Brevet FR2671573A1 — publié le 19920717

Perfectionnements aux Procédés et disPositifs Pour éliminer l'eau d'exsudation des gaines de Précontrainte verticales. L'invention est relative aux procédés et dispositifs destinés à éliminer l'eau d'exsudation provenant du coulis de ciment injecté dans les gaines verticales ou sensiblement verticales contenant des armatures de précontrainte pour ouvrages en béton, eau qui se sépare dudit coulis lors de la prise de celui-ci et qui se rassemble dans la partie haute desdites gaines. Les armatures de précontrainte considérées sont généralement constituées par des câbles ou torons métalliques torsadés dont au moins les extrémités supérieures sont dénudées pour pouvoir être solidement serrées par des mors d'ancrage. Il faut bien entendu éviter un contact permanent entre l'eau et les portions dénudées de ces armatures pour écarter les risques de corrosion, notamment par la rouille. C'est là l'une des missions du coulis de ciment injecté dans les gaines et remplissant les espaces, de ces gaines, non occupés par les armatures : ce coulis forme en effet un revêtement protecteur pour les portions dénudées en question. L'injection du coulis ci-dessus est effectuée à l'état liquide dans les gaines, à partir de leurs bases et, lors de la prise de ce coulis, il se sépare en deux masses, l'une, durcie et relativement dense, et l'autre, liquide et plus légère, correspondant à l'eau initialement présente dans le coulis et qui se rassemble audessus de la masse solidifiée. Dans le cas où les armatures et leurs gaines sont verticales ou peu inclinées sur la verticale, la portion liquide se rassemble dans la partie supérieure de la gaine et, lorsque ces armatures gainées présentent une grande longueur -qui peut dépasser par exemple 20 ou même 100 mètres et plus, comme c'est le cas dans les structures de type "off shore" en béton- la longueur de la portion de chaque gaine qui est remplie d'eau à la fin de la prise du coulis peut atteindre plusieurs mètres. Plusieurs solutions ont été proposées pour évacuer cette eau et la remplacer par du coulis. Une solution intéressante a été décrite dans le brevet FRANCE de la demanderesse n 2 363 679. Selon cette solution, on prévoit au-dessus du bloc d'ancrage de l'extrémité supérieure de l'armature gainée considérée, .orientée verticalement, une cloche renversée communiquant avec un réservoir supérieur luimême relié par au moins une tubulure latérale à un point, de la gaine, disposé un peu plus haut que le niveau de séparation entre les deux phases solide et liquide du coulis à la fin de la séparation de l'eau d'exsudation, niveau qui est en général situé plus bas que l'extrémité inférieure rétrécie de la trompette contenant l'extrémité supérieure épanouie de l'armature et reliant verticalement au bloc d'ancrage l'extrémité supérieure de la gaine. Dans un tel cas, l'injection du coulis dans la gaine à partir de la base de celle-ci est effectuée jusqu'à ce que ce coulis déborde du réservoir. Puis, par gravité, à travers la tubulure latérale, le coulis vient remplacer l'eau d'exsudation qui se forme dans la portion supérieure de la gaine, et qui peut s'échapper vers le haut à travers le bloc d'ancrage. Cette solution donne généralement satisfaction. L'invention propose une variante de celle-ci qui présente certains avantages supplémentaires par rapport à elle, notamment en ce qui concerne la simplicité de la mise en oeuvre et l'efficacité du remplissage final en coulis des gaines considérées. A cet effet, les dispositifs d'élimination d'eau d'exsudation selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comportent un tronçon tubulaire, généralement destiné à raccorder l'extrémité supérieure de la gaine concernée à l'extrémité inférieure rétrécie de la trompette ci-dessus définie, tronçon comportant, d'une part, une première portion cylindrique de révolution propre à livrer passage à un tronçon de l'armature et, d'autre part, une seconde portion également cylindrique de révolution ou sensiblement telle, d'axe parallèle à celui de la première portion, mais excentrée par rapport à celle-ci, la seconde portion communiquant latéralement avec la première sur toute sa longueur, étant fermée à l'une de ses extrémités axiales et étant prolongée axialement à son autre extrémité axiale par un tube légèrement coudé suffisamment long pour déboucher à l'extérieur de l'ouvrage en béton à précontraindre, la longueur de la seconde portion étant suffisante pour que, après mise en place du tronçon considéré au-dessus de l'extrémité supérieure de la gaine et prise du coulis de ciment, le niveau de séparation entre les deux phases de ce coulis se trouve dans tous les cas situé à l'intérieur de cette seconde portion. Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la longueur de la seconde portion est comprise entre 1 et 3 mètres, - la longueur développée du tube légèrement coudé est comprise entre 1 et 2 mètres, - la plus grande partie du tube légèrement coudé est fabriquée indépendamment du tronçon tubulaire et est ensuite raccordée de façon étanche à l'extrémité supérieure de la seconde portion de ce tronçon, - un tuyau souple débouchant à l'extérieur du tube est plongé dans l'ensemble constitué par ce tube et par au moins une partie de la seconde portion du tronçon tubulaire considéré, - la section droite du tronçon tubulaire est délimitée extérieurement par deux cercles sécants, - la section droite du tronçon tubulaire est délimitée extérieurement par deux demi-cercles raccordés l'un à l'autre par deux tronçons rectilignes parallèles, - la section droite du tronçon tubulaire est délimitée extérieurement par un cercle dont la projection axiale est tangente intérieurement au cercle délimitant la première portion, - la section droite du tronçon tubulaire est délimitée extérieurement par un cercle dont la projection axiale entoure le cercle définissant la première portion et est concentrique à celui-ci. Pour ce qui est du procédé d'élimination d'eau d'exsudation, on procède de préférence à la succession des étapes suivantes - le tronçon tubulaire étant raccordé au-dessus de l'extrémité supérieure de la gaine et l'armature étant mise en place dans l'ensemble gaine-tronçon et mise sous tension, on injecte un coulis de ciment dans ladite gaine à partir de sa base, jusqu'au débordement de ce coulis hors de la cloche qui coiffe le bloc d'ancrage supérieur, - puis on laisse prendre le coulis, ce qui rassemble l'eau d'exsudation au-dessus d'un niveau de séparation avec la masse durcie, niveau qui se trouve à l'intérieur de la seconde portion cylindrique du tronçon tubulaire définie ci-dessus, - puis, le tuyau souple étant mis en place avec son extrémité inférieure juste au-dessus dudit niveau, on expulse l'eau d'exsudation à travers ce tuyau, notamment par application d'air comprimé dans la cloche cidessus, - après quoi, on introduit à nouveau du coulis de ciment à travers le tuyau jusqu'au débordement de ce coulis en dehors de la cloche. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent schématiquement un dispositif d'élimination d'eau d'exsudation établi selon 1 invention, respectivement lors de deux phases successives du procédé mis en oeuvre pour assurer cette élimination. Les figures 3 à 6 montrent respectivement quatre formes de section transversale envisageables selon l'invention pour le composant essentiel du dispositif cidessus. D'une façon connue en soi, un ouvrage en béton 1 de grande hauteur, tel qu'un caisson de réacteur nucléaire ou qu'un silo, est armé par des armatures 2 composées chacune de plusieurs torons 3 qui sont logés côte à côté dans des gaines 4 orientées verticalement ou tout au moins selon une direction inclinée sur l'horizontal. L'extrémité supérieure épanouie de chaque armature est logée dans une trompette 5 ou manchon tronconique qui est raccordée à l'extrémité supérieure de la gaine correspondante et les extrémités supérieures des torons 3 sont ancrées individuellement dans un bloc 6, qu'elles traversent, à laide de mors appropriés 7. Le bloc 6 prend lui-même appui sur l'ouvrage 1 par l'intermédiaire d'un siège annulaire, généralement métallique (non représenté) et est coiffé par une cloche 8 reposant également sur ledit ouvrage de façon étanche et communiquant avec l'extérieur à travers un raccord supérieur 9. Selon l'invention, on interpose verticalement, entre l'extrémité supérieure 31 de la gaine 3 et l'extrémité inférieure rétrécie 51 de la trompette 5, un tronçon tubulaire 10 défini comme suit. Ce tronçon 10 comprend - une première portion Il cylindrique de révolution propre à livrer passage à un tronçon de l'armature 2 - une seconde portion 12 également cylindrique de révolution et d'axe parallèle à celui de la première portion, excentrée par rapport à la première portion, plus courte que celle-ci et communiquant latéralement avec elle sur toute sa longueur, l'extrémité inférieure 121 de ladite seconde portion étant obturée, - et un tube légèrement coudé 13 prolongeant axialement vers le haut l'autre extrémité de la seconde portion et débouchant à l'extérieur de l'ouvrage 1. Comme visible sur la figure 1, la première portion il déborde axialement de part et d'autre par rapport à la seconde portion 12 et ses deux extrémités débordantes, constituant respectivement deux embouts 111 et 112! sont raccordées par emmanchement jointif sur les extrémités adjacentes 31 et 5 de la gaine 3 et de la trompette 5. La longueur axiale de la seconde portion 12 est suffisante pour que le niveau où se forme la surface de séparation finale S entre les deux phases liquide et solide du coulis 14 -dont il sera parlé plus loin- à la fin de sa prise soit toujours situé dans cette seconde portion. Cette longueur est généralement comprise entre 1 et 3 mètres. Comme dit plus haut, la longueur développée du tube 13 est suffisante pour que son extrémité supérieure débouche à l'extérieur de l'ouvrage 1 : cette longueur est généralement comprise entre 1 et 2 mètres. Pour faciliter le transport du tronçon ou "pot" 10, il peut être avantageux de fabriquer séparément une pièce tubulaire correspondant à au moins la plus grande partie du tube légèrement coudé 13, l'extrémité inférieure de ladite pièce étant elle-même emmanchée de façon étanche sur place dans un raccord complémentaire prévu à l'extrémité supérieure de la seconde portion 12. Cette pièce peut être elle-même - soit légèrement coudée à sa base, l'axe du raccord ci-dessus étant alors disposé axialement (en A, figure 1) dans le prolongement de la seconde portion 12, - soit rectiligne, le raccord ayant alors lui-même son axe incliné sur celui du second tronçon 12 et terminant (en B, figure 1) un embout coudé faisant partie de ce second tronçon. Un tuyau souple 15 -dont le rôle sera précisé plus loin- est introduit dans le tube 13 et dans son prolongement inférieur que constitue la partie, de la seconde portion 12, comprise au-dessus de la surface S. Comme il résulte de ce qui a été exposé cidessus, la section transversale du tronçon 10 comprend au minimum - un premier cercle C délimitant le premier tronçon 11 et propre donc à entourer avec un léger jeu radial l'armature 2, - et un second cercle E propre à délimiter la seconde portion excentrée 12 et entourant également avec jeu le tuyau 15. Dans le cas illustré sur les figures 1 à 3, c'est cette solution qui a été retenue pour la directrice véritable du tronçon tubulaire 10 considéré, cette directrice étant donc directement constituée par les deux cercles sécants C et E. Cette solution permet certes une économie de matière, mais elle n'est pas la plus facile à fabriquer et c'est pourquoi l'on peut également envisager d'autres formules telles que celles illustrées sur les figures 4 à6: - dans la solution de la figure 4, la direc trice du tronçon tubulaire 10 comprend, d'une part, une moitié du cercle C ci-dessus et elle est complétée par un deuxième demi-cercle A de même diamètre que le premier, enveloppant le cercle E et raccordé audit premier demi-cercle par deux tronçons rectilignes parallèles M et N, - dans la solution de la figure 5., le tronçon tubulaire 10 est de révolution et délimité par un cercle B qui enveloppe à la fois les deux cercles C et E, tangents intérieurement à lui ; cette variante consomme certes plus de matériau que les précédentes, mais elle permet d'utiliser des articles tubulaires généralement disponibles dans le commerce - il en est de même de la solution de la figure 6 : dans celle-ci, le tronçon tubulaire 10 est encore de révolution, mais, cette fois-ci, le cercle D définissant la directrice de ce tronçon est coaxial au cercle C cette dernière solution consomme encore plus de matière que les précédentes, mais facilite les raccordements aux extrémités axiales. La mise en oeuvre du dispositif d'élimination d'eau d'exsudation ci-dessus décrit est la suivante. Dans un premier temps, après mise sous tension de l'armature 2 et mise en place de la cloche 8 sur le bloc 6, on injecte le coulis 14 dans la gaine 4 à partir de sa base jusqu'à ce que ledit coulis déborde en dehors de la cloche 8, à travers le raccord 9, la communication entre le dessous et le dessus du bloc d'ancrage 6 étant effectuée à travers au moins un passage 16 évidé dans le ce bloc ou à proximité de celui-ci. On laisse ensuite reposer l'ensemble pour permettre la prise du coulis 14. Celle-ci se traduit par la formation d'une masse durcie qui occupe la plus grande partie de la gaine 4, partie qui s'étend sur pratiquement la totalité de la longueur de cette gaine à l'exception de son extrémité supérieure, et l'eau d'exsudation séparée de cette masse solide vient se rassembler dans ladite extrémité supérieure, au-dessus de la surface de séparation S qui est localisée à l'intérieur de la portion 12 du tronçon 10. On met alors en place le tuyau 15 de façon telle que son extrémité inférieure vienne buter contre la surface S. Puis on expulse l'eau contenue au-dessus de cette surface à travers le tuyau 15, notamment en appliquant dans la cloche 8, à travers le raccord 9, une pression d'air schématisée par la flèche F. Lorsque toute l'eau d'exsudation a été ainsi expulsée, on introduit dans l'espace ainsi évacué une masse complémentaire de coulis 17 à travers le tuyau 15 (flèche G). Du fait que ce tuyau débouche à proximite de la surface S, on obtient, comme il est habituellement recommandé, une injection ascendante du coulis dans le volume qu'il est destiné à remplir. Cette injection est effectuée jusqu'à ce que l'on observe à nouveau un débordement à travers le raccord 9. On laisse alors le tout au repos. L'eau d'exsudation correspondant à la prise de ce coulis complémentaire 17 est alors recueillie dans la cloche 8, dont le volume a été préalablement déterminé de façon telle qu'en fin de prise la totalité du bloc d'ancrage et des extrémités de torons qui débordent vers le haut au-dessus de celui-ci soit recouverte par le coulis finalement durci. Le tuyau 15 peut être laissé sur place. Selon une variante avantageuse, il peut être dégagé progressivement au fur et à mesure de l'injection du coulis1 qui commence bien entendu par remplir les portions inférieures de l'espace préalablement vidé de son eau. En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif d'élimination d'eau d'exsudation dont la constitution et la mise en oeuvre résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente un certain nombre d'avantages par rapport à ceux antérieurement connus, en particulier en ce qui concerne la simplicité de la mise en oeuvre et l'efficacité de l'élimination d'eau d'exsudation qu'il rend possible. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour éliminer l'eau d'exsudation provenant du coulis de ciment (14) injecté dans une gaine verticale ou sensiblement verticale (4) contenant une armature de précontrainte (2) pour ouvrage en béton (1), caractérisé en ce qu il comporte un tronçon tubulaire (10), généralement destiné à raccorder l'extrémité supérieure de la gaine concernée (4) à l'extrémité inférieure rétrécie d'une trompette (5) raccordant elle-même ce tronçon à un bloc d'ancrage supérieur (6), tronçon comportant, d'une part, une première portion cylindrique de révolution (11) propre à livrer passage à un tronçon de l'armature et, d'autre part, une seconde portion également cylindrique de révolution ou sensiblement telle (12), d'axe parallèle à celui de la première portion, mais excentrée par rapport à celle-ci, la seconde portion communiquant latéralement avec la première sur toute sa longueur, étant fermée à l'une de ses extrémités axiales (121) et étant prolongée axialement à son autre extrémité axiale par un tube légèrement coudé (13) suffisamment long pour déboucher à l'extérieur de l'ouvrage en béton à précontraindre (1), la longueur de la seconde portion étant suffisante pour que, après mise en place du tronçon considéré (10) au-dessus de l'extrémité supérieure de la gaine (4) et prise du coulis de ciment (14), le niveau de séparation (S) entre les deux phases de ce coulis se trouve dans tous les cas situé à l'intérieur de cette seconde portion. 2. Dispositif d'élimination selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la seconde portion (12) est comprise entre 1 et 3 mètres. 3. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur développée du tube légèrement coudé (13) est comprise entre 1 et 2 mètres. 4. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la plus grande partie du tube légèrement coudé (13) est fabriquée indépendamment du tronçon tubulaire (10) et est ensuite raccordée de façon étanche à l'extrémité supérieure (A,B) de la seconde portion (12) de ce tron çon. 5. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'un tuyau souple (15) débouchant à l'extérieur du tube (13) est plongé dans l'ensemble constitué par ce tube et par au moins une partie de la seconde portion (12) du tronçon tubulaire considéré (10). 6. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section droite du tronçon tubulaire (10) est délimitée extérieurement par deux cercles sécants (C,E). 7. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section droite du tronçon tubulaire (10) est délimitée extérieurement par deux demi-cercles (C,A) raccordés l'un à l'autre par deux tronçons rectilignes parallèles (M1N). 8. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section droite du tronçon tubulaire (10) est délimitée extérieurement par un cercle (B) dont la projection axiale est tangente intérieurement au cercle (C) délimitant la première portion (11). 9. Dispositif d'élimination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section droite du tronçon tubulaire (10) est délimitée extérieurement par un cercle (D) dont la projection axiale entoure le cercle (C) définissant la première portion (11) et est concentrique à celui-ci. 10. Procédé d'élimination d'eau d'exsudation mettant en oeuvre un dispositif selon au moins la revendication 5, caractérisé en ce que l'on procède à la succession des étapes suivantes : le tronçon tubulaire (10) étant raccordé au-dessus de l'extrémité supérieure de la gaine (4) et l'armature (2) étant mise en place dans l'ensemble gaine-tronçon et mise sous tension, on injecte un coulis de ciment (14) dans ladite gaine à partir de sa base, jusqu'au débordement de ce coulis hors d'une cloche (8) qui coiffe un bloc d'ancrage supérieur (6), puis on laisse prendre le coulis, ce qui rassemble l'eau d'exsudation au-dessus d'un niveau de séparation (S) avec la masse durcie, niveau qui se trouve à l'intérieur de la seconde portion cylindrique (12) du tronçon tubulaire définie ci-dessus, puis, le tuyau souple (15) étant mis en place avec son extrémité inférieure juste au-dessus dudit niveau, on expulse l'eau d'exsudation à travers ce tuyau, notamment par application d'air comprimé dans la cloche (8), après quoi on introduit à nouveau du coulis de ciment (17) à travers le tuyau jusqu'au débordement de ce coulis en dehors de la cloche (8).