Brevet FR2614330A1 — publié le 19881028

La présente invention concerne un complexe d'étanchéité d'ouvrages d'art, notamment ferroviaires, ainsi que le procédé de pose de ce complexe. Divers matériaux d'étanchéité sont utilisés dans les ouvrages d'art, par exemple ferroviaires ou routiers, afin d'améliorer la résistance des édifices aux intempéries. Ces matériaux doivent présenter deux propriétés essentielles : être parfaitement étanches et ne pas se perforer sous l'effet des sollicitations occasionnées par le passage de véhicules. Les matériaux multicouches d'étanchéité proposés jusqu'à maintenant ne donnent pas entière satisfaction. De plus, les exigences actuelles, relatives à la sécurité se traduisent par l'emploi de matériaux au coût relativement élevé. La présente invention vise à fournir un complexe d'étanchéité d'ouvrages d'art de conception simple, d'emploi sûr, attrayant économiquement et techniquement. De plus, l'invention vise à fournir un complexe préfabriqué, ce qui facilite grandement sa mise en place. Le complexe de la présente invention est caractérisé principalement en ce qu'il comporte une chape d'étanchéité à base de bitume aux élastomères et une contre-chape recouvrant ladite chape d'étandhéité, qui consiste en un matériau bicouche. Le matériau bicouche e.st composé d'un feutre en polyester non tissé sur lequel est aiguilletée une couche de polypropylène imprégnée d'élastomères. Selon une caractéristiques particulière de l'invention, lesdits élastomères consistent en un caoutchouc synthétique butadiène /styrène. Selon une autre caractéristique, la face supérieure de ladite chape d'étanchéité est revêtue de porphyre. Il peut s'agir de porphyre de couleur claire. Selon une autre caractéristique, l'épaisseur de ladite chape d'étanchéité est sensiblement comprise entre 3,5 et 5 mn, alors que l'épaisseur de ladite contrevchape est de préférence comprise entre 7 et 10 mm. La présente invention cancerne aussi un procédé de pose d'un complexe tel que celui décrit plus haut, qui consiste à répandre sur le tablier en béton dudit ouvrage d'art, un enduit d'imprégnation à froid, . poser ladite chape d'étanchéité en adhérence par fusion sur ledit enduit, . poser ladite contre-chape sur ladite chape d'étanchéité par collage par points, et le cas échéant, assurer simultanément les relevés, les retombées, les pénétrations, les recouvrements. Selon une caractéristique particulière, lesdites chape d'étanchéité et contre-chape se présentent sous la forme d'une bande préfabriquée conditionnée en rouleau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description détaillée qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels . La figure 1 représente, en coupe, un &alpha; lexie d'étanchéité conforme à la présente invention, la figure 2 représente schématiquement, en coupe, un dispositif destiné à tester le comportement du complexe de la présente invention lors d'essais de poinçonnement dynamique. En référence à la figure 1, le complexe de la présente invention se compose principalement d'une chape d'étanchéité 11 et d'une contre-chape 12. La chape d'étanchéité 11 caviste en une masse bitumineuse aux élastomères. Des élastomères préférés sont des caoutchoucs synthétiques en particulier de type butadiènestyrène. Cette chape comporte une armature en polyester non tissé. La face supérieure 13 de la chape 11 est avantageusement recouverte de granulés de porphyre. De manière particulièrement préférée, il s'est de porphyre e couleur claire. La face inférieure de la chape 11 peut être revêtue d'un film plastifié, perforé, par exemple en polyéthylène. Ce film plastifié est destiné à éviter tout problème de collage lors du stockage de la chape sous forme de rouleau. Ce film laissé en place lors de la pose, fond et participe au collage,par fusion partielle de la chape. A titre d'exemple, une chape d'étanchéité conforme à l'invention présente les caractéristiques suivantes : . masse bitumineuse 4470 g/m2 . armature 180 g/mZ . film de polyéthylène perforé 10 g/m2 . porphyre 1430 g/m2. Une telle chape d'étanchéité se distingue par l'importance de la masse bitumineuse, une forte capacité d'élongation et une grande résistance au poinçonnement, comme on le verra plus loin dans la description. La contre-chape 12 est formée d'un matériau bicouche composé d'un feutre en polyester non tissé 14 sur lequel est aiguilletée une couche de polypropylène 15 imprégnée d'élastomères. De façon préférée, il s'agit d'un caoutchouc butadiène/styrène. A titre d'exemple, une contre-chape conforme b l'invention présente les caractéristiques suivantes : . polyester non tissé (17 décitex) 800 g/m2 . polypropylène (17 décitex) 800 g/m2 . élastomère-caoutchouc butadiène/styrène 250 g/m2. Le feutre de polyester non tissé confère au bicouche sa souplesse, sa déformabilité,un pouvoir absorbant et amortisseur des vibrations, un pouvoir drainant et une bonne résistance au poinçonnement. Cette résistance est même améliorée par l'aiguilletage du polypropylène qui permet un frettage du polyester non tissé. Le polypropylène est imprégné d'élastomères ce qui confère au- fils de polypropylène, une certaine cohésion et une bonne résistance mécanique. Les expérimentations ci-dessous ont été menées sur les Exemples précités de chape, contre-chape et complexe associant les deux. EXEMPLE 1 ESSAIS SUR LA CHAPE a) Essais de traction Les essais de traction ont été effectués sur des éprouvettes en forme d'haltère de 25 mm de largeur et 85 mm de longueur (longueur mesurée entre mors) à d 20 C + 10C et 1-00 mm/min dans les sens longitudinal et transversal, à b 200C + 10C et 100 mm/min et -100C + 1 C et 10 mm/min dans le sens longitudinal sur des éprouvettes ayant subi un choc thermique réa lisé à 1400C avec maintien à cette température pendant 10 minutes, puis décroissance jusqu'd 40 C. Les résultats sont consignés dans le Tableau 1 ci-dessous. TABLEAU 1 Allongement (%) Force (daN/cm) Conditions Conditiond'essais nement Moyenne Ecart-type Moyenne Ecart-type Sens 41,6 4,0 15,9 0,6 longitudinal Sans choc thermique 20 C Sens trans52,5 3,5 12,1 1,8 100 mm/min versal Sens 45,8 3,1 17,6 1,5 longitudinal Avec choc thermique -10 C Sens 34,0 2,9 27,4 1,1 10 mm/min longitudinal b) Essais de traction sur un collage L'essai de traction a été effectué sur une série d'éprouvettes découpées longitudinalement dans la feuille, puits soudées dans le sens transversal de telle sorte que le collage se trouve au centre de l'haltère. Les soudures ont été faites par fusion de la masse bitumineuse au chalumeau. Les essais ont été réalisés à 20 C, 100 mm/min. et -10 C, 10 mm/min sans choc thermique préalable. Les résultats sont consignés dans le tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Allongement Force (%) | (daN /cm) Conditions d'essais Moyenne | Ecart- | Moyenne | Ecart Moyenne type Moyenne type 200C, 100 mm/min. 38,8 3,3 16,9 1,0 -100C, 10 mm/min. 15,0 4,5 26,2 1,9 à à 200C et -100C dans tous les cas la rupture se fait hors de la soudure à ss 200C, comme pour l'essai de traction sur feuille, on note un allongement du liant de l'ordre de 85 % + 16 % pour une force de 1 daN/cm après rupture de l'armature. c) Essai d'imperméabilité Une éprouvette de 15 cm de diamètre est soumise à une pression d'eau de Pa 105 pu pendant 5 jours . 2.105 Pa pendant 1 jour . 3.105 Pa pendant 1 jour . 5.105 Pa pendant 1 jour Au cours de l'essai, on ne note aucun passage d'eau. d) Essai de perforation Le diamètre de l'éprouvette entre mors est de 25 mm. Le poinçon est une tige de 3 mm de diamètre terminée par un cône d'angle au sommet de 30O dont l'extrémité est légèrement arrondie. Les résultats sont consignés dans le Tableau 3. TABLEAU 3 Force nécessaire à la Conditions opératoires perforation (daN) Température Vitesse Moyenne Ecart-type ( C) | (mm / min ) 20 500 9,5 0,7 20 100 7,8 1,2 -10 500 28,8 0,5 -10 100 24,0 2,4 e) Essai d'adhérence au béton hydraulique Le support sec a été enduit d'une couche de vernis que l'on a laissé sécher pendant 24 heures. La chape a ensuite été colléesur le béton par fusion au chalumeau. TABLEAU 4 n de |Coefficient l'essai d'adhérence Mode de rupture 1 0,410 2 0,365 100 % dans la masse 3 0,4 OS bitumineuse 4 0,365 ) assurant le 5 0,420 collage 6 0,420 Moyenne = 0,400 Ecart-type = 0,025 f) Essai de fissuration après fatigue Une éprouvette de 5 cm de largeur et 30 cm de longueur est appliquée sur deux blocs d'amiante-ciment juxtaposés. L'un des blocs étant fixé, on déplace le second à la vitesse de 25 mm/h ; on procède alors à une simulation d'écartement de fissure d'amplitude 1,0 mm (entre deux ouvertures de fissure de 0,5 à 1,5 mm), durant 200 cycles à 200C. Ensuite, on effectue un essai de fissuration simple en écartant le second bloc à la vitesse de 25 mm/h et à -100C jusqu'à une ouverture de la fissure de 10 mm. Les essais sont effectué en double à b la fin de 200 cycles, on n'observe aucune fissuration à à -1 -10 C, on note pour une ouverture de fissure de 10 mm, un décollement de chaque côté des lèvres de la fissure (sur 3 à 5 mm). EXEMPLE 2 ESSAIS SUR LA CONTRE-CHAPE a) Résistance à la traction Sur des éprouvettes de 5 x 20 mm et sur une moyenne de 5 mesures, on obtient les résultats suivants . sens transversal = allongement à la rupture : 60 % (200 kg) . sens longitudinal = allongement à la rupture : 100 % (130 kg) b) Résistance au vieillissement La contre-chape montreunetrès bonne aptitude au vieillissement, (imputrescibilité des. composants, insensibilité thermique à haute et basse température (+800 et 15 C), insensibilité au milieu aqueux). EXEMPLE 3 TEST DE POINCONNEMENT DYNAMIQUE Ce test est destiné à mesurer la résistance au poin çonnement du complexe dans des conditions proches de la réalité. La Figure 2 illustre très schématiquement l'appareillage utilisé pour la réalisation de ce test. Un bloc de béton 21 repose sur une plaque en caoutchouc 22 placée sur le sol support 23. Ce bloc de béton 21 est fretté latéralement par un moule en acier 24. Un complexe conforme à la présente invention 25 est placé sur la face supérieure du bloc de béton 21. Une hausse en acier 24' surmonte le bloc de béton. On y place du ballast S.N.C.F. 26 sur 25 cm environ et on pose une plaque d'acier 27 par dessus. Unmarteau pneu:natique 28 suspendu par une potence 29 est maintenu verticalement de sorte que le piston pulsateur 28' du marteau vienne en contact avec le centre de la plaque 27 et en appui sur le ballast. La tréquence de percussion du marteau est de 1200 coups/ minute et l'énergie dissipée est de 30 joules par choc. Le test comporte 2.106 chocs de marteau. On extrait alors le complexe et on constate que la chape est légèrement marquée et non perforée et que la contre-chape est fortement marquée et non perforée. On renouvelle l'essai pour porter le nombre de chocs du piston pulsateur d 2,5.106 chocs. On ne constate pas de changement notable entre les 2 essais. Ces essais accélérés mettent en évidence le comportement très satisfaisant du complexe de la présente invention. La chape et la contre-chape se présentent chacune de préférence, sous forme d'une bande préfabriquée conditionnée en rouleau de 2 m de largeur par exemple. Il faut noter ici que la fourniture d'un complexe préfabriqué autorise un approvisionnement aisé des ouvrages difficiles d'accès, notamment ceux éloignés des lieux de production d'asphalte ou d'enrobés de protection. La préfabrication en usine assure par ailleurs une qualité constante du produit. Le procédé de pose du complexe de la présente invention peut être mis en oeuvre de la façon indiquée ci-dessous. On répand sur le tablier en béton de l'ouvrage d'art, un enduit d'imprégnation à froid. La chape d'étanchéité est posée en adhérence par fusion au chalumeau sur l'enduit d'imprégnation à froid. Si on interrompt provisoirement à ce stade la pose du complexe, il faut noter que la présence de porphyre de couleur claire permettra d'éviter les phénomènes de éventuels de vaporisation et condensation sous la chape puisqu'une grande partie de la chaleur sera réfléchie par la surface revêtue de porphyre. La contre-chape est ensuite posée en semi-indépendance sur la chape, par collage par points. Le complexe pourra alors être revêtu des matériaux nécessaires à l'élaboration des voies de circulation. Dans le cas d'un ouvrage d'art ferroviaire, le complexe sera revêtu d'une certaine épaisseur de ballast. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Complexe d'étanchéité d'ouvrages d'art, notamment ferroviaires, caractérisé en ce qu'il comporte . une chape d'étanchéité (11) à base de bitume aux élastomères, . une contre-chape (12) qui recouvre ladite chape d'étanchéité et qui consiste en un matériau bicouche composé d'un feutre en polyester non tissé (14) sur lequel est aiguilletée une couche de polypropylène (15) imprégnée d'élastomères. 2.- Comssexe d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits élastomères consistent en un caoutchouc butadiène/styrène. 3.- Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la face supérieure (13) de ladite chape d'étanchéité (11) est revêtue de granulés de porphyre. 4.- Complexe d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il s'agit de porphyre de couleur claire. 5.- Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite chape d'étanchéité (11) est comprise entre environ 3,5 et environ 5 mm. 6.- Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite contrechape (12) est comprise entre environ 7 et environ 10 mm. 7.- Procédé de pose d'un complexe conforme à l'une des revendications 1 à 6 pour réaliser l'étanchéité d'un ouvrage d'art, notamment ferroviaire, caractérisé en ce que : . on répand sur le tablier en béton dudit ouvrage d'art, un enduit d'imprégnation à froid, . on pose ladite chape d'étanchéité en adhérence par fusion sur ledit enduit, . on pose ladite contre-chape par collage par points. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite chape d'étanchéité et ladite contre-chape se présentent chacune sous la forme d'une bande préfabriquée conditionnée en rouleau.