Brevet FR2620149A1 — publié le 19890310

Membrane continue pour isoler hermétiquement des terrains insalubres ou marécageux La présente invention concerne une membrane continue convenant particulièrement pour isoler hermétiquement des terrains insalubres ou marécageux et en particulier pour isoler des terrains d'épandage d'immondices en vue d'empêcher toute pollution de nappes phréatiques. Il est déjà conu, notamment par le brevet US-A-4 519 729 (SCHLEGEL CORP.), de réaliser de telles membranes par une succession d'écrans verticaux enfoncés dans le sol et raccordés entre eux, chaque écran étant constitué d'une feuille de matière plastique imperméable équipée sur les bords verticaux de tubes de raccordement en matière plastique de diamètres tels qu'un tube d'un écran est inséré dans un tube, prélablement fendu, de l'écran précédent et l'autre, préalablement fendu reçoit un tube de l'écran suivant de façon à assurer le raccordement entre les écrans successifs, les espaces entre les tubes assurant chaque raccordement étant remplis d'une composition cimentaire. Les membranes de ce type se caractérisent par une grande facilité de pose et par une étanchéité initiale remarquable. Toutefois, après un certain temps de pose, on constate géneralement que l'étanchéité laisse à désirer en particulier au niveau des raccordements. Il apparaît, en effet, que dans ces raccordements la composition cimentaire, lors de sa prise, a tendance à manifester un certain retrait qui a pour effet de créer un espace entre cette composition et les parois de tubes qui permet un passage d'eau au travers du raccordement. Dans de telles membranes, il apparaît des lors nécessaire d'améliorer ltétanchéité au niveau des raccordements afin d'obtenir des membranes ayant une efficacité parfaite dans le temps. La présente invention a pour but de fournir une telle membrane d'étanchéité améliorée. L'invention concerne dès lors une membrane continue pour isoler hermétiquement des terrains insalubres ou marécageux par une succession d'écrans verticaux enfoncés dans le sol et raccordés entre eux, chaque écran étant constitué d'une feuille de matière plastique imperméable équipée sur ses bords verticaux de tubes de raccordement en matière plastique de diamètres tels qu'un tube d'un écran puisse être inséré dans un tube préalablement fendu de ltécran précédent et l'autre, préalablement fendu puisse recevoir un tube de l'écran suivant de façon à assurer le raccordement entre les écrans successifs, les espaces entre les tubes assurant chaque raccordement étant remplis d'une composition cimentaire caractérisé en ce que la composition cimentaire utilisée présente un retrait de prise nul et en ce que au moins la matière plastique constituant la paroi des tubes en contact avec cette composition cimentaire contient des groupes polaires actifs assurant l'adhérence entre les tubes et la composition cimentaire. Parmi les compositions cimentaires utilisables dans le cadre de la présente invention on préfère généralement celles présentant une grande fluidité avant prise, de façon à permettre une parfaite pénétration dans les raccordements. Afin de garantir un retrait de prise nul, on préfère en outre mettre en oeuvre des compositions cimentaires conduisant à des produits présentant une expansion lors de la prise. De telles compositions sont celles contenant des additifs tels que des aluminates de calcium, des sulphoaluminates, des oxides de calcium ou de magnésium et des agents réducteurs d'eau tels que par exemple des copolymères de formaldehyde et de melamine contenant des groupes sulphoniques, des copolymères de formaldehyde et de l'acide ss-naphtalène sulphonique. Des compositions cimentaires de ce type conduisant à des produits expansés sont décrites notamment dans le brevet USA-A-4 046 583 (COLLEPARDI), incorporé par référence dans la présente description. Ces compositions contiennent généralement un ciment tel le ciment Portland (type P245F ou autre), un sable de granulométrie régulière, un oxide de calcium ou de magnésium et un agent réducteur d'eau. Il est également connu d'améliorer les caractéristiques d'imperméabilité et de plasticité des compositions cimentaires par l'addition d'oléate de soude et/ou des copolymères styrènebutadiène ou des copolymères éthylène-acétate de vinyle. Selon l'invention, la surface des parois des tubes en matière plastique qui est appelée à entrer en contact avec la composition cimentaire contient des groupes polaires. Ces groupes polaires peuvent notamment être des groupes carboxyliques ou hydroxyles, ces derniers étant généralement préférés. Selon un premier mode de réalisation, l'obtention d'une telle surface peut être atteinte en extrudant le tube à partir d'un matériau thermoplastique contenant des groupes polaires ou à partir d'un mélange de matières thermoplastiques dont l'un au moins des constituants contient des groupes polaires. On peut avantageusement utiliser une polyoléfine greffée d'un monomère polaire pour réaliser les tubes lorsque les écrans sont réalisés à partir d'une polyoléfine. Par polyoléfine greffée on entend désigner tous les homopolymeres et copolymères d'oléfines avec divers monomères copolymérisables sur lesquels on a greffé un monomère porteur de fonction anhydride d'acide.Le monomère de greffage est un composé porteur d'au moins une double liaison active en polymérisation radicalaire et peut être l'anhydride malique, citraconique, chlore-2 malique, méthyl-2 maléique, diméthyl-2,3 malique ... cette liste n'étant nullement limitative. Selon un second mode de réalisation qui se révèle avantageux sur le plan économique, on peut recourir à la technique de coextrusion conduisant à des tubes multicouches, telle que ceux-ci soient constitués en majeure partie d'une matière plastique rigide et que leur paroi en contact avec la composition cimentaire soit constituée par une matière thermoplastique contenant des groupes polaires. Lors de la réalisation des tubes selon la technique de coextrusion, il peut se révéler intéressant de prévoir une couche coextrudée d'adhésif entre la couche rigide et la couche contenant des groupes polaires.Les structures thermoplastiques à couche polymériques multiples coextrudées conformes à l'invention comprennent donc différentes couches, au moins deux, qui sont disposées de telle façon que la couche polymérique polaire vienne en contact avec la composition cimentaire lors de la réalisation de la membrane. Pour la réalisation des tubes multicouches selon l'invention, on peut faire appel aux techniques usuelles de coextrusion à travers une filière ronde, l'épaisseur des couches polymeriques constitutives respectives et l'épaisseur totale du tube multicouche n'étant pas critiques. En général, on préfère toutefois que ltépaisseur de la couche assurant la rigidité des tubes soit comprise entre 1 et 8 mm et de préférence entre 2 et 5 mm et que l'epaisseur de la ou des couches contenant des groupes polaires soit comprise entre 0,09 et 1 mm et de préférence entre 0,05 et 0,5 mm. La matière plastique, conférant la rigidité aux tubes multicouches selon l'invention, est de préférence une polyoléfine de haut poids moléculaire et de préférence du polyéthylène haute densité de haut poids moléculaire, convenant à l'extrusion de tubes bien que d'autres matières plastiques puissent être envisagées. Parmi les matières thermoplastiques contenant des groupes polaires utilisables selon l'invention on peut citer les dérivés hydroxyles des copolymères éthylène-acétate de vinyle, l'alcool polyvinylique, les copolymères de l'éthylène avec un comonomère porteur d'une fonction polaire tel que l'acrylate d'hydroxyéthyle, les polyoxyalkylène glycols, les polyamides aliphatiques ou aromatiques, les polyoléfines greffes au moyen d'un monomère insaturé, les copolymères éthylène-acide acrylique, les copolymères éthylène-anhydride maléique, etc... cette liste n'étant nullement limitative. Conviennent particulièrement bien les dérivés hydroxyles des copolymères éthylène-acétate de vinyle, dont la synthèse est décrite notamment dans le document "Reactivity of Ethylene Vinyl Acetate Copolymers :A Critical Evaluation of the Comprehensive Patent Literature on the Acetoxy-Rydroxide Transformation of Ethylene Vinyl Acetate Copolymers", R.J. Koopmans, R. Van der Linden and E.F. Vansant, Polymer Engineering and Science, July 1982, Vol. 22, NO 10, p. 645. Par dérives hydroxyles des copolymères éthylène-acétate de vinyle (EVOR), on entend particulièrement désigner les copolymères d'alcool vinylique contenant de 15 à 50 z en poids d'éthylène et de préférence de 15 à 33 x en poids d'éthylène, le solde étant constitué par l'alcool vinylique. De tel produits sont notamment commercialisés sous les marques EVAL (Kuraray), SOARNOL (Nippon Gohsei) et CLARENE (Solvay & Cie). Par ailleurs, les polyolefines greffées au moyen d'un monomère insaturé porteur d'une fonction anhydride d'acide conviennent bien comme couche adhésive. On sait en effet qu'une concentration limitée en ces fonctions polaires suffit à assurer de bonnes propriétés adhésives sur de nombreux types de substrats. Les tubes en matières plastiques selon l'invention sont de préférence réalisés par extrusion ou par coextrusion. Le matériau constitutif des écrans peut être toute matière thermoplastique donnant des films imperméables à l'eau, les polyoléfines et les résines vinyliques étant préférées. Les tubes de raccordements peuvent avoir une section soit droite quelconque, circulaire, ovale, polygonale, etc. La membrane continue conforme à l'invention est par ailleurs illustrée plus en détail dans un mode de réalisation pratique qui va être décrit et dans la description duquel on se referera à la figure 1 des dessins annexés qui donne une vue partielle en coupe d'une membrane conforme à l'invention au niveau d'un raccordement. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 1, la membrane est cons tituée d'écrans verticaux enfoncés dans le sol et raccordés entre eux, chaque écran étant constitué d'une feuille (1) de matière plastique imperméable équipée sur les bords verticaux de tubes de raccordement (2, 2') en matière plastique de diamètres tels qu'un tube (2') d'un écran est inséré dans un tube (2) préalablement fendu de l'écran précédent. Les espaces entre les tubes (2, 2') assurant chaque raccordement sont remplis d'une composition cimentaire (3) présentant un retrait de prise nul. Les tubes (2, 2') thermoplastiques réalisés par coextrusion comprennent une couche rigide en polyoléfine (4), une couche adhésive (5) et une couche riche en groupes polaires (6) disposées de façon telle que la couche riche en groupes polaires de chaque tube soit en contact avec la composition cimentaire (3). L'efficacité de la membrane conforme à l'invention est en outre mise en évidence par les exemples suivants qui n'ont aucun caractère limitatif et dans lesquels on évalue en laboratoire l'efficacite des systèmes envisagés en utilisant un montage représenté sur la figure 2 qui permet d'évaluer le transport de l'eau au travers d'un raccordement d'une membrane. Le montage comporte un tube de petit diamètre (2 cm) (7) en matière thermoplastique de diverse nature plongé dans un tube de plus grand diamètre (10 cm) (8) fermé à sa base par une plaque de meme matière thermoplastique, et rempli d'une composition cimentaire (9). Afin d'empecher toute remontée de la composition cimentaire franche additionnée d'eau dans le tube de petit diamètre, un bouchon perméable à l'eau (10) est placé à l'extremite de celui-ci.Après 27 jours de prise de la composition cimentaire, on remplit ensuite le tube (7) au moyen d'eau (11). Il suffit alors de suivre le niveau d'eau (12) dans le petit tube (7) en fonction du temps pour quantifier l'efficacité de l'étanchéité assurée à l'interface tube-composition cimentaire. Exemple 1 Dans cet exemple la composition ciment aire utilisée qui présente un retrait de prise nul est la suivante - composition cimentaire du type proposé par COLLEPARDI (voir supra) : 100 parties en poids - copolymère éthylène-acétate de vinyle en solution aqueuse VINAMUL # 3241 de Vinyl Products Ltd : 3,75 parties en poids. On y ajoute 162,5 gr d'eau par kg de la composition cimentaire. On réalise un premier essai en utilisant un tube (7) en polyéthylène haute-densité, appelé ci-après tube PEHD, puis un second essai utilisant un tube (7) coextrudé de 2,1 mm d'épaisseur, appelé ci-après tube EVOH". Ce dernier est constitué de trois couches, une couche de polyéthylène haute-densité qui représente 85 Z de l'épaisseur, une couche adhésive qui représente 5 Z de l'epaisseur et le copolymère éthylène-alcool vinylique qui constitue le reste de l'epaisseur. Le copolymère ethyIne-alcool vinylique utilisé est le produit EVAL # EPF deKuraray Co., Ltd (MFR - ASTM D 1238 - 1,3 g/10 min.) Le tableau ci-dessous groupe les résultats obtenus dure e Variation du niveau d'eau (inin) jours tube EVOR tube PEHD O O 0 22 0,5 6,9 49 - 1,5 29 110 2,8 42 230 3,3 89 Ces résultats montrent clairement que la présence de groupes polaires en contact avec la composition cimentaire diminue fortement le passage de l'eau entre le tuyau et la composition cimentaire. Exemple 2 En utilisant un mode opératoire analogue à celui de l'exemple 1, on fait varier la composition cimentaire. La composition cimentaire contient essentiellement - composition cimentaire comme à l'exemple 1 : 100 parties en poids - oléate de soude : 0,3 parties en poids. On y ajoute 190 gr d'eau par kg de la composition cimentaire. On réalise un premier essai en utilisant un tube (7) en polyéthylène haute-densité, tube PEHD, puis un second essais utilisant un tube (7) coextrudé, identique à celui de l'exemple 1 et appelé ci-après également tube EVOH . Le tableau ci-dessous groupe les résultats obtenus durée Variation du niveau d'eau (mm) jours tube EVOK tube PEHD 0 O O 22 0,5 5 49 1,5 26 110 1,6 37 230 3,2 71 Exemple 3 En utilisant un mode opératoire analogue à celui de l'exemple 1, on varie la composition cimentaire pour illustrer l'importance de celui-ci sur ltétanchéité obtenue. La composition cimentaire contient essentiellement - composition cimentaire selon exemple 1 100 parties en poids - oléate de soude : 0,3 parties en poids - CIMPAK 9 commercialisé par SOLVAY & Cie (copolymère styrène-butadiène en solution aqueuse) 10 parties en poids. On y ajoute 90 gr d'eau par 1 kg de la composition cimentaire. On réalise un premier essai en utiliant un tube (7) en polyéthylène haute-densité, puis un second essai utilisant un tube (7) coextrudé, identique à celui de l'exemple précédent, appelé ci-après également "tube EVOH Le tableau ci-dessous groupe les résultats obtenus durée Variation du niveau d'eau (mm) jours tube EVOH tube PEHD 0 O 0 22 0 6,4 49 1,1 30 110 1,2 53 230 1,55 108 Exemple Comparatif 4 Le même mode opératoire a été utilisé pour réaliser les essais de cet exemple.L'exemple a été réalisé avec une composition cimentaire classique ne conduisant pas à un produit qui s'expanse lors de la prise. - ciment PORTLAND P40 : 100 parties en poids - sable M32 : 200 parties en poids On y ajoute 50 gr d'eau par 300 gr de la composition cimentaire. On réalise un premier essai en utilisant un tube (7) en polyéthylène haute-densité, puis un second essais utilisant un tube (7) coextrudé, identique à celui de l'exemple 1 et appelé ci-après également tube EVOH". Le tableau ci-dessous groupe les résultats obtenus durée Variation du niveau d'eau (mm) jours tube EVOR tube PEHD 0 0 0 22 7,1 10 74 13 46 Ces résultats montrent clairement les propriétés avant a geuses de la composition cimentaire selon l'invention. REVENDICATIONS 1 - Membrane continue pour isoler hermétiquement des terrains insalubres ou marécageux par une succession d'écrans verticaux enfoncés dans le sol et raccordés entre eux, chaque écran étant constitué d'une feuille de matière plastique imperméable équipée sur ses bords verticaux de tubes de raccordement en matière plastique de diamètres tels qu'un tube d'un écran puisse être inséré dans un tube préalablement fendu de ltécran précédent et l'autre, préalablement fendu puisse recevoir un tube de ltécran suivant de façon à assurer le raccordement entre les écrans successifs, les espaces entre les tubes assurant chaque raccordement étant rempli d'une composition cimentaire caractérisée en ce que la composition cimentaire utilisée présente un retrait de prise nul et en ce que au moins la matière plastique constituant la paroi des tubes en contact avec la composition cimentaire contient des groupes polaires actifs assurant l'adhe-- rence entre les tubes et la composition cimentaire. 2 - Membrane selon la revendication 1 caractérisée en ce que la composition cimentaire de retrait de prise nul est une composition cimentaire expansive. 3 - Membranes selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la composition cimentaire de retrait de prise nul est une composition cimentaire de fluidité élevée avant prise. 4 - Membrane selon la revendication 1 caractérisée en ce que les groupes polaires actifs sont des groupes hydroxyles ou carboxyliques. 5 - Membrane selon la revendication 1 caractérisée en ce que la matière plastique contenant des groupes polaires actifs est constituée par un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle hydrolysé. 6 - Membrane selon la revendication 1 caractérisée en ce que les tubes sont entièrement réalisés à partir d'une matière plastique contenant des groupes polaires actifs. 7 - Membrane selon la revendication 1 caractérisée en ce que les tubes comportent une couche épaisse de matière plastique rigide et au moins une pellicule de matière plastique contenant des groupes polaires actifs disposée sur la face des tubes en contact avec la composition cimentaire de retrait de prise nul. 8 - Membrane selon la revendication 7 caractérisée en ce que les tubes utilisés sont obtenus par coextrusion