Brevet FR2661928A2 — publié le 19911115

FR 2661928 A2 19911115 FR 9005988 A 19900514 Le présent certificat d'addition au brevet principal n 87.05435 concerne un complexe d'étanchéité d'ouvrage d'art routier ainsi qu'un procédé pour sa mise en oeuvre. Plusieurs techniques permettent de réaliser l'étanchéité d'ouvrages d'art routier. Parmi celles-ci, on peut citer le répandage d'asphalte et le répandage d'un film mince, par exemple de type brai époxy, adhérant au tablier en béton de l'ouvrage d'art. L'utilisation de membranes préfabriquées permet aussi de réaliser un dispositif étanche. Ces matériaux ont en commun des rendements assez faibles. De plus, ils sont sensibles, lors de leur mise en oeuvre, aux variations atmosphériques. La réalisation de l'étanchéité d'un ouvrage d'art classique, un pont par exemple, à l'aide d'une de ces techniques est relativement longue à exécuter, et retarde ainsi la mise en service de l'ouvrage. De plus, ces techniques ne permettent pas toujours d'utiliser du matériel classique routier, tel que des répandeuses, et font appel à du matériel complémentaire ainsi qu'à une main d'oeuvre importante. Une solution a été apportée par l'invention décrite dans la demande de brevet français n" 87 05435. Elle concerne un complexe d'étanchéité d'ouvrage d'art routier principalement destiné à recevoir une couche de roulement, caractérisé en ce qu'il comporte - une couche inférieure d'enrobé à chaud constituée d'un mortier comportant environ ll à environ 16% de granulat de diamètre inférieur à 80 go et d'environ 8,5 à environ 10,5% d'un liant bitumineux à base d'élastomères, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au granulat sec, - une couche intermédiaire constituée d'un bitume riche en élastomères. Un inconvénient de ce type de complexe d'étanchéité est que, lors de la pose du premier tapis d'enrobé à chaud (constituant la couche de roulement) sur la couche intermédiaire bitumineuse, même sablée, celle-ci se met en fusion et percole de bas en haut à la base de ce tapis, si bien que son épaisseur diminue fortement jusqu'à disparaître quasi totale ment si la température de l'enrobé est excessive. La capacité à éviter la propagation des fissures ascendantes ou descendantes se trouve alors considérablement amoindrie, car un tapis d'enrobé, même fortement enrichi en liant bitumineux à sa base, est à l'évidence moins déformable qu'une couche de liant pur. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient et à améliorer l'étanchéité du complexe du brevet 87 05435, ce qui est particulièrement utile pour les ouvrages d'art soumis à des contraintes thermiques importantes, notamment pour les ouvrages d'art en haute montagne. Le complexe d'étanchéïté d'ouvrage d'art routier selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte - une couche inférieure d'enrobé à chaud comportant, pour 100 parties de granulat, d'environ 8,5 à environ 10,5% d'un liant bitumineux contenant des élastomères, environ ll à environ 16% en poids du granulat ayant un diamètre inférieur à 80 pm. - une couche intermédiaire constituée essentiellement par un liant bitumineux - une couche supérieure d'enrobé coulé à froid. La couche supérieure d'enrobé coulé à froid est constituée par un liant bitumineux en émulsion et un granulat dont la dimension maximale des particules reste inférieure à environ 10 mm. Pour 100 parties en poids de granulat, l'enrobé coulé à froid de la couche supérieure contient d'environ 6 à environ 20 parties de liant résiduel. Le granulat de la couche supérieure d'enrobé coulé à froid est de préférence un sable concassé. La couche supérieure d'enrobé coulé à froid constitue un écran thermique empêchant toute remontée du liant bitumineux de la couche intermédiaire, dans le premier tapis d'enrobé à chaud appliqué sur le complexe. La couche supérieure d'enrobé coulé à froid peut se présenter sous forme d'une mono-couche, ou d'une bicouche. Pour une monocouche, le granulat est de préférence un concassé continu 0/6 ou 0/10. Pour une bicouche, on utilise de préférence un sable continu 0/4 ou 0/6, ou un sable discontinu 0/6. Lorsque la couche supérieure d'enrobé coulé à froid forme la couche de roulement, on utilise de préférence une granulométrie discontinue 0/6 ou 0/10, ou encore une granulométrie continue 0/10. L'épaisseur de la couche d'enrobé coulé à froid est avantageusement comprise entre 3 et 12 mm. Elle est essentiellement fonction de la granulométrie du sable. Ainsi, pour un sable 0/2, l'épaisseur est de l'ordre de 3 à 5 mm ; pour un sable 0/4, elle est de 5 à 7 mm; pour un sable 0/6, elle est de 7 à 10 mm. Une charge peut éventuellement compléter la granulométrie des granulats comme par exemple une poudre de roche broyée, de préférence calcaire, du ciment, des fibres de roche naturelle ou artificielle, ou encore des fibres organiques. La teneur en charge est inférieure à 10 % en poids par rapport au granulat. Le liant bitumineux de la couche supérieure d'enrobé coulé à froid contient essentiellement un bitume. Le bitume peut être choisi parmi les bitumes purs, de préférence parmi les bitumes de grades 60/70 et 80/100. Le bitume utilisé peut également être un bitume modifié par addition de copolymères thermoplastiques, soit par mélange direct à chaud de bitume pur et de copolymères, soit par mélange indirect à froid d'émulsion de bitume pur et de dispersion aqueuse de copolymères au moment de la fabrication de l'enrobé à couler. De préférence, on utilisera des copolymères éthylène vinyle acétate (EVA) ou styrène butadiène styrène triséquencé (SBS) ou éthylène méthacrylate (EMA). Mais on pourra également utiliser les copolymères styrène butadiène rubber biséquencé (SBR) et les copolymères acryliques ainsi que divers mélanges de ces copolymères.La teneur en copolymère est au plus égale à environ 5 % en poids. L'addition de tels copolymères a pour effet un moindre rejet à la mise en service, une meilleure liaison liant-granulat, une résistance à la saumure accrue, une réduction de la sensibilité à la chaleur et au froid, une plus grande cohésion ainsi qu'une meilleure aptitude à la déformation. Dans une variante de l'invention, le liant bitumineux de la couche supérieure d'enrobé coulé à froid contient en outre des fibres synthétiques. Les fibres utilisées sont des fibres organiques de synthèse ultrafines (quelques décitex) et relativement longues (4 à 8 mm). Elles sont choisies en fonction du module élastique du matériau dont elles sont constituées, afin d'obtenir un enrobé fibreux dont la déformabilité est compatible avec celle du support sur lequel il sera appliqué. Les fibres à faible module seront utilisées pour les ouvrages les plus déformables. La proportion de fibres est avantageusement comprise entre 0,05 et 3 % en poids. Cette proportion peut être très faible, mais compte-tenu de l'extrême finesse de ces fibres, leur nombre au mètre carré d'enrobé coulé est considérable, de même que la longueur du réseau qu'elles constituent. L'addition de fibres au liant bitumineux est particulièrement souhaitable lorsque ce liant contient un granulat dont la granulométrie est discontinue. Le granulat de la couche inférieure d'enrobé à chaud peut être constitué par exemple par un mélange de sable concassé ou broyé de granulométrie 0-2, de sable roulé de granulométrie 0-2 à 0-4, et de sable concassé de granulométrie 2-4. On peut utiliser un mortier de granulométrie 0-2 ou une micrograve de granulométrie 0-6. Le liant bitumineux utilisé pour la couche inférieure d'enrobé à chaud peut être choisi parmi les liants bitumineux décrits ci-dessus pour la couche supérieure d'enrobé coulé à froid. On utilise de préférence d'environ 8 à environ 11 parties en poids de liant, pour 100 parties en poids de granulat. L'épaisseur de la couche inférieure d'enrobé à chaud sera de préférence comprise entre environ 2 et environ 4 cm. Cette première couche permet de réaliser le reprofilage de l'ouvrage à recouvrir et d'assurer une première étanchéité. Un mortier du type décrit plus haut possède une compacité de 96 à 98%. Des essais de perméabilité ont été réalisés à l'aide d'un perméamètre EDF. Le coefficient est inférieur 10-12 mètres/seconde. Cette couche est donc étanche. Le liant bitumineux de la couche intermédiaire contient essentiellement un bitume. Le bitume peut être choisi parmi les bitumes purs, de préférence parmi les bitumes de grade dur, par exemple de grade 40/50 ou 20/30 ou 10/20. Le bitume peut avantageusement être un bitume modifié par addition d'un composé macromoléculaire, par exemple un copolymère éthylèneacétate de vinyle (EVA) ou un copolymère styrène-butadiènestyrène (SBS). Mais on pourra également utiliser les copolymères styrène butadiène rubber biséquencé (SBR) et les copolymères acryliques ainsi que divers mélanges de ces copolymères. La teneur maximale en copolymère est imposée par la viscosité limite du bitume modifié jusqu'à laquelle il s'écoule par une rampe d'épandage chauffante et calorifugée tout en restant à une température inférieure à la température de dégradation du copolymère. Le liant bitumineux de la couche intermédiaire du complexe peut comporter en outre, une résine dans des proportions allant d'environ 1 à environ 10% en poids. Des résines particulièrement préférées sont des résines terpéniques. L'épaisseur de la membrane bitumineuse est avantageusement comprise entre 1 et 5 mm, ce qui correspond approximativement à 1 à 5 kg/m2 de liant. La membrane bitumineuse peut être avantageusement revêtue, de manière classique, lors d'une opération de sablage, par de fines particules, par exemple par de 1 l'ardoisine ou par du sable de grèsage. La présente invention concerne aussi un procédé de revêtement routier étanche de tablier d'ouvrage d'art, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes a) on répand directement sur le tablier de l'ouvrage d'art, un vernis d'imprégnation à froid, ou une couche d'accrochage à l'émulsion spéciale de bitume-élastomère, b) on répand successivement la couche inférieure puis la couche intermédiaire du complexe d'étanchéité conforme à la présente invention, c) on réalise éventuellement un sablage de la surface dudit complexe, d) on répand une couche d'enrobé coulé à froid. Selon une caractéristique particulière, à la suite de l'étape a) - on réalise l'étanchéité des bordures et autres relevés dudit ouvrage d'art en plaçant un matériau du type classique, pré fabriqué, contre lesdites bordures, en retombées, ou en péné tration, - on répand ladite couche inférieure du complexe d'étanchéïté en ménageant un retrait par rapport auxdites bordures, - on comble l'espace ainsi créé lors de l'application de ladite couche intermédiaire. L'emploi d'élastomères permet de conférer au complexe une meilleure cohésion, une meilleure élasticité ainsi qu'une bonne adhésivité sur le support. De plus, le fait d'utiliser les mêmes élastomères dans au moins deux couches sur trois permet de limiter le nombre de matières premières et de cette façon de faciliter l'exécution du complexe. Les exemples suivants illustrent de manière non limitative les trois couches du complexe d'étanchéïte selon l'invention. EXEMPLE 1 Composition pour la couche supérieure d'enrobé coulé à froid. On a utilisé comme liant bitumineux, le Mobilplast QR commercialisé par le demandeur, contenant 95% en poids de bitume 80/100 émulsionable, et 5% en poids d'un copolymère EVA. On a préparé une émulsion ayant la composition suivante, exprimée en kg liant Mobilplast QR 600 agent émulsifiant 9 HCl (d-1,19) 2,15 Eau 400 Les caractéristiques de cette émulsion sont les suivantes: - pH 2 à 3,5 - viscosité Engler 2 à 6 degrés - refus sur tamis de - 0,630 mm - 0,160 mm - indice de rupture LCPC > 160 - diamètre médian 2 à 4 jVm - sédimentation à 7 jours La composition destinée à former la couche d'enrobé coulé à froid a été préparée en malaxant le mélange suivant, dans lequel les proportions sont exprimées en parties en poids - mélange minéral 100 parties - sable concassé 0/2 mm 99% en poids - ciment CPA 55 1% - eau de mouillage 7,5 - émulsion à 60% 25 - dope pur 0,2 - fibres polyester 0,2 - liant résiduel 15 EXEMPLE 2 Composition pour la couche supérieure d'enrobé coulé à froid. On a utilisé l'émulsion préparée à l'exemple 1 et on a préparé la composition suivante, de la même manière que dans l'exemple 1 - mélange minéral 100 parties - sable concassé 2/4 mm 34% en poids - sable concassé 0/2 mm 65% - CPA 55 1% - eau de mouillage 8 - émulsion à 60% 20 - dope pur 0,2 - fibres polyester 0,2 - liant résiduel 12 EXEMPLE 3 Composition pour la couche bitumineuse intermédiaire bitume 20/30 environ 80 % (en poids) copolymère EVA dope 0,02 à 0,05 % (en poids) EXEMPLE 4 Autre composition pour la couche supérieure d'enrobé coulé à froid On a utilisé comme liant bitumineux, le Mobilplast commercialisé par le demandeur, contenant 97% en poids de bitume 80/100 émulsionable, et 3% en poids d'un copolymère EVA. On a préparé une émulsion ayant la composition suivante, exprimée en kg liant Mobilplast i 600 agent émulsifiant 9 HC1 (d-1,19) 2,15 Eau 400 La composition destinée à former la couche d'enrobé coulé à froid a été préparée en malaxant le mélange suivant, dans lequel les proportions sont exprimées en parties en poids - mélange minéral 100 parties - concassé 0/6 mm 99 % en poids - ciment CPA 55 1 % - eau de mouillage 6,5 - émulsion à 60% 13 - dope pur 0,2 - fibres polyester 0,2 - liant résiduel 7 EXEMPLE 5 Composition pour la couche inférieure d'enrobé à chaud Elle a été préparée en malaxant le mélange suivant, dans lequel les proportions sont exprimées en parties en poids - mélange minéral 100 parties - sable concassé 2/4 mm 25% en poids - sable concassé 0/2 mm 55,5% - sable roulé 0/4 mm 15% - filler d'apport 4,5% - liant 9,6 parties Le liant est lui-même constitué comme suit - bitume 80/100 environ 90% - copolymère EVA - dope 0,02 à 0,05% EXEMPLE 6 Composition pour la couche inférieure d'enrobé à chaud La composition destinée à former la couche inférieure d'enrobé à chaud a été préparée en malaxant le mélange suivant, dans lequel les proportions sont exprimées en partie en poids - mélange minéral 100 parties - sable concassé 2/4 15% en poids - sable concassé 0/2 70% - sable roulé 0/5 15% - liant 9,7 parties Le liant est lui-même composé de - bitume 80/100 environ 90% en poids - copolymère EVA 10% - dope 0,02 à 0,05% REVENDICATIONS 1. Complexe d'étanchéïte d'ouvrage d'art routier, selon la revendication 1 du brevet n" 87.05435, caractérisé en ce qu'il comporte: - une couche inférieure d'enrobé à chaud, constitué par un liant bitumineux et un granulat, le liant bitumineux représentant d'environ 8,5 à environ 10,5 parties en poids pour 100 parties en poids de granulat, - une couche intermédiaire constituée essentiellement par un liant bitumineux, - une couche supérieure d'enrobé coulé à froid. 2. Complexe d'étanchéïte selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enrobé coulé à froid de la couche supérieure est constitué par un liant bitumineux en émulsion et un granulat dont la dimension maximale des particules est inférieure à environ 10 mm. 3. Complexe d'étanchéïté selon la revendication 2, carac térisé en ce que le granulat de la couche supérieure est choisi parmi les sables concassés. 4. Complexe d'étanchéïté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enrobé coulé à froid de la couche supérieure contient d'environ 6 à environ 20 parties en poids de liant résiduel pour 100 parties en poids de granulat. 5. Complexe d'étanchéïte selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que environ 11 à environ 16 % en poids du granulat de la couche inférieure présente un diamètre inférieur à 80thym. 6. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liant bitumineux de l'enrobé coulé à froid de la couche inférieure et/ou de la couche supérieure contient essentiellement un bitume pur. 7. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liant bitumineux de l'enrobé coulé à froid de la couche inférieure et/ou de la couche supérieure contient essentiellement un bitume modifié par addition de copolymères thermoplastiques. 8. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liant bitumineux de l'enrobé coulé à froid de la couche inférieure et/ou de la couche supérieure contient en outre des fibres organiques de synthèse. 9. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le liant bitumineux de la couche intermédiaire contient essentiellement un bitume pur. 10. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le liant bitumineux de la couche intermédiaire contient essentiellement un bitume modifié par addition de copolymères thermoplatiques. 11. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le liant bitumineux de la couche intermédiaire contient de 1 à 10 % en poids d'une résine. 12. Complexe d'étanchéïte selon la revendication 11, caractérisé en ce que la résine est une résine terpénique.