Brevet FR2603928A1 — publié le 19880318

Procédé d'injection de coulis de ciment dans les gaines de câbles pour béton précontraint par post-tension L'invention se rapporte à un procédé d'injection de coulis de ciment dans une gaine de câble de précontrainte par post-tension au sein d'un élément de béton. On sait que, selon le procédé de précontrainte par post-tension, on place des câbles à l'intérieur de gaines incorporées è un élément de béton lors de sa coulée; puis, ces câbles ayant été mis sous tension mécanique avec prise d'appui sur les faces terminales de l'élément, on effectue l'injection des gaines avec un coulis de ciment, qui y durcit en emprisonnant au sein de l'élément les câbles sous tension de précontrainte. La longévité d'un élément de béton précontraint ainsi obtenu peut être gravement affectée s'il se produit une oxydation des câbles de pré contrainte (en acier), qui peut être causée par la présence dans les gaines d'oxygène atmosphérique introduit avec le coulis d'injection. L'invention a pour but d'écarter le risque d'endommagement par oxydation des câbles de précontrainte d'un élément de béton en empêchant que l'injection du coulis de ciment s'accompagne de l'introduction d'oxygène. A cet effet, selon l'invention, l'injection du coulis de ciment est effectuée sous atmosphère de gaz neutre, c'est-à-dire de gaz sans affinité chimique avec les constituants de l'élément en béton et de ses organes de précontrainte, en particulier un gaz non oxydant, tel que l'azote, à l'égard des câbles de précontrainte en acier. De préférence, la préparation du coulis est également effectuée sous atmosphère de gaz neutre. Ainsi, aucune introduction d'oxygène dans la gaine ne peut avoir lieu ni du fait de son injection dans celle-ci, ni du fait de sa préparation. Avantageusement, l'injection du coulis est réalisée à l'aide du gaz neutre lui-même, agissant comme gaz propulseur, et ce, de préférence, à partir d'une enceinte close reliée à une extrémité de la gaine, sous l'action du gaz neutre introduit sous pression dans cette enceinte. Il convient alors que le coulis de ciment soit préparé dans l'enceinte close précitée, équipée à cet effet d'un organe de malaxage des ingrédients constitutifs du coulis (ciment, eau et éventuellement adjuvant). A titre de précaution complémentaire pour éviter toute présence d'oxygène dans la gaine, le volume intérieur de celle-ci peut, préalablement à l'injection du coulis de ciment, être purgé de son air et rempli de gaz neutre par balayage au moyen d'un courant dudit gaz neutre. En outre, il convient de prévoir que, durant l'injection du coulis de ciment, la gaine soit reliée, par son extrémité opposée à son extrémité d'injection, à une source de gaz neutre qui y maintient une pression sensiblement constante. C'est à l'aide de cette même source de gaz que le balayage de purge de la gaine est réalisable préalablement à l'injection du coulis. Au moins un évent obturable peut être prévu sur la longueur de la gaine, permettant de mettre en communication l'intérieur de celle-ci avec l'atmosphère extérieure pour permettre au contenu gazeux de la gaine de s'échapper au cours du processus d'injection du coulis. Chaque évent peut être muni d'un manomètre de contrôle permettant de suivre la progression du coulis injecté dans la gaine. Par ailleurs, il convient de prévoir, en amont de l'extrémité d'injection de la gaine, un piège à bulles que traverse le coulis de ciment et qui débarrasse celui-ci de toute trace résiduelle de gaz (air ou gaz neutre). A son extrémité opposée à l'extrémité d'injection, la gaine est de préférence connectée à un dispositif permettant de détecter l'arrivée du coulis de ciment excédentaire ressortant de la gaine par cette extrémité. Ce dispositif fait ainsi connaître que la gaine a été ' complètement remplie de coulis et que l'injection doit être arrêtée. Un tel dispositif de détection peut comprendre un récipient où se déverse le coulis excédentaire. Lorsque la paroi de ce récipient est transparente, un simple examen visuel permet de constater l'arrivée du coulis. En variante, dans ce récipient peut être placé un flotteur muni d'un aimant susceptible d'actionner un contact électrique à lames magnétiques souples qui est fixé au récipient au-dessus du flotteur. L'arrivée du coulis dans le récipient fait monter le flotteur, dont- l'aimant actionne le contact électrique, lequel peut déclencher un signal visuel ou sonore, ou même commander automatiquement l'arrêt de l'injection du coulis de ciment dans la gaine, via un dispositif de télécommande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'exemples de réalisation non limitatifs. La figure 1 représente schématiquement, en coupe longitudinale, un élément de béton comportant une gaine pour un câble de précontrainte qui est reliée à des appareillages d'injection d'un coulis de ciment suivant le procédé de l'invention. Les figures 2 à 4 représentent l'élément de béton de la figure 1 dans trois phases successives du processus d'injection du coulis. La figure 5 représente schématiquement un dispositif de détection de fin de remplissage de la gaine. Les figures 6a, 6b et 6c représentent schématiquement une variante dudit dispositif de détection, dans trois phases d'utilisation. On voit sur la figure 1 un élément de béton 1 comportant intérieurement une gaine 2 dans laquelle un câble (ou un faisceau de câbles) de précontrainte 3 a été passé et mis sous tension mécanique, celle-ci restant maintenue d'une manière permanente grâce à des têtes d'ancrage 4, 5 auxquelles sont fixées les extrémités du câble 3 et qui prennent appui sur les faces terminales 6, 7 de l'élément de béton 1. Chaque extrémité de la gaine 2 communique avec l'extérieur via un conduit respectif 8, 9 émergeant de la face terminale 6, 7 correspondante et doté d'un raccord 10,11. Le raccord 10 assure la jonction du conduit 8 et d'un tuyau 12, 13 relié à une enceinte close 14 où est préparé un coulis de ciment destiné à être injecté dans la gaine 2. Cette enceinte contient un organe de malaxage 15 qui, actionné par un moteur 16, est propre à effectuer le mélange des constituants du coulis introduits dans l'enceinte et à maintenir la fluidité du coulis réalisé. L'enceinte 14 est par ailleurs reliée à une bouteille 17 de gaz neutre sous pression tel que de l'azote, via un tuyau 18 dans lequel sont interposés un détendeur 19 abaissant la pression du gaz neutre à une valeur convenable P1 et un robinet 20.Entre les deux parties 12, 13 du tuyau reliant l'enceinte 14 et le conduit 8 est interposé un piège à bulles 21 qui assure l'élimination, par un orifice 22, de toute bulle gazeuse mêlée au coulis à sa sortie de l'enceinte 14, de sorte que le coulis arrivant au conduit 8 d'injection dans la gaine 2 est débarrassé de toute trace de gaz. Le raccord 11 assure la jonction du conduit 9 et d'un tuyau 23 aboutissant à un récipient 24 qui fait partie d'un dispositif 25 conçu pour assurer la détection de l'arrivée du coulis à l'extrémité de la gaine 2 opposée à son extrémité d'injection. Le récipient 24 est relié, par un tuyau 26, à une source de gaz neutre sous une pression P et, par un tuyau 27, à o l'atmosphère via un robinet 28, ainsi qu'à un manomètre 38. A la gaine 2 sont reliés, répartis sur sa longueur, trois évents 29a, 29b, 29 débouchant dans l'atmosphère via un robinet 30a, 30b, 30c et reliés respectivement, via une boite d'isolement à membrane 31, à un manomètre 32. Dans une étape préalable à l'injection du coulis de ciment dans la gaine 2 garnie du câble de précontrainte 3 (figure 2), on chasse l'air de la gaine en y introduisant, par le conduit 9 et le dispositif 25 dont le robinet 28 est ferme, du gaz neutre sous la pression PO légèrement supérieure à 1 bar, les robinets 30a, b, c des évents étant ouverts et le tuyau 13 étant débranche du raccord 10. Au bout de deux ou trois minutes, la gaine 2 est entièrement remplie de gaz neutre; on referme les robinets 30a,b,c et on rebranche le tuyau 13. L'injection du coulis est alors effectuée, en ouvrant le robinet 20 de façon à faire pénétrer dans l'enceinte 14, réalablement purgée d'air, un courant de gaz neutre sous la pression P1 supérieure à la pression PO qui règne alors dans la gaine 2. Ce courant gazeux sous pression force le coulis préparé et malaxé dans l'enceinte 14 à sortir de celle-ci en empruntant le tuyau 12, puis à traverser le piège à bulles 21 et à pénétrer, via le tuyau 13 et le conduit d'entrée 8, dans la gaine 2, tandis qu'on a pris soin d'ouvrir le robinet 30a du premier évent 29a pour permettre au gaz neutre de s'échapper dans l'atmosphère (figure 3). Lorsque le coulis commence à sortir de cet évent, on ferme son robinet 30a et on ouvre le robinet 30b de l'évent suivant 29b (figure 4). Puis on procède de même pour le dernier évent 29c.Le coulis émerge enfin de l'extrémité de sortie de la gaine 2, en empruntant le conduit 9 et, par le tuyau 23, il atteint le dispositif 25. La paroi du récipient 24 de celui-ci étant transparente, l'arrivée du coulis peut être détectée visuellement (figure 5). A ce moment, on est assuré que la gaine 2 est entièrement remplie de coulis, sans aucune trace d'air, ni même de gaz neutre. On met alors fin à l'injection en refermant manuellement le robinet 20 d'alimentation en gaz neutre sous pression de l'enceinte 14, et on laisse le coulis durcir dans la gaine. Quant au récipient 24 du dispositif 25, on le vidange du coulis qu'il a reçu en ouvrant le robinet 28. En variante (figure 6a), on peut placer dans le récipient 24 du dispositif 25 (dont la paroi peut ici être opaque) un flotteur 33 muni d'un aimant 34 à son sommet, tandis qu'un contact à lames magnétiques souples 35 est disposé à la partie supérieure de l'enceinte. Lorsque le coulis, s'échappant de l'extrémité de sortie de la gaine 2, se déverse dans le récipient 24 (figure 6b), il fait monter le flotteur 33 dont l'aimant 34 actionne le contact 35. Un dispositif 36, relié au contact, peut alors soit déclencher un signal d'avertissement de fin d'injection, soit actionner par télécommande le robinet 20, mettant ainsi automatiquement fin à l'opération d'injection. Le récipient 24 est ensuite vidangé du coulis qu'il contient par ouverture du robinet 28 (figure 6c), après fermeture d'un robinet 37 monté sur le tuyau 23 reliant le dispositif 25 à la gaine 2. On notera que l'inspection du coulis de vidange du dispositif 25 permet de contrôler la qualité du coulis injecté dans la gaine. Dans le cas d'un bloc de béton comportant plusieurs gaines de câbles de précontrainte, l'injection du coulis de ciment est faite dans chacune des gaines comme décrit ci-dessus, de préférence simultanément dans toutes les gaines. . Revendications 1. Procédé d'injection de coulis de ciment dans une gaine de câble de précontrainte par post-tension au sein d'un élément de béton, caractérisé par le fait que l'on effectue l'injection du coulis de ciment sous atmosphère de gaz neutre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la préparation du coulis est également effectuée sous atmosphère de gaz neutre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'injection du coulis est réalisée à l'aide du gaz neutre agissant comme gaz propulseur. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'injection est faite à partir d'une enceinte close (14) reliée à une extrémité de la gaine (2), sous l'action du gaz neutre introduit sous pression dans cette enceinte. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le coulis de ciment est préparé dans l'enceinte close (14), qui est équipée d'un organe (15) de malaxage des ingrédients constitutifs du coulis. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le volume intérieur de la gaine (2) est, préalablement à l'injection du coulis de ciment, purgé de son. air et rempli de gaz neutre par balayage au moyen d'un courant dudit gaz neutre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, durant l'injection du coulis de ciment, la gaine (2) est reliée, par son extrémité opposée à son extrémité d'injection, à une source de gaz neutre qui y maintient une pression (PO) sensiblement constante. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins un évent (29a, b, c) obturable est prévu sur la longueur de la gaine (2), permettant de mettre en communication l'intérieur de celle-ci avec l'atmosphère extérieure. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que chaque évent est muni d'un manomètre (32). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'en amont de l'extrémité d'injection de la gaine (2) est prévu un piège à bulles (21) que traverse le coulis de ciment. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que, à son extrémité opposée à l'extrémité d'injection, la gaine (2) est connectée à un dispositif (25) permettant de détecter l'arrivée du coulis de ciment excédentaire ressortant de la gaine par cette extrémité. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif de détection (25) comprend un récipient (24) à paroi transparente où se déverse le coulis excédentaire. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif de détection (25) comprend un récipient (24) où se déverse le coulis excédentaire et que dans ce récipient est placé un flotteur (33) muni d'un aimant (34) susceptible d'actionner un contact électrique (35) à lames magnétiques souples qui est fixé au récipient (24) au-dessus du flotteur (33). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le contact électrique (35) déclenche, lorsqu'il est actionné, un signal d'avertissement visuel ou sonore. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé par le fait que le contact électrique (35) déclenche, lorsqu'il est actionné, l'arrêt de l'injection du coulis de ciment dans la gaine (2).