Brevet FR2621351A1 — publié le 19890407

PROCEDE DE CONSTITUTION D'UNE PAROI ISOLANTE ET ETANCHE ET PAROI OBTENUE La présente invention est relative au domaine de la construction et elle vise, pLus particulièrement, la réalisation de parois ou d'écrans, voire de parements, devant assumer une fonction d'étanchéité, ainsi qu'une fonction d'isolation thermique et/ou phonique. Le domaine technique concerné est, plus particulièrement, celui de la réalisation de parois, de parements, de cloisons pouvant être qualifiés de doublage, en raison de leur constitution parallèlement et à distance d'un massif ou d'un banc de matériaux naturels ou de roches vis-å-vis duquel les deux fonctions ci-dessus doivent être assumées pour des raisons d'esthétique, d'utilité et/ou de sécurité. A titre d'application préférée, l'objet de l'invention est particulièrement destiné à la réalisation de parements de doublage de l'extrados de tunnels. Pour réaliser une paroi, susceptible d'assumer une fonction principale d'étanchéité, également apte à supporter des variations de températures importantes sans subir de dégradations, il est courant, dans l'application préférée comme dans d'autres domaines de mise en oeuvre, de procéder, tout d'abord, à la mise en place de drains dans la masse de matériau ou dans les bancs rocheux, de façon à canaliser et à évacuer les eaux d'infiltration. La surface du matériau ou du banc rocheux est ensuite revêtue d'une feuille de matière plastique étanche, souple, qui est mise en place par bandes ou laizes successives, de manière à être fixées et immobilisées. Une étape ultérieure consiste à realiser, par dessus la feuille, un revêtement, généralement en béton, présentant une épaisseur relativement importante, de manière à constituer une paroi répondant aux objectifs d'étanchéité et d'isolation thermique. En règle générale, dans l'application préférée citée ci-dessus, une telle paroi de béton est.exécutée avec une épaisseur au moins égale à 40 cm. La méthode ci-dessus n'est pas satisfaisante pour un grand nombre de raisons. Tout d'abord, l'établissement de la feuille souple, à partir de bandes ou de laizes successives, pose un problème de fixation et de jointoiement bord à bord pour respecter l'étanchéité qu'une telle feuille doit assurer par rapport à la couche de béton ultérieure. Des moyens de mise en place importants, ainsi qu'un personnel spécialement qualifié sont nécessaires pour atteindre le résultat escompté. Ensuite, l'exécution d'une couche de forte épaisseur de béton, destinée à recouvrir une telle feuille, pose des problèmes de réalisation, principalement dûs au fait qu'une surface de matériau ou de bancs rocheux n'offre pas un état suffisamment plan pour garantir régulièrement la possibilité d'établir, avec la plus faible masse possible, une épaisseur constante de 40 cm, tel qu'il est jugé nécessaire. En pratique donc, il convient de réaliser globalement une épaisseur de béton beaucoup plus importante, de manière que la plus faible épaisseur locale, susceptible d'être formée, corresponde à l'exigence minimale. Il en résulte une consommation importante de ciment, ainsi que la mise en oeuvre de moyens de malaxage, de transfert et/ou de projection, responsables d'un coût d'exécution particulièrement élevé. Une telle méthode n'est pas non plus satisfaisante car l'exécution convenable de la couche ou de la paroi de béton implique la mise en oeuvre de coffrages lourds, encombrants et difficiles à manipuler ou à manutentionner. La présente invention vise à apporter une solution au problème ci-dessus en proposant un nouveau procédé de réalisation d'une paroi étanche et isolante, apte à répondre aux exigences de l'application préférée au revêtement de parois ou extrados de tunnels, tout en offrant d'autres possibilités d'applications. L'objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé faisant intervenir la mise en oeuvre d'éléments constitutifs de parois préfabriqués sur chantier, de manière à faciliter l'établissement d'une paroi plane ou en forme, permettant une adaptation aux différentes conformations locales devant, éventuellement, être respectées. Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé permettant une exécution rapide, à moindre coût, par un personnel moins nombreux et au moyen d'un matériel plus léger et maniable que celui exigé par la technique antérieure. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le procédé de constitution d'une paroi isolante et étanche selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à - ancrer de place en place des membrures de raidissement selon un alignement déterminé définissant une structure porteuse comportant une première face, dite avant, et une seconde face, dite arrière, - adapter, sur chaque membrure et du côté de la face arrière, une bande déformable de mousse à cellules fermées, possédant une largeur suffisante pour définir deux ailes s'étendant latéralement à l'extérieur de l'enveloppe de la membrure, - combler l'intervalle entre deux membrures par la juxtaposition d'éléments de panneaux préfabriqués comprenant chacun une plaque de matériau résistant pourvu d'une armature saillant hors des côtés de la plaque dirigés vers les membrures et un parement isolant revêtant la surface latérale de la plaque orientée vers la face arrière, - assembler les armatures des éléments de panneaux adjacents à chaque membrure avec cette dernière, - coller les ailes de la bande sur les parements isolants des éléments de panneaux situés de part et d'autre de la membrure pour délimiter, autour de cette dernière, un coffrage ouvert sur la face avant, - et remplir le coffrage avec un matériau à durcissement différé pour former une poutre composite armée par la membrure et se raccordant, par sa face avant, aux plaques des éléments de panneaux. L'invention a également pour objet, à titre de produit industriel nouveau, une paroi étanche isolante obtenue par la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation schématique illustrant un exemple d'application du procédé de l'invention. La fig. 2 est une vue en plan schématique partielle prise selon la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe partielle prise, à plus grande échelle, selon la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe-élévation prise selon la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe transversale partielle prise, à plus grande échelle, selon la ligne V-V de la fig. 2. Ainsi que cela est indiqué précédemment, l'objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé de construction d'une paroi à caractère étanche et isolant, apte à supporter des variations de température relativement importantes, sans subir de dégradations ou de fissurations préjudiciables à sa fonction d'étanchéité. Le procédé de l'invention peut donc recevoir de nombreuses applications, chaque fois qu'il est nécessaire de doubler ou de revêtir une face, surface ou paroi de matériau naturel résultant d'une excavation visant à délimiter un volume utile vis-à-vis duquel une fonction d'étanchéité doit être assumée pour préserver un tel volume des eaux de ruissellement ou d'infiltration susceptibles de transiter à travers la masse de matériau. A titre d'exemple d'application préférée, les dessins illustrent la mise en oeuvre du procédé de l'invention pour l'exécution d'une paroi 1 de doublage ou de revêtement de l'extrados 2 d'un tunnel 3, de section droite transversale, par exemple en plein cintre, taillée dans un banc rocheux 4 (fig. 1). Le procédé de l'invention consiste, tout d'abord, à disposer, de place en place, des membrures de raidissement 5 qui, dans le cas présent, se présentent sous la forme de cintres dont le plan de chacun est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tunnel 3. Chaque membrure 5, de préférence du type en treillis, est ancrée par ses parties terminales, soit dans des blocs 6 de béton, soit, encore, dans des longrines courant le long du tunnel. Il doit être considéré que l'ancrage des deux extrémités de chaque cintre 5 correspond à l'exemple d'application préféré et ne représente pas une condition obligée du procédé de l'invention. En effet, il doit être retenu que la constitution d'une paroi selon l'invention peut être envisagée dans un plan vertical. Dans un tel cas, l'ancrage des différentes membrures de raidissement peut alors être envisagé uniquement pour les parties inférieures de ces dernières. L'établissement des différentes membrures de raidissement 5 est effectué à intervalle constant correspondant, par excès, à La longueur d'éléments de panneaux préfabriqués 7 destinés à combler les intervalles entre les membrures successives (fig. 2). L'établissement de chaque membrure 5 est effectué pour qu'elLe s'étende à distance de l'extrados 2 en ménageant, avec ce dernier, un intervalle 8 de largeur au moins suffisante pour permettre, localement et à la base du tunnel 3, la mise en place de drains 9 destinés à canaliser les eaux d'infiltration transitant à travers la masse de matériau ou la masse rocheuse 4. L'établissement de chaque membrure de raidissement permet d'établir une sorte de structure, de carcasse ou d'armature, définissant une enveloppe possédant une face, dite arrière, tournée vers l'extrados 1 et une face, dite avant, tournée vers le volume utile du tunnel 3. La structure ainsi établie peut être complétée par la mise en place de poutres de type en treillis, établies à la manière de lisses joignant entre elles les membrures de raidissement 5 pouvant être, dans un tel cas, assimilées à des sortes de cerces. Chaque membrure de raidissement 5 est complétée par la mise en place, du côté de la face arrière de la structure, d'une bande 11 de matière souple, déformable élastiquement et étanche (fig. 3). La bande 11 peut être constituée, de plusieurs façons possibles, en une matière choisie pour sa neutralité et sa résistance au contact des eaux de ruissellement chargées en minéraux, pour son aptitude au bon vieillissement et pour sa relative résistance mécanique. Il apparaît particulièrement avantageux d'utiliser, pour constituer la bande 11, une couche d'une matière cellulaire à alvéoles fermés, par exemple une mousse de matière plastique, telle qu'en polyéthylène extrudé. Une matière, connue dans le commerce sous la marque ETHAFOAM, fabriquée par la Société DOW CHEMICAL, d'une épaisseur de 4 cm, convient particulièrement bien à cet effet. Chaque bande 11 est maintenue sur la membrure 5 correspondante, par l'intermédiaire d'attaches ou de tirants 12 ayant aussi pour fonction d'infléchir, en direction de la face dite avant, deux ailes latérales 13 que forme la bande 11 dont la largeur est choisie supérieure à l'encombrement transversal E de la membrure 5. Les attaches ou tirants 12 peuvent être de nature filiforme et sont, de préférence, solidarisés à une plaquette d'appui 14. Chaque attache 12 traverse l'épaisseur de la bande 11 à partir de la face arrière de cette dernière et après mise sous tension est ligaturée sur la membrure 5. La plaquette 14 peut être associée à une couche 15 d'un revêtement adhésif permettant d'établir l'étanchéité avec la face arrière de la bande 11. Une autre étape du procéde consiste, ensuite, à combler l'intervalle entre deux membrures 5 successives, par la mise en place des éléments de panneaux 7. Ainsi que cela apparaît plus particulièrement aux fig. 3 à 5, chaque élément de panneaux 7 présente une longueur inférieure à l'intervalle existant entre deux membrures 5 successives. Chaque panneau 7 est constitué par une plaque 20 de matériau résistant, par exemple constitué par un agrégat de béton, de préférence renforcé par une armature 21 du type en treillis. La face avant 22 de la plaque 20 est réalisée de manière à présenter un état de surface, de préférence lisse, alors que la face arrière 23 offre une succession de gorges ou de rainures 24, à intervalles réguliers ou non, pouvant s'étendre parallèlement ou perpendiculairement à la longueur.Les gorges 24 sont ménagées de façon à retenir un parement arrière 25 réalisé en une matière compatible avec celle de la bande 11. De préférence, le parement 25 constitue une épaisseur de mousse à alvéoles fermés, à consistance rigide, plutôt que souple ou déformable élastiquement. L'épaisseur globale de chaque élément de panneau 7 est choisie de manière que la mise en place permette de contrefléchir les ailes 13 qui sont, ainsi, maintenues en contact de surface, par réaction à la déformation élastique qui leur est imposée dans la partie comprise entre les bords extremes et les attaches 12. La mise en place de chaque élément de panneau 7 est effectuée avec liaison mécanique avec les deux membrures délimitant l'intervalle devant être comblé. Selon une disposition préférée, chaque plaque 20 est pourvue, dans son épaisseur et en relation avec l'armature de raidissement 21, d'au moins une et, de préférence, deux barres d'armatures 26 faisant saillie hors des côtés verticaux 27 de la plaque 20 pour s'étendre sur une longueur supérieure à la distance séparant un tel côté de l'armature 5. Comme cela apparaît à la fig. 3, chaque barre 26 est liée à l'armature 5 par un moyen d'assemblage 28 qui est choisi en fonction de la conformation locale de l'armature 5. Dans le cas d'une réalisation en treillis, telle qu'illustrée par la fig. 3, le moyen d'assemblage 28 peut être avantageusement constitué par un étrier 29 entourant une partie de la membrure 5 et chevauchant la barre 26 sur laquelle il est maintenu par l'intermédiaire d'une clavette ou éclisse 30. Chaque élément de panneau 7 est monté identiquement sur les deux membrures successives 5, de manière à combler l'intervalle les séparant et à contrefléchir les ailes 13 des deux bandes 11. Préalablement à la mise en place des éléments 7, une couche de produit adhésif est déposée sur la face avant des ailes 13 ou sur la face arrière du parement 25, de manière à réaliser une liaison intime 31 établissant une étanchéité à l'interface de contact. Chaque élément de panneau 7 est disposé identiquement de façon à combler l'intervalle entre deux membrures successives et à établir une continuité de remplissage entre deux membrures. Deux panneaux successifs juxtaposés sont reliés entre eux, comme illustré par la fig. 5, au moyen d'un cordon, d'un ruban ou d'une couche de produit adhésif 32 interposé sur les tranches longitudinales en regard des parements 25 de deux éléments de panneaux 7 et 71 par exemple. A cet effet, les tranches se faisant face des éléments de parement 25 peuvent présenter une conformation complémentaire, par exemple du type en onglet saillant et rentrant. La fig. 5 montre qu'il est avantageux de faire comporter, aux bords longitudinaux se faisant face des plaques 20, des conformations également complémentaires, par exemple du type concaves et convexes. Ces conformations permettent une orientation relative des panneaux qui sont ainsi à même de suivre la courbure offerte par les membrures de raidissement 5, notamment dans le cas d'application et d'exécution selon la fig. 1. Dans certains cas, un liant, tel qu'un mortier, peut être interposé entre les bords convexes et concaves complémentaires de deux éléments de panneaux 7 et 71. Ainsi que cela appariait à la fig. 3, la mise en place des éléments de panneaux 7 et leurs liaisons par collage avec les ailes 13 de la bande 1, permettent de délimiter, autour de chaque membrure 5, une sorte de coffrage 33 ouvert sur la face avant de lacarcasse. Le coffrage 33 est destiné à contenir un remplissage 34 de matériau de tout type convenable, tel qu'un aggloméré de béton, destiné à enrober la membrure en treillis 5 pour former avec elle une poutre composite solidarisant chaque membrure 5 avec les barres d'armature 26, ainsi que les plaques 20 des éléments de panneau 7 s'étendant de part et d'autre d'une même membrure. Le remplissage 34 est, de préférence, lissé pour s'établir dans le profil des faces avant 22 des plaques 20, afin d'offrir un état de surface continu. Le procédé décrit ci-dessus permet donc l'établissement d'une paroi 1 se présentant de façon homogène et continue, en étant constituée par une succession de membrures dont les intervalles sont comblés par des éléments de panneaux préfabriqués prenant appui sur des bandes dorsales d'étanchéité il contribuant à délimiter, avec les côtés transversaux des éléments de panneau 7, des coffrages de délimitation de poutres composites liant les différents éléments constitutifs entre eux. Une telle paroi se caractérise par une face dorsale étanche aux eaux de ruissellement et qui est parfaitement appliquée et maintenue contre une coque résistante constituée par la succession des plaques 20 et par la présence de poutres composites 5, 34. L'établissement d'une paroi 1 peut être exécuté de façon rapide en ne faisant intervenir qu'un matériel léger, en raison de la possibilité de faire appel à des segments ou des tronçons constitutifs élémentaires de constitution des membrures 5 et de la possibilité de recourir à des éléments de panneaux préfabriqués sur chantier ou en usine, indifféremment. La couche d'étanchéité dorsale, constituée par les différentes bandes 11 et les parements 25, possède une fonction supplémentaire d'isolation thermique entre l'extrados 2 ou la masse de roche ou de matériau 4 concerné et la coque de paroi mécaniquement résistante, formée par la succession des plaques 20 et des remplissages 34. Cette isolation thermique permet d'éviter les variations trop brutales de température, ainsi que les risques de gel et supprime toute dégradation par fissuration dans le temps. Un autre avantage de L'objet de l'invention réside dans le fait que le recours à des membrures de raidissement 5 à des bandes 11 et à des éléments de panneaux 7, permet une grande flexibilité d'établissement d'une paroi 1 qui peut être construite pour suivre, au plus près, toute surface de banc ou de masse rocheuse en adoptant un profil évolutif. Dans le cas d'application selon les dessins, le maintien des éléments de panneaux 7 peut être assuré par la constitution d'une poutre ou lisse 40 assumant une fonction de clef. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de constitution d'une paroi isolante et étanche, du type faisant intervenir la juxtaposition d'éléments de panneaux préfabriqués isolants, assemblés entre eux, caractérisé en ce qu'il consiste à: - ancrer de place en place des membrures de raidissement selon un alignement déterminé définissant une structure porteuse comportant une première face, dite avant, et une seconde face, dite arrière, - adapter, sur chaque membrure et du côté de la face arrière, une bande déformable de mousse à cellules fermées, possédant une largeur suffisante pour définir deux ailes s'étendant latéralement à l'extérieur de l'enveloppe de la membrure, - combler l'intervalle entre deux membrures par la juxtaposition d'éléments de panneaux préfabriqués comprenant chacun une plaque de matériau résistant pourvu d'une armature saillant hors des côtés de la plaque dirigés vers les membrures et un parement isolant revêtant la surface latérale de la plaque orientée vers la face arrière, - assembler les armatures des éléments de panneaux adjacents à chaque membrure avec cette dernière, - coller les ailes de la bande sur les parements isolants des éléments de panneaux situés de part et d'autre de la membrure pour délimiter, autour de cette dernière, un coffrage ouvert sur la face avant, - et remplir le coffrage avec un matériau à durcissement différé pour former une poutre composite armée par la membrure et se raccordant, par sa face avant, aux plaques des éléments de panneaux. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on lie Les parties d'armatures des éléments de panneaux situés de part et d'autre des membrures avec des parties de ces dernières au moyen d'éclisses. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assemble entre eux les éléments de panneaux juxtaposés, au moins par collage des parements isolants. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on infléchit les ailes de la bande en direction de la face avant, au moyen de tirants attachés à la membrure. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on établit la paroi sensiblement parallèlement et à distance de la surface d'un banc rocheux. 6 - Procédé selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce qu'on établit les membrures en forme de cintres et en ce qu'on réalise la liaison des éléments de panneaux le long d'une génératrice au moins au moyen d'une poutre ou lisse assumant une fonction de clef. 7 - Paroi isolante et étanche, constituée à partir d'éléments de panneaux préfabriqués (7), caractérisée en ce qu'elle comprend - des membrures de raidissement (5) ajourées disposées à distance et ancrées à l'une au moins de leurs extrémités, - des éléments de panneaux préfabriqués (7) juxtaposés entre les membrures et constitués, respectivement, par une plaque résistante (20) et par un parement isolant (25), - des liaisons mécaniques (28) entre chaque membrure et les éléments de panneaux, - une bande (11) de matière isolante et étanche revêtant la face arrière de la membrure et collée sur le revêtement isolant des éléments de panneaux, - et un remplissage (34) de matière à durcissement différé enrobant chaque membrure pour former avec elle une poutre composite solidarisée aux éléments de panneaux. 8 - Paroi selon la revendication 7, caractérisée en ce que la membrure est du type en treillis. 9 - Paroi selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque élément de panneau préfabriqué (7) comprend une plaque en matériau résistant (20) associée à une armature (21) faisant saillie hors des côtés dirigés vers les membrures et un parement (25) en matière isolante revêtant la surface arrière de la plaque. 10 - Paroi selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments de panneaux juxtaposés sont assemblés par la tranche de leurs parements isolants. 11 - Paroi selon l'une des revendication 7 à 10, caractérisée en ce que les membrures de raidissement (5) sont en forme de cintres et sont reliées entre elles le long d'une génératrice au moins par une poutre ou lisse (40) formant clef. 12 - Paroi selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que la bande (11) de matière isolante propre à chaque membrure définit deux ailes (13) infléchies par l'intermédiaire de tirants (12) attachés sur la membrure.