Brevet FR2634683A1 — publié le 19900202

PROCEDE DE FORMI\TION D'ESPACES VIDES DANS UN MASSIF DE BETON ET APPLICATION AU SCELLEMENT DE MACHINES TOURNANTES. DESCRIPTION L'invention concerne la formation d'espaces vides dans un massif de béton, en particulier en vue du calage de lourdes pièces ou machines tournantes du type diésel, turbines, pompes, et de manière générale, toutes les machines qui nécessitent des fondation en béton. Ces espaces vides à former dans des massifs de béton seront également appelés "réservations" tout au long de la description et des revendications de la présente demande. Les réservations traditionnelles demandent pour leur élaboration la mise en place de coffrages, d'un ferraillage spécifique et d'un gabarit de maintien du ferraillage. Tout ce matériel spécifique aux réservations traditionnelles correspond à un coût assez élevé dans la production d'un bloc de fondation. Ces réservations sont par ailleurs un obstacle à la bonne mise en oeuvre du béton lors de l'opération de coulage du béton. De plus, les réservations sont des éléments de faiblesse du massif lors du durcissement du béton. I1 est en effet difficile d'éviter la formation de fissures en regard des réservations, du fait du retrait important du béton en phase plastique et en phase durcie. Enfin, la qualité des réservations traditionnelles n'est pas optimale, surtout en ce qui concerne l'étanchéité. Ces réservations doivent être étanches à l'eau et doivent présenter une surface d'accrochage homogène qu'il est difficile d'obtenir, dans le cas de réservations de grandes dimensions. On comprend aisément que toutes ces contraintes rendent la réalisation d'un massif de béton, destiné à la fondation d'une machine tournante, coûteuse et difficile. La bonne exploitation de la machine peut en dépendre. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de formation d'espaces vides dans un massif de béton, adapté au scellement des machines tournantes. Dans ce but, un premier objet principal de l'invention est un procédé de formation d'espaces vides dans un massif de béton. Il consiste à mettre en place dans le volume du massif, lors de la mise en place du coffrage de ce massif, des plaques en un matériau différent du béton, de façon à créer des discontinuités partielles dans le massif de béton, et des tiges rigides, dont une première extrémité se trouve dans une plaque et dont la deuxième extrémité se trouve en dehors du volume du massif de beton. Le procédé se poursuit par le coulage de béton dans le coffrage. Une troisième phase consiste à réaliser des carottages non débouchants, les carottages s'arrêtant chacun dans une plaque, et étant centré autour des tiges.La dernière phase consiste à extraire au moyen des tiges dépassant du massif de béton, les carottes ainsi. obtenues, de façon à libérer les espaces vides à former dans le massif de béton. Le procédé peut également consister après le coulage du béton dans le coffrage, à réaliser des carottages débouchants ne traversant pas les plaques, et étant centres autour des tiges. Un deuxième objet principal de l'invention est un procédé de scellement de dispositifs mécaniques à pièces tournantes sur un massif de fondation en béton, nécessitant la présence d'espaces vides, appelés réservations, ménagés dans le massif de béton, en vue d'y placer et de sceller des pièces d'ancrage des dispositifs mécaniques. Ce procédé utilise le procédé de formation d'espaces vides, tel qu'il est décrit dans le paragraphe précédent. Il complète celui-ci par l'insertion de pièces d'ancrage dans les réservations, par le scellement des pièces d'ancrage dans leur réservation, et par la fixation des dispositifs mécaniques au moyen des pièces d'ancrage. Une application de ce procédé est prévue pour le scellement des machines tournantes. L'invention est particulièrement bien adaptée pour pallier les inconvénients précités, dans le cas où les réservations doivent avoir des grandes dimensions. il faut ajouter qu'il n'y a pas de limitation due à la taille des réservations. L'invention favorise de plus, la prise du béton de façon homogène, lors du passage de la phase liquide à la phase durcie. La qualité finale de l'ouvrage s'en trouve améliorée. Une variante du procédé de formation d'espaces vides selon l'invention consiste à placer avant le coulage du béton un tube de protection à côté d'une premiere tige, pour qu'une premiere carotte comporte un trou parallele à la première tige. Il consiste également à mettre en place, dans le tube de protection, une deuxième tige se prolongeant au-delà de la plaque au niveau de laquelle aboutit la première extrémité de la première tige, et se prolongeant jusqu'à une deuxième plaque au-niveau de laquelle elle s'arrête. Après le premier carottage, cette variante consiste à effectuer un deuxième carottage centré autour de la deuxième tige, jusqu'à la deuxième plaque. Cette variante se termine par l'extraction, au moyen de la deuxième tige, d'une deuxième carotte de manière à libérer un trou de grande profondeur. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et qui est annexée des figures représentant respectivement - figure 1 à figure 4, des schémas relatifs à différentes phases du procédé de formation d'espaces vides selon l'invention ; - figure 4 à figure 7, le procédé selon T'invention appliqué au scellement de dispositifs mécaniques ; - figure 8, une variante du procédé de formation d'espaces vides selon l'invention. En référence aux six premières figures, le procédé de formation d'espaces vides selon l'invention est le suivant. On rappelle que, pour la formation d'un massif de béton, il est nécessaire de confectionner un coffrage, à l'intérieur duquel doit être coulé le béton en phase liquide. Différents matériaux ou accessoires peuvent être positionnés à l'intérieur du coffrage pour influencer la forme ou la structure du futur massif de béton. Ainsi, il est très fréquemment positionné à l'intérieur du coffrage, un treillis de barres métalliques appelé ferraillage et repéré. 5 sur les figures, de manière à renforcer le massif de béton. La première étape importante du procédé de formation d'espaces vides selon l'invention, consiste à ajouter des éléments dans le coffrage, avant le coulage du béton. Ces éléments sont spécifiques au procédé selon l'invention. Il s'agit plus précisément des mettre en place dans le volume du futur massif de béton 2 des plaques 4 en un matériau différent du béton, de manière à créer des surfaces constituant des discontinuités partielles dans le massif de béton 2. Ces plaques 4 peuvent être en bois, en contreplaqué, en tôle métallique, en plastique, etc. Conjointement à ces plaques 4, des tiges rigides 6 sont positionnées de manière à ce que, pour chaque tige 6, une première extrémité 8 se trouve au-niveau d'une plaque 4, leur deuxième extrémité 10 se trouvant en dehors du volume du futur massif de béton 2. Ces tiges peuvent être en acier ou en tout autre matériau adapté au béton, en particulier, du rond à béton. Elles sont maintenues à l'aide des ligatures 7 accrochées au ferraillage Le procédé se poursuit par le traditionnel coulage du béton dans le coffrage 3, tous les éléments se trouvant à l'intérieur de celui-ci, à savoir les plaques 4, les tiges 6 et le ferraillage 5 se trouvent noyés dans le béton, sauf les deuxièmes extrémités 10 des tiges rigides 4. Quelques jours sont nécessaires au séchage du béton avant que le massif en béton 2 ait sa dureté et ses caractéristiques mécaniques définitives. La deuxième phase importante du procédé de formation des espaces vides selon l'invention, consiste à ôter des carottes 14, grâce à la pose préalable dans le massif de béton 2 des plaques 4 et des tiges 6. En référence aux figures 2, 3, 4 et 7, le carottage est une technique de forage qui, par mise en rotation d'un tube appelé carottier, et repéré 11, muni d'outils à sa base, permet de réaliser une saignée circulaire en profondeur dans le béton. La partie active du carottier 11 peut être constituée d'abrasifs ou de diamants. Le cylindre de béton découpé est appelé une carotte. Pour faciliter la découpe dans le béton, on utilise généralement un fluide de circulation, par exemple de l'eau, de l'huile soluble, toute boue bentontque ou de l'air. Ce fluide refroidit la tête active du carottier 11 et permet l'évacuation des sédiments de béton broyés. Le type de machine le plus courant est le Craelius CH 60. L'extraction de carottes se fait, dans le cas de la présente invention, par le décarottage non débouchant dans le massif de béton. Ces carottages s'arrêtent au niveau des plaques 4, et sont centrés autour des tiges 6. De tels carottages du béton peuvent être réalisés par une sondeuse à glissière, une foreuse rotary, ou tout autre machine équivalente. On utilise de préférence des machines fonctionnant avec un fluide de circulation. Des tubes allonges, épais, peuvent être utilisés avec la technique du Castodrill pour l'usure des couronnes. Sur la figure 2, seul l'outil, en l'occurrence le carottier 11 a été représenté pénétrant le massif de béton 2. En référence à la figure 3, une fois que ce carrottier il a effectué un usinage centré autour de la tige 6 jusqu'au moins au niveau d'une plaque 4, celui-ci est remonté. La plaque 4 fait alors orifice de joint de rupture. En référence à la figure 4, la carotte 14 est extraite du massif de béton 2, à l'aide de la tige 6 dans laquelle elle est emprisonnée. Des moyens d'accrochage 15 sont prévus à la deuxième extrémité 10 de la tige 6, pour permettre l'extraction de la carotte 14. Un espace vide 12 est ainsi libéré à l'intérieur du massif de béton 2. Selon l'invention, -il est également possible d'obtenir des espaces vides débouchant à l'intérieur d'un massif de béton. Il suffit dans ce cas de continuer l'opération de carottage, jusqu'à ce que le carottier 11 traverse complètement le massif de béton 2. Les plaques 4 sont alors inutiles pour obtenir un tel espace vide sauf dans le cas de la variante ci-dessous. Une variante du procédé qui vient d'etre décrit permet de réaliser des espaces vides de grande profondeur. En effet, cette variante consiste à faire deux carottages superposés. En référence à la figure 8, cette variante consiste, dans un premier temps, en un premier carottage tel qu'il a été décrit précédemment. C'est-à-dire que l'on a disposé préalablement dans le volume du futur massif de béton une tige rigide 6, dont la première extrémité 8 s'arrête au niveau d'une plaque 4. En plus de ces deux éléments, un tube de protection 22 est disposé à côté de la première tige rigide 6, parallèlement à cele-ci. De cette manière, lors du coulage du béton, subsistera un trou 24, sensiblement central à la future première carotte 26. Conjointement au placement de ce type de protection 22, est placée à l'intérieur de celuici une deuxième tige rigide 16 traversant la première plaque 4 et'se prolongeant à l'intérieur du volume du massif en béton, jusqu'à une deuxième plaque 18, de façon analogue à la première tige 6 qui s'arrête au niveau de la première plaque 4. Cette deuxième tige 16 peut être constituée des deux parties distinctes 17 et 19, assemblées par un élément de raboutage 20. Lors de l'extraction de la première carotte 26, à l'aide de la première tige 6, la deuxième tige rigide 1.6 est ainsi maintenue dans sa position de scellement. On effectue alors un deuxième carottage autour de cette deuxième tige rigide 16 jusqu'à niveau de la deuxième plaque 18. On extrait ensuite une deuxième carotte 28, à l'aide de la deuxième tige rigide 16, de manière à prolonger l'espace vide relatif à la première carotte 26. On conçoit aisément que des trous de grande profondeur peuvent ainsi être obtenus par la variante du procédé qui vient d'être décrit. Le procédé de formation d'espaces vides qui vient d'être décrit, est principalement destiné à faciliter le scellement de dispositifs mécaniques importants, nécessitant des fondation, et en particulier le scellement des machines tournantes de moyennes et grosses dimensions, telles que des moteurs diésel. En effet, de telles machines ont une ou plusieurs pièces tournantes importantes, il est donc nécessaire que la machine soit complètement immobilisée de manière très sûre, de façon à ce que les différents mouvements d'inertie et vibrations provoqués par la rotation de ces pièces tournantes ne nuisent pas au fonctionnement ou à l'installation de la machine. Dans ce but, il est nécessaire de prévoir à l'intérieur du massif de béton constituant la base de fondations de la machine tournante, des espaces vides, appelés réservations, en vue d'y placer et de sceller des pièces d'ancrage. En se référant à la figure 5, on peut constater que la libération d'un espace vide ou d'une réservation permet l'introduction d'une pièce d'ancrage 32, telle qu'un système vis-écrou, permettant de brider la machine tournante 30 sur son bloc de fondation constitué du massif de béton 2. La fixation ou le scellement de ces pièces d'ancrage 32 dans les réservations 12 se fait en noyant (elle-même) ces pièces d'ancrage 32 à l'aide d'un matériau remplissant la réservation 12, voir figure 6. Le matériau constituant le scellement de ces pièces d'ancrage 32 dans les réservations 12 peut être du béton ou bien un produit de scellement, liant hydraulique ou liant résine. En référence à la figure 7, les machines à carotter 13 peuvent être montées au-dessus du massif en béton 2, dans le but d'effectuer le carottage, à l'aide du carottier 11. Sur la partie droite de cette figure est représentée une pièce d'ancrage 32, telle qu'un système vis-écrou, pour brider une machine tournante 30, telle qu'un moteur Diésel. Il est également envisagé, dans le cas où le massif de béton a des parties latérales découvertes, d'effectuer des carottages identiques horizontaux. On constate que les procédés selon l'invention permettent de prévoir la possibilité d'obtenir des espaces vides à l'intérieur d'un massif de béton, sans pourtant être obligé de les réaliser, si le besoin de ne pas en obtenir se faisait sentir ultérieurement. Tous les matériaux et éléments nécessaires à l'obtention de réservations selon les méthodes traditionnelles sont donc supprimés. Seuls sont prévus un nombre suffisant de plaques à l'intérieur du futur massif de béton, ainsi qu'un nombre de tiges correspondant. Le coulage du béton s'en trouve facilité. Le fait de prévoir des réservations avant le coulage du béton constitue un handicap vis-à-vis du massif, lors de la phase de durcissement du béton. En effet, elle provoque la formation de tensions internes superficielles dans le massif de béton, ce qui se traduit par des fissures en regard desdites réservations, ceci étant dû en particulier au retrait important du béton en phase plastique et en phase durcie. De plus, le problème de l'étanchéité de ces réservations initiales est supprimé. On peut, avec le procédé selon l'invention, obtenir des réservations de grandes dimensions, tout en préservant une étanchéité satisfaisante. La réalisation d'un massif de fondation pour une machine tournante se trouve donc facilitée et moins onéreuse. La bonne exploitation de la machine en est donc améliorée. Dans le cas de carottage de gros diamètre et sur une grande longueur, on utilise un carottier "à tube allonge fileté mi-épaisseur". La tête du carottier 11 est soit équipée d'une couronne de diamant, soit équipée d'un sabot chargé par soudure électrique d'un abrasif. Le nombre de carottes n'est limité que par la possibilité de placer un nombre suffisant de tiges d'extraction 6 les unes à côté des autres, comme le montre la figure 7. La variante du procédé selon l'invention décrite en regard de la figure 8, permet de réaliser des carottages de grande longueur pour tout ouvrage de génie civil. La taille des réservations est définie par le fournisseur de la machine à sceller. De manière générale, les carottages ont un diamètre de 5 à 10 fois le diamètre de la pièce d'ancrage. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'espaces vides (12) aménagés dans un massif de béton (2), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - mise en place dans le volume du futur massif, lors de la mise en place d'un coffrage (3) de ce massif, de plaques (4) en un matériau différent du béton, de façon à créer des discontinuités partielles dans le massif de béton (2), et de tiges rigides (6), dont une première extrémité (8) se trouve dans une des plaques (4) et dont la deuxième extrémité (10) se trouve en dehors du volume du massif de béton (2) - coulage du béton dans le coffrage (3) ; - réalisation de carottages non débouchants, s'arrêtant chacun dans une des plaques (4), les carottages étant centres autour desdites tiges (6) ; et - extraction au moyen des tiges (6) dépassant du massif de béton (2), de carottes (14) ainsi obtenues, de façon à libérer les espaces vides (12) aménagés dans le massif de béton (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les phases supplémentaires suivantes - avant le coulage du béton, mise en place d'un tube de protection (22) à côté d'une première tige (6), pour qu'une première carotte (26) comporte un trou central (24) parallèle à cette première tige (6); - avant le coulage du béton, mise en place d'une deuxième tige (16) dans le tube de protection (22), ladite deuxième tige se prolongeant au-delà de la plaque (4) au niveau de laquelle aboutit la première extrémité (8) de la première tige (6), jusqu'à une deuxième plaque (18), au niveau de laquelle la deuxième tige (16) s'arrête ;; - après l'opération du premier carottage, réalisation d'un deuxième carottage centré autour de la deuxième tige (16) jusqu'à la deuxième plaque (18), et - extraction au moyen de la deuxième tige (16) d'une deuxième carotte (28), de manière à libérer un trou de grande profondeur. 3. Procédé de scellement de dispositifs mécaniques (30) à pièces tournantes sur un massif de fondation en béton (2), nécessitant La présence d'espaces vides (12) appelés réservations, ménagés dans Le massif de béton (2), en vue d'y placer et de sceller des pièces d'ancrage (32) desdits dispositifs mécaniques (30), et utilisant le procédé selon la revendication 1 suivi des étapes suivantes - insertion de pièces d'ancrage (32) dans Les réservations (12) ; - scellement des pièces d'ancrage (32) dans Leur réservation (12) ; et - fixation des dispositifs mécaniques (30) sur leurs pièces d'ancrage (32)