Brevet FR2597523A1 — publié le 19871023

Ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique et procédé pour sa fabrication La présente invention concerne un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique, qui est essentiellement constitue par du béton ou par un sol naturel stabilise, ainsi qu'un procédé pour fabriquer un tel ouvrage. Dans la technique de la construction, les revêtements d'étanchéite des surfaces sont souvent l'un des composants les plus importants des ouvrages de constructions, surtout pour retenir l'eau dans le cas de l'é10 tanchement des barrages, de l'habillage des canaux, la protection contre les eaux souterraines et d'autres projets semblables. On connait des types de bétons denses liés par voie hydraulique, qui sont fabriqués à base de ciments Portland, et des moyens d'étanchement réalisés sous la forme de fluidifiant du béton, de moyens de plastification 15 ou de moyens permettant de rendre le béton hydrophyle. Afin d'empêcher que le béton soit perméable, on a utilise également des dispositifs d'injection d'air (air entrainer) ou des agents de formation de mousse, qui réduisent la tendance à la formation de fissures grâce à la formation de pores dans le lait de ciment et réalisent une améliora20 tion du béton. Dans le même but, on utilise des procédés de traitement comme par exemple l'entraînement par air du béton, qu'il s'agisse de béton projeté ou de béton pompé, ainsi que le procédé de prélèvement d'eau, connu sous le terme de vacuum concrete. Il est en outre connu d'améliorer les couches de terre meuble par l'adjonction de liants et par un compactage mécanique, au point qu'elles sont utilisées en tant que revêtement imperméable. Cependant, la force de résistance dans le cas d'une contrainte mécanique reste très limitée. On obtient simplement une réduction du suintement. Une amélioration importante des possibilités d'étanchement est fournie par l'utilisation de revêtements noirs ou hydrocarbonés dans le domaine d'activité lié à l'eau. L'emploi d'un béton bitumineux ou asphalteux est tiré de la construction des routes et a été adapté et affiné de façon correspondante. De grands projets ont été réalisés sur des surfaces au sol horizontales et sur des talus inclinés. D'une manière générale, on a uti- lise des variantes à couches multiples, éventuellement avec l'interposition de couches intercalaires de drainage. Bien que les résultats soient satisfaisants en ce qui concerne l'étanchement obtenu, des difficultés sont apparues dans des travaux de pose. Des surfaces d'une étendue assez importante requièrent un traitement extrêmement prc is, et le contrle des surfaces ainsi que le repérage de points de fuite sont pénibles, prennent du temps et sont onéreux. De même, la mise en place sur des pentes inclinées s'avère beaucoup plus difficile que sur une surface plane. Mais surtout, la réparation de joints non étanches ou d'autres zones défectueuses s'est avérée être un problème difficile. En général, il faut rénover complètement la zone défectueuse, ce qui requiert une mise hors service de l'installation. Les faiblesses de cette technique connue comprennent une mauvaise capacité de résistance mécanique, des phénomènes de vieillissement rapide 15 et une sensibilité aux agents chimiques. Les revêtements noirs ou hydrocarbonés sont naturellement instables lorsqu'ils viennent en contact avec du pétrole. Une nouveauté est apparue lors de l'introduction de bandes de matière plastique dans l'architecture hydraulique. Les propositions de nou20 velles matières plastiques, comme par exemple le PVC, le polyéthylène, les produits connus sous les applications commerciales "Nylon" et "Hypalon", etc,sont extrêmement importantes et les prescriptions de traitement correspondantes sont multiples. Le choix est toujours plus difficile pour l'utilisateur. En dépit d'un travail intensif de recherche et de la pro25 position de systèmes soigneux de classification ou de normalisation, le fossé se creuse de plus en plus entre les propriétés des matériaux indiquées par les fabricants pour les bandes préfabriquées, et la production moyenne que des ouvriers qualifiés peuvent réaliser sur de gros chantiers. Comme cela ressort des publications de nombreuses revues techniques, les:30 conditions climatiques, les conditions sur le chantier, les défaillances humaines et des conditions aléatoires jouent un r8le si important que les valeurs des matériaux, qui sont mesurées en laboratoire et en atelier, ne peuvent pas être obtenues, et ce de loin, sur le terrain, c'est-à-dire sur le chantier. Plus la stabilité chimique de la matière première fabriquée en usine est élevée, plus le traitement est difficile pour l'obtention d'une couche d'étanchement continue sur le chantier. La présente invention a pour but de créer un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique, et de fournir un pro5 cédé pour la fabrication de cet ouvrage qui non seulement puisse être mis en oeuvre de façon simple, sûre et économique sur le terrain, mais qui constitue une amélioration du point de vue construction au sens o ces ouvrages de construction doivent être mieux étanches à l'eau et moins sensibles aux perturbations que les réalisations déjà connues. L'ouvrage de construction et son procédé de fabrication selon la présenteinvention se proposent de résoudre les problèmes des fissures. Selon un premier aspect de l'invention, ce problème est résolu par un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique et constitué essentiellement par du béton ou par un sol naturel 15 stabilisé, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon une structure en sandwich dans laquelle les différentes couches sont accrochées les unes aux autres, l'accrochage entre au moins deux couches étant obtenu par polymérisation. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'ouvrage 20 de construction comporte, sur sa face exposée à la pression du liquide, une couche intermédiaire constituée par une masse de béton essentiellement homogène, portant sur elle une couche terminale polymérisée sur place, laquelle contient une masse d'impregnation et d'étanchéité en matière plastique, notamment néoprène-latex et/ou chloroprène, et une nappe, de préférence une nappe 25 textile, servant à former un empilage de couches semblable à un placageensandwich. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour fabriquer un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis de la pression hydrostatique, caractérisé en ce que l'on réalise et/ou prépare l'ouvrage pour sa partie essentielle et on le laisse se consolider, on 30 recouvre la surface de l'ouvrage soumise à la pression de l'eau avec une masse de béton que l'on laisse se solidifier au moins partiellement pour former une première couche, et en ce que pour terminer, alors que la première couche est au moins partiellement prise, on imprègne une nappe avec une masse de matière plastique et l'on applique cette nappe à l'état tout 35 au plus partiellement polymérisée, sur la première couche, afin de la laisser se polymériser sur cette couche. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - 5 - la figure 1 représente un élément de carte géographique montrant un bassin de retenue qui est un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique; - la figure 2 est une coupe du bassin de retenue effectuée suivant la ligne IIII de la figure 1; - la figure 3 est une représentation schématique, en coupe, d'une partie de l'ouvrage de construction des figures 1 et 2; - la figure 4 est une représentation schématique d'une installation de fabrication intégrée et télécommandée servant à réaliser un ouvrage de construction rendu étanche contre une pression hydrostatique; - 15 - la figure 5 est une représentation schématique semblable à la figure 4, qui illustre la fabrication d'un revêtement intermédiaire selon le procédé discontinu; - la figure 6 est une représentation analogue a la figure 5, mais relative à la fabrication d'un revêtement intermédiaire selon le procédé -2O continu; et - la figure 7 est une représentation schématique semblable à la figure 4 servant à expliquer la fabrication d'un revêtement intermédiaire sur un support horizontal. D- - Sur la figure 1, on peut voir la représentation cartographique d'un paysage 1 comportant des lignes de niveau 2. Dans ce paysage, on a représente un bassin de retenue 4 comportant une digue de retenue 5 dont la paroi latérale 6 est fermée sur elle-même. On a en outre représenté la crête 8 de la digue, ainsi qu'un poste de régulation 9. Un élément remblayé de digue artificielle 11 permet de compléter 30 la partie naturelle, représentée par la masse de terre 15, de manière à former un bassin de retenue 4, dont le fond est repéré par 12. Sur la figure 2, on peut en outre voir le niveau supérieur de l'eau 14. Dans de tels ouvrages de construction, une condition préalable extrêmement importante est que le bassin de retenue 4 soit fabriqué avec des parois latérales 6 aussi étanchesque possible afin d'empêcher une perte d'eau ainsi qu'une érosion progressive qui en résulterait, notamment de la partie artificielle 11 de la digue. A cet effet, les parois latérales 6 du bassin de retenue, qui sont tournées vers l'eau, ainsi qu'é5 ventuellement d'autres parties,doivent être soumises à un traitement particulier, ou être fabriquées avec des matériaux correspondants et selon des procédés correspondants. La figure 3 représente la constitution de principe d'une telle paroi latérale et, dans le présent exemple, on a représenté une structure sous10 jacente en béton 17 ainsi qu'une couche intermédiaire 18 de conformation spéciale et une couche terminale 20 également étanche à l'eau, lesquelles couches sont reliées entre elles d'une manière qui sera expliquée plus loin et forment une construction à structure en sandwich. La figure 4 montre, selon une représentation purement schématique, 15 une coupe d'une paroi latérale du bassin de retenue dans la direction de la pente, pendant la phase de construction. Le sous-sol forme une digue 25 formée d'un enrochement en vrac, sur laquelle se trouve disposée une couche de compensation 26. Cette dernière constitue le support d'une couche intermédiaire 28 qui doit être fabriquée conformément au concept illustré sur 20 la figure. A cet effet, on utilise un chariot de coffrage 30 comportant une trémie 31 dans laquelle du béton frais est introduit. Lorsque cette masse de béton frais 32 sortdu chariot de coffrage 30, un dispositif vibrateur 34 sert à densifier cette couche 28. Ensuite, on dépose une bande de renforcement en forme de nappe 35 munie d'une masse d'imprégnation et 25 d'étanchement 36 sur cette masse de béton frais 32, qui est pris en masse ou non, la bande de renforcement en forme de nappe 35 étant tirée à travers une cuve d'imprégnation et d'étanchement 37, afin de réaliser le recouvrement superficiel 38 au moyen de la masse d'imprégnation 36. Sur la figure 4, on peut voir en outre un support de dévidage 40 comportant un 30 rouleau 41 destiné à recevoir la bande de renforcement en forme de nappe avant son imprégnation. Après le dépôt des bandes imprégnées 35, on utilise des rouleaux de pression 42 pour appliquer ces bandes 35 sur la couche de béton 32. La couche de compensation 26, qui est déposée sur la masse de la 35 digue formée par un enrochement en vrac sert à former une base pour la *0 suite de la construction, c'est-à-dire à compenser les inégalités et à créer une surface libre qui est à même de recevoir et de retenir les couches spécifiques devant être déposées. Dans ce sens, après la solification de L- la couche de compensation 26, qui peut être constituée par exemple par du béton, de la terre ou analogue, on réalise le dépôt de la-couche intermediaire spécifique 28. À0.0 Il est également en principe possible de déposer la couche intermediaire 28 directement sur la digue 25 formée d'un enrochement en vrac. Sur la surface libre de la couche intermédiaire 28, on exécute ensuite sur place l'imprégnation de la bande de renforcement formée de la nappe 35, dans la cuve d'imprégnation 37. Cette masse d'imprégnation et d'étanchement contient un produit au néoprène-latex et/ou du chloroprène qui est utilisé en tant que produit fini connu sous la désignation commerciale "Hydrogel". En ce qui concerne ce produit, il s'agit d'un acrylamide soluble à l'eau ou de monomères solubles à l'eau analogues comportant différents adjuvants ô- 'qui, grâce à leur compatibilité particulière avec le ciment Portland, sont à même d'améliorer les propriétés propres du béton. La finition extérieure.. À de l'ouvrage de construction est réalisée au moyen du revêtement superfi- ciel 38 sous la forme de bandes de renforcement en forme de nappes impre20 gnées, la masse d'imprégnation 36 parvenant à l'état non polymérisé sur la couche intermédiaire 28 éventuellement non encore totalement durcie; Après la polymérisation de la masse d'imprégnation 36 des bandes 35 de renforcement en forme de nappe, on obtient une liaison d'adhérence entre les deux couches 28 et 38, qui est au moins semblable à une liaison du type obtenue dans le cas d'un placage de tôles. On obtient de cette manière un ouvrage de construction comportant plusieurs couches 26, 28 et 38, qui sont disposées selon une structure en sandwich, mais qui doivent être accrochées entre elles et les unes dans les autres à la manière d'un placage. Cette structure possède des caractéristiques nettement meilleuresque ne le laisseraient espérer les produits de base utilisés pour la fabrication, ou les types de construc-* 0 tion connus jusqu'alors, dans lesquels la finition supérieure a été réali'*- sée au moyen de couches de finition ne variant plus, sous la forme de feuilles. * 35 Grâce à la fabrication simultanée d'une couche de support et d'une couche de protection, le processus d'hydratation est commandé d'une nouvelle manière dans la couche 28, dans le cas o le ciment Portland n'est pas complètement pris, la phase de séchage est éliminée et la formation de fissures est réduite au minimum. Une caractéristique particulière de ce procédé réside dans l'obtention d'une couche de revêtement synthétique qui, en raison de la réunion de la couche de support et de la couche de protection, peut être également prévue sur des surfaces étendues et très pentues. Le poids propre de la couche de revêtement ne produit alors aucune contrainte résiduelle. Le matériau important et son traitement, c'est-à10 dire la masse d'hydrogel armée de préférence par des fibres synthétiques, produit grâce au procédé choisi expliqué précédemment, en association avec la structure en couches, une structure de surface dense auquel cas, en raison de la prise non terminée de la couche intermédiaire 28, toutes les cavités ou fissures restantes de cette sous-couche de béton sont obturées. La structure de surface dense ainsi obtenue, qui constitue la paroi latérale 6, résistemieux aux contraintes mécaniques et est utilisée simultanément pour réaliser l'étanchement. Dans le cadre de l'application des connaissances les plus récentes dans le domaine de la chimie des hauts polymères, on choisit des liaisons 20 de monomères solubles à l'eau (acrylamide et autres) avec des élastomères, des émulsions de bitume et des masses de remplissage, qui se caractérisent notamment par leur grande stabilité et leur grande compatibilité avec les liants hydrauliques. Les produits formés sur cette base possèdent la propriété d'avoir une influence telle sur les matériaux de construction con25 firmés depuis longtemps, comme par exemple le béton de ciment et analogues, que l'on obtient une grande amélioration. La figure 5 représente une autre application de la présente invention. Ici, l'ouvrage de construction à rendre étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique est fabriqué selon le procédé discontinu, c'est-à-dire 30 par étapes. La figure représente, en tant qu'élément de base, un ouvrage en béton 45 sur lequel des sections46, 47, 48 et 49 de couches intermédiaires sont déposées de façon discontinue. Entre ces sections on a représenté des rails de coffrage 51 et des fers d'armature 52 dans les sections de couche correspondantes. Comme élément de finition supérieure, 35 on utilise des couches de revêtement 53. La composition des différentes couches est la même que dans le cas de la réalisation de la figure 4. Les sections sont normalement réalisées avec une largeur de 4,5 à 5 m, auquel cas les bandes des couches de revêtetement 53 se recouvrent au niveau des zones d'aboutement. -5 La figure 6 représente la réalisation d'un ouvrage de construction analogue à celui selon la figure 5, mais réalisé selon le procédé continu. Sur cette figure, on a représenté à nouveau l'ouvrage en béton 45, sur lequel des sections de couches de revêtement 46 à 49 sont déposées. Des coucheï de mortier à joint sans retrait 55 sont disposées entre ces sections. Comme 10 cela a été indiqué, il peut être utile de déposer, dans la zone d'imprégnation renforcée 57, une couche 58 d'un matériau formant écran à la vapeur. On peut modifier ou faire varier la largeur des joints des couches 55 en fonction des conditions existantes. De même, dans le cas de cet exemple de réalisation, les couches correspondantes sont constituées par les com15 positions commentées en référence à la figure 4 et sont déposées, conformément au procédé qui s'y trouve mentionné, dans les états de durcissement correspondant. 0 ' ' W -20 f V: T: : : . -; 0j250 0,,. :: , w :.,: g fi: : D: 1: | È: 35 : .. : 0 0 l::,: , ::,: f f:; La figure 7 représente la fabrication d'un revetement a'etancneube sur un support horizontal. Dans le cas de cet exemple, une couche de compensation en béton 61 est déposée sur le sol naturel 60. Après durcissement de cette couche, on peut commencer à déposer les couches spéciales. A cet effet, on utilise un appareil de mise en place 63 à l'aide duquel on réalise la couche de compensation 61. Une installation de fabrication 64 représentée à côté de cet appareil sert à former une couche intermédiaire 66 ainsi qu'une couche de revêtement 67 de façon analogue à ce qui est représenté sur la figure 4 et décrit en référence à cette figure 4. La couche intermédiaire 66 et la couche de revêtement 67 sont fabriquées de la manière décrite avec les matériaux correspondants et en utilisant le procédé expliqué. Avec ce procédé nouvellement développé, on fabrique, à partir de produits synthétiques, un matériau mixte d'un nouveau type, qu'on utilise en tant que revêtement superficiel. Le durcissement ou la polymérisation s'effectue dans les conditions in situ (température). Il s'est avéré que ce matériau possède les propriétés nécessaires pour satisfaire à toutes les exigences pratiques concernant l'étanchement du béton et l'obturation des fissures, et ce également dans le cas de son utilisation sur des surfaces très étendues. Le procédé de- fabrication simultanee d'une couche intermédiaire et d'une couche de revêtement permet de régler d'une nouvelle manière l'hydra5 tation du ciment Portland, de supprimer la phase de séchage, de réduire le retrait et de limiter la formation de fissures à des phénomènes microscopiques. La structure en couches confère au nouveau matériau muni d'une masse d'hydrogel arméede fibresde résine synthétique, une structure superficielle dense de sorte que toutes les cavités ou fissures subsistantes du 10 support en béton sont obturées. Le revêtement superficiel dense ainsi obtenu peut être dimensionne d'une manière quelconque afin de résister aux contraintes mécaniques et d'assurer simultanément son rôle d'étanchement. Le nouveau matériau de construction est fabriqué dans des installa15 tions de mélanges développées spécialement et dans des installations de fabrication déplaçables. La programmation préalable et la télécommande permettent d'obtenir une fabrication industrielle en masse, d'éliminer dans une large mesure la défaillance humaine et de garantir un traitement préalable et une exécution parfaite de revêtements superficiels denses et 20 résistants. Les caractéristiques les plus remarquables sont: - fabrication de revêtements de support ou d'étanchement en une phase de travail, fabrication d'un revêtement continu de support et d'étanchement sur place, 25 - étanchement sans joint de séparation et pouvant supporter des charges, - possibilité d'obturation de fissures existantes, - possibilité de réparation du revêtement étanche, même sous l'eau, - fabrication du revêtement de support et d'étanchement, au choix selonle procédé discontinu ou continu, - fabrication du revêtement de support et d'étanchement sur un support horizontal ou incliné, - appareils spéciaux pour le traitement des matières premières pour la fabrication de revêtements de support et d'étanchement, - combinaison des matières premières pour la fabrication de revêtements de 35 support et d'étanchement en tant que dispositif continu d'étanchéité à 2597523 10 1 ' eau, - combinaison des matières premières pour des étanchements particuliers, par exemple contre l'action du pétrole, d'agents chimiques nocifs, etc. *1 REVENDICATIONS 1. Ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis d'une pression hydrostatique, qui est essentiellement constitué par du béton ou par un sol naturel stabilisé, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon une struc- 5 ture en sandwich dans laquelle les différentes couches sont accrochées les unes aux autres, l'accrochage entre au moins deux couches étant obtenu par polymérisation. 2. Ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis de la pression hydrostatique, qui est essentiellement constitué par du béton ou par un sol nature stabilisé, caractérisé en ce qu'il comporte, sur sa face exposée à la pression du liquide, une couche intermédiaire (28) constituée par une masse de béton essentiellement homogène, portant sur elle une couche terminale (38) polymérisée sur place, laquelle contient une masse d'imprégnation et d'étanchéité en matière plastique et une nappe (35), de préférence une nappe textile, servant à former un empilage de couches semblable à un placage en sandwich. 3. Ouvrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse d'imprégnation et d'étanchement contient du néoprène-latex et/ou du chloroprène. 4. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la nappe textile est imprégnée, par exemple par une masse contenant du néoprène-latex. 5. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche terminale (53) est constituée par des bandes en 25 recouvrement. 6. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que la couche intermédiaire (28) est constituée par des sections individuelles (46-49) qui sont éventuellement séparées les unes des autres par des Joints de séparation remplis par exemple au moyen d'un mortier à 30 Joint (55) ne rétrécissant pas. 7. Procédé pour fabriquer un ouvrage de construction rendu étanche vis-à-vis de la pression hydrostatique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on réalise et/ou prépare l'ouvrage pour sa partie essentielle et on le laisse se consolider, on recouvre 35 la surface de l'ouvrage soumise à la pression de l'eau avec une masse de " t5. béton que l'on laisse se solidifier au moins partiellement pour former une première couche (28), et en ce que pour terminer, alors que la première couche (28) est au moins partiellement prise, on imprègne une nappe (35) avec une masse de matière plastique (36) et on applique cette nappe à l'état tout au plus partiellement'polymerisée, sur la première couche (28), afin de la laisser se polymériser sur cette couche. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise comme masse d'imprégnation et d'étanchement, des monomères solubles à l'eau, par exemple de l'acrylamide soluble à l'eau. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on fabrique en continu la couche intermédiaire (28). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise une nappe, de préférence une nappe textile, en tant que couche de revêtement superficielle et en ce qu'on l'imprègne sur place pendant l'opération de pose. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendicatiorB7 à 10, caractérisé en ce qu'on imprègne la nappe avec une masse contenant du néoprènelatex et/ou avec du chloroprène.