier de résine et le béton du tablier. Ces nappes de tissu jouent le même rôle que les sinusoïdes métalliques dans le brevet nO 79/2II24. On pourra utiliser des tissus de fibres de verre, de préference roving, des mélanges fibres de verre et fibres de carbone, tissu de kewlar, etc... ; le critère demandé est de posséder une ré- sistance à la traction dans le sens longitudinal supérieure à 200 N par cm. de largeur. Les rubans utilisés peuvent être unidirectionnels, sans trame puisque cette résistance n'est nécessaire que dans le sens de la longueur du joint. Le mortier de résine assurant le scellement est analogue à celui préconisé dans le brevet nO 79/2II24 appartenant au demandeur. La résine de base est la même : il s'agit d'un mélange de polyuréide et de résine époxy dans les proportions de 45 à 80 parties de polyuréide et de 20 à 55 parties d'époxy. Cette résine polymérisable à température ambiante est préparée au moment de 1 e emploi, à partir de deux constituants - le composant A est constitué par un mélange de résine époxy liquide dans la proportion de 20 à 50 parties épikote 828 ; dx 2I4 de Shell, par ex. 30 à 50 parties de polyisocyanate comportant 2 à 6 % de groupement NCO libres, bloqués par un phénol. Comme polyisocyanate, on utilisera de préférence ceux préparés à partir de toluène diisocyanate, et/ou de diphénylméthane diisocyanate, et de polyether linéaire à base polyoxypropylêne, polyoxybutylène, ou de copolymères de ces derniers avec le polyoxyéthylène. Les proportions d'isocyanate et de polyether sont calculées de façon à respecter la teneur en NCO libre, indiquée précédem ment. Le composant A pourra de plus, contenir des plastifiants et des diluants destinés pour les premiers à mieux adapter auxbesoins les caractéristiques de la résine après polymérisation, à diminuer la viscosité du constituant A pour faciliter eon utilisation pour les seconds. - le composant B est constitué essentiellement dlune polyamine aliphatique ou cycloaliphatique, capable de déplacer le phénol à la température ambiante des groupements isocyanates et donner un polyuréide. De plus, les groupes aminés réagissent sur ltépoxy à la manière habituelle, suivant une réaction exothermique qui contribue, grâce à l'élévation de température du mélange, à activer la réaction de formation de polyuréides. Comme amine, on peut utiliser la triméthyl hexaméthylène diamine, l'aminoéthylpippérazine, les aminocyclohexylméthane, la 33' diméthyl 44' diamino dicyclohexylméthane. La quantité d'amine utilisée correspond à la quantité d'hydrogène actif nécessaire à la réaction de formation de résine époxy avec l'épikote et de polyuréide avec le polyisocyanate, contenus dans le constituant A. Les teneurs peuvent donc varier en fonction des proportions d'épikote et de polyisocyanate bloqué utilisés, et du poids moléculaire de l'amine employée entre 7 et 20 % du poids total des matières actives du composant A. Le composant B peut, lui aussi, être additionné de diluants compatibles avec les constituants essentiels de la résine, tels des brais fluxés de viscosité 10 à 40 EVT, de résines coumarone indène, des paraffines chlorées, etc... La résine définitive est préparée au moment de ltemploi par mélange des composants A et B dans les proportions définies plus haut ; elle est utilisée à la préparation du mortier de scellement du joint. La composition de ce mortier est, par exemple, la suivante agrégats o/S contenant 10 à 15 % d'éléments inférieurs à 80 microns : 75 à 85 parties résine obtenue par mélange des composants A et B : 15 à 25 parties Une telle formule permet d'obtenir un mélange liquide qui mouille parfaitement la surface en béton du tablier auquel il adhère fortement. La présence de résine libre permet d'imprégner complètement les toiles de verre et assure leur intégration au mortier de résine. Des essais de laboratoire ont montré qu'une traction sur la toile, supérieure à 200 N, n'entranait aucune désolidarisation entre la toile et le mortier de résine. L'installation du joint suivant l'invention est réalisée de la façon suivante décrite à titre d'exemple - le béton bitumineux de surface (5) est scié de part et d'autre du joint, et le béton du tablier (6) mis à nu et nettoyé le vide du joint est garni avec un matériau poreux (7) type polystyrène expansé. Un coffrage métallique (non représenté sur la figue) est positionné en altitude grâce à des consoles reposant sur la surface du béton bitumineux, ce qui permet d'obtenir un nivellement parfait du joint. Ce coffrage est graissé pour éviter l'adhérence du mortier; il prolonge jusqu'au niveau exact de la chaussée, le garnissage en polystyrène du joint. On obtient ainsi de chaque côté du joint proprement dit, un volume limité vers le bas par le béton du tablier,(6) du côté du joint par le coffrage et le garnissage en polystyrène expansé ; du côté opposé par le béton bitumineuxt.5)Ce sont ces deux volumes qui vont être remplis de mortier de résine renforcé. Une première couche de mortier de résine (3) de 1 cm environ d'épaisseur est coulée sur la surface du tablier. On déploie aussitôt en surface du mortier la première nappe de toile de verre (2) qui sera, par exemple, constituée d'un ruban de roving unidirectionnel de 12 cm. de largeur, faisant 350 gr. par m2. On coule aussitôt la deuxième couche de mortier jusqu'à environ 1 cm. de la surface définitive ; on déploie la deuxième nappe (2 ) identique à la première; puis on coule la dernière couche de mortier de résine de façon à atteindre exactement le niveau du béton bitumineux. On peut alors procéder à un réchauffage à l'air chaud à une température de l'ordre de 70-800, afin d'activer la polymérisation. Dès que cette dernière est réalisée à 80 %, ce qui peut être mesuré par indentation au duromètre, le coffrage est retiré le vide du joint vérifié et nettoyé; la surface interne (4) du mortier préalablement décapée à la meule pour enlever toute trace de produit antiadhérent, est enduite de résine de collage t le profilé en élastomère est alors introduit dans le logement ainsi ménagé, et fixé définitivement. Le joint est alors terminé et la circulation peut être admise sur la chaussée. /REVENDICATIONS/ 1) - Joint de dilatation pour ouvrages en béton, de souffle compris entre 15 et 50 mm., caractérisé en ce qu'il comprend un profilé alvéolaire en élastomère faisant office de joint, fixé au ta blier de l'ouvrage grâce à un mortier de résine armé d'une ou deux nappes de tissu de résistance supérieure à 200 N par cm. de largeur. 2) - Joint de dilatation suivant la revendication 1 où la résine utilisée pour fabriquer le mortier de scellement est un mélange de polyuréides dans la proportion de 45 à 80 parts, et de 20 à 55 parts de résine époxy additionnée de plastifiants et diluants.