Brevet FR2671094A1 — publié le 19920703

L f innovation du procéda selon 1 f invention est constituée par lfe;ploi de nystênes époxydes solubles b l'eau, combiné â des pigments spécifiques pour obtenir un revêtement sur béton résistant aux corrosions acides des gaz d'échappements concentrés en tunnels et par la coasposition du produit pour la sise en oeuvre du procédé de traitement 1. PROBLEHES POSES PAR LES lllNDES EN PHASE D 'EXPLOITATION On recense principalement quatre grands types de problèmes posés par les tunnels en phase d'exploitation. 1.1. Problèmes rencontrés par l'automobiliste Afin de mieux comprendre les problèmes auxquels doit faire face l'automobiliste qui transite dans un tunnel, on doit séparer les trois phases principales du parcours. A. L'entrée dans le tunnel Il y a tout d'abord la sensation de trou noir. Elle est ressentie par l'automobiliste lorsqu'il est encore a une certaine distance de l'entrée, alors qu'il a dans son champ visuel une partie centrale très sombre. Cette sensation se confirme lorsqu'il commence a pénétrer dans le tunnel. Ce phénomène est encore plus marqué en période diurne ou le contraste lumineux entre l'intérieur et l'extérieur est plus important. A cela, s'ajoutent la sensation de confinement et la perte d'horizontalité qui désorientent totalement le conducteur, et ceci malgré de puissants éclairages, car il y a réduction de la vision périphérique et une confusion entre la limite latérale de la chaussée et les piédroits du tunnel. B. L'intérieur du tunnel Le phénomène de confusion entre la limite latérale de la chaussée et les piédroits, ainsi que celui de confinement persistent. De plus, l'automobiliste cherche à connaître la direction du tunnel : ligne droite ? courbe à gauche ou à droite ? forte courbure ou faible courbure ? C. Sortie du tunnel Par opposition au phénomène trou noir perçu à l'entrée, on peut définir un phénomène trou blanc. En effet, le conducteur qui s'est accoutumé au milieu sombre et ceci d'autant plus que le tunnel est long, va se trouver ébloui à la sortie, car mal préparé à un milieu devenu brusquement clair. Ainsi que pour le trou noir, il en va de même pour le trou blanc, à savoir que le phénomène est encore plus accentué en période diurne qu'en période nocturne. C'est cet ensemble de phénomènes qui a été traité en adoptant une démarche inverse a celle venant naturellement à l'esprit, et qui aurait consisté à éclairer le plus possible l'intérieur du tunnel. Ainsi qu'il est expliqué plus avant, la solution a été trouvée en s'attachant a mettre en évidence les éléments nécessaires au conducteur pour lui faire découvrir par anticipation la géométrie du tunnel. 1.2 Problèmes d'étanchéité En phase d'exploitation, les venues d'eau sont nuisibles a plus d'un titre. Les ruissellements sur les parois détériorent l'ouvrage en altérant son aspect et provoquent un vieillissement accéléré de celui-ci. Un milieu confiné et humide est un facteur de dégradation rapide pour tous les réseaux électriques de sécurité et d'éclairage, mais aussi pour l'ensemble de la signalisation routière. Enfin, le personnel attaché a l'entretien de l'ouvrage est appelé a travailler dans des conditions d 'inconfort considérable. 1.3 Problemes d'entretien et de détérioration de l'ouvrage Les parois des tunnels sont soumises à des agressions nombreuses durant la période d'exploitation Agressions mécaniques par frottement de véhicules a la base des piédroits en cas d'accident ; Agressions chimiques : - lavages répétés sous pression d'eau avec des solutions détergentes, - corrosions dues aux gaz d'échappement qui s'accumulent dans l'ouvrage et qui ont un caractère nettement acide (C02 S02) ou hydrocarbures (vapeurs d'essence), - produits de déverglaçage. Tous ces facteurs de détérioration nécessitent un entretien ainsi que des mesures préventives efficaces. 2. CONTRIBUTIONS A L'AHELIORATION DE L'INTRADOS DES TVM?ELS 2.1. Contribution a la sécurité S'agissant de mettre en évidence les éléments nécessaires au conducteur pour lui faire découvrir par anticipation, la géométrie du tunnel tout en laissant dans 1 'ombre ou en dissimulant ceux inutiles, les solutions suivantes sont appliquées. Tout d'abord, il faut essayer d'abaisser les luminances d'ambiance extérieures en masquant a l'aide de végétation ou de revêtement sombre, les environnements du tunnel. Par une peinture appliquée sur la section de l'anneau de béton du tunnel, on va délimiter clairement a l'automobiliste qui aborde le souterrain le pourtour et la dimension de l'ouvrage. Ainsi, bien avant d'arriver dans le tunnel, l'usager pourra identifier la présence de celui-ci et ses contours. L'intérieur du tunnel sera également peint de façon a créer un guidage optique. Celui-ci se propose de renforcer la perception visuelle des piédroits en les différenciant de la chaussée gracie a un revêtement clair qui augmente le contraste et la luminosité sans pour autant éblouir. On utilise également l'effet paroi (qui, dans ce cas, est concave) en délimitant des surfaces dont les écarts de luminance sont les plus grands possibles. Les surfaces sont constituées de bandes colorées inclinées dans le sens du parcours de 25 degrés par rapport au plan de roulement, ceci afin d'obtenir un balisage précis permettant d'apprécier, avant l'entrée en souterrain, la courbure du tracé. De plus, il est vérifié que ces bandes ont, par leur dynamisme, un effet psychologique positif pour l'usager qui pénètre dans un espace confiné. Le conducteur a alors une grande sensation de confort et parcourt ainsi le tunnel en toute sécurité. A l'intérieur du tunnel, plusieurs artifices sont possibles pour améliorer le guidage, même avec un niveau d'éclairement assez bas. I1 sera utilisé un balisage ponctuel de la paroi concave et linéaire se trouvant du côté du plus grand rayon de courbure. En fin de tunnel, les bandes colorées s'étageront sur un dégradé de couleurs tendant vers une teinte claire et uniforme d'ou les stries seront désormais absentes. Ainsi on aura un revêtement uni et très lumineux qui préparera le conducteur a la transition vers un milieu clair en supprimant le phénomène de trou blanc. I1 est d'autre part souhaitable que la voûte du tunnel soit sombre sur toute sa longueur afin que la perception du guidage dynamique que l'on crée latéralement soit maximum et ne soit pas perturbée par une zone claire sans intérêt pour l'orientation de l'automobiliste dans le souterrain. On comprend aisément qu'avec de tels traitements appliqués au tunnel, le parcours de celui-ci par un automobiliste se àit dans un confort maximum et dans des conditions de sécurité améliorées.De la sorte, la prise en compte de la perception visuelle de l'automobiliste en mouvement ainsi que du tracé du tunnel dans le concept de guidage optique permettent d'atteindre le but recherché : faire découvrir par anticipation la géométrie du tunnel. 2.2. Contribution a l'étanchéité Dans les ouvrages de la dernière génération dont l'extrados des anneaux de béton comporte un film de chlorure de polyvinyle, le problème de l'étanchéité est radicalement résolu. Dans les autres ouvrages non protégés de la sorte, les techniques développées permettent d'éradiquer le problème par un assainissement des parois (drainage des venues d'eau, colmatage des fuites) et par l'application de couches de résines ayant une fonction étanche et protectrice. Ainsi, des ouvrages même anciens peuvent être ramenés à un niveau de protection contre les infiltrations d'eau, comparable à ceux de la dernière génération. L'état de la technique peut être défini par les brevets suivants FR-A-2.599.438 - Dispositif de fixation de plaques pour le revêtement ou doublage de parois tels que des tunnels. L'invention a pour objet un dispositif de fixation de plaques. Il est composé - d'équerres de fixation qui sont fixées sur des moyens faisant office de supports, tels que des parois ou des poteaux, - de profilés supports horizontaux, qui sont fixés auxdites équerres de fixation, - des moyens d'assemblage de deux plaques entre elles, au niveau de leur côté et qui sont fixées auxdits profilés supports, - des supports bas de plaque qui sont accrochés aux profilés supports les plus bas. L'invention s'applique notamment au doublage des parois de tunnel, aux écrans phoniques ou écrans visuels ou guidages optiques ou parois moulées. - FR-A-2.630.848 - Procédé de signalisation et de guidage optique et panneaux de signalisation faisant office de guides optiques utilisant la photofluorescence et la phosphorescence. L'invention a pour objet un procédé de signalisation et de guidage optique des panneaux de signalisation. Le panneau de signalisation fait office de guides optiques en utilisant sur la face extérieure des substances sensibles à la photofluorescence et à la phosphorescence, ledit panneau étant excité par des lampes de WOOD ; les substances photofluorescentes incorporées sur les faces extérieures des faces éclairées des panneaux sont en général des substances organiques de la série aromatique. Le procédé de traitement selon l'invention présente de nombreux avantages. Le traitaient résiste aux lavages répétés avec brossages ou jets haute pression le traitaient assure un arrêt de la calcitation du béton, supprimant de ce fait toute dégradation superficielle du béton, la texture pigmentaire et le caractère anti-reflet de la cctposition du produit qui est utilisé pour le traitaient du tunnel représente un des éléments fondaientaux de 1 invention. En effet, la réalisation de revétaients époxydes totalement anti-reflets â fili continu n'a jasais été totalement atteinte. Grace & 1'association ftriule-pigment, la composition selon 1 'invention réalise une totale matité liée a une réflectivité xaxisuz en luxiere sodiums Ce procédé de traitement doit pouvoir s'effectuer dans un tunnel, donc dans un lieu en général peu aéré, ce qui exclut tous les produits inflammables et dangereux. La composition pour le traitement de surfaces telles que des tunnels est une résine complexe, résine d'époxydes diluables dans l'eau qui conduit, après polymérisation, à un film résistant continu et stable. Ladite composition est constituée de deux composants polymérisables à la température ambiante, présentant à la fin la résistance d'un époxy et la matité d'un blanc gélatineux. - une résine époxyde liquide de 12 à 15 parties pour 100 parties de produit fini, - de 20 à 28 parties de charges fines silicieuses ou carbonatées, - de 14 à 16 parties de pigments, - de 11 à 14 parties d'un durcisseur constitué d'axes polyamides. Le choix d'époxydes diluables à l'eau, originalité de l'invention, a été fait parce que l'inventeur a constaté que c e type d'époxydes adhère parfaitement sur un béton humide, cas fréquent en tunnel, qu'ils conduisent après polymérisation à un film résistant continu et stable. Tout autre système acrylique, polyuréthanne ou époxyde solvanté, ne saurait donner simultanément une adhérence, une matité, une résistance, une insensibilité à l'eau et être lavable et stable. La nouvelle résine complexe, objet de l'invention, est constituée de deux composants polymérisables à la température ambiante, présentant à la fois la résistance d'un époxy et la matité d'un blanc gélatineux. On obtient le film objet de l'invention en mélangeant un composant résine R constitué a) de résine époxyde liquide dans la proportion de 12 à 15 parties (pour 100 parties de produit fini), comme par exemple, sous le nom commercial d'EPIKOTE 828 ou DX 214 de SHELL - DER 331 de DOW CHEMICAL ou toute autre résine équivalente ; de 20 à 28 parties de charges fines silicieuses ou carbonatées type OMYALITE de la société OMYA par exemple. b) de 14 à 16 parties de systèmes pigmentaires oxyde de titane, jaune de fer pour obtenir la composition JW 1230 caractérisée par la luminance en lumière sodium recherchée. c) d'un composant durcisseur D constitué d'axes polyamides dans la proportion de 11 à 14 parties et de type EPILINK 460 de la société AKZO ou CASAMID 350 de la société JOHN DEERE ou équivalent, le tout solubilisé dans une solution aqueuse additionnée de dispersants et agents des matités spécifiques à cette couleur JW 1230. Dans la composition, on peut utiliser un système émulsifiable et non diluable à l'eau et l'on pourra utiliser toutes autres aminés : polyamines, polyamidoaminés, aminés aromatiques, les ratios de ces composants associés à l'eau et à l'êmulsifiant seront respectés pour assurer une complète réaction de la partie résine. Cette solution présente toutefois l'inconvénient de n'être pas aussi facilement projetable, car la viscosité est supérieure (200 E 1000 fois). Après polymérisation à température comprise entre 5"C et 35"C, la composition forme un film dont les caractéristiques sont les suivantes - densité à 20"C :1,36 à 1,41 - luminance en lumière sodium de cette JW 1230 : 1170 Candela/m2. Les résines complexes de l'invention sont utilisées comme enduit par incorporation de charges micronisées hydrophiles qui donnent là un complexe dur restant cohérent après polymérisation, dont les propriétés sont - résistance à la compression : 40 à 50 MPa - résistance à la flexion : 15 à 25 MPa - dureté SHORE : D 75 à D 85 - adhérence : 1,5 MPa (rupture cohésive dans le support) L'invention a également pour objet un procédé de traitement des tunnels. 3.1. Définition des quatre types principaux de tunnels On rencontre des tunnels construits à différentes périodes et que l'on peut classer en quatre catégories. 3.1.1. Génération IV Ce sont des ouvrages construits depuis 1980 dont le béton brut de décoffrage laisse apparaître des parois presque parfaitement lisses, sans traces de coffrage. De plus, le tunnel étant protégé à l'extrados par un film de chlorure de polyvynil, il n'y a aucune venue d'eau. Il s'agit donc d'ouvrages ayant un degré élevé de finition et pratiquement exempts de défauts de surface (planéité et aspect lisse). 3.1.2. Génération III Ce sont des tunnels construits entre 1975 et 1980. Ils présentent un réseau quadrillé de fissures et de traces laissées par les joints du coffrage. Toutefois, entre ce quadrillage, la nature du béton est de bonne qualité et semblable à celui de la génération IV. Ces tunnels ne comportent pas systématiquement d'étanchéité par film de chlorure de polyvinyl à l'extrados. Seules, les zones présentant des arrivées d'eau décelées au cours de l'excavation ont été traitées, si bien qu'ils présentent parfois quelques zones humides et quelques venues d'eau. 3.1.3. Génération II Ce sont des tunnels des années 1972-1975. Les parois sont très altérées et très marquées et pas du tout uniformes. Les anneaux présentent entre eux des écarts de plusieurs centimètres. L'étanchéité est inexistante et les venues d'eau sont semblables à celles des tunnels génération I. 3.1.4. Génération I Ce sont des tunnels construits antérieurement à 1972. Le réseau quadrillé des joints de coffrage est plus marqué et plus serré, la nature du béton est relativement correcte, mais présente, par endroit, des altérations. Ces ouvrages ne comportent aucune étanchéité par film de chlorure de polyvinyl et ont des venues d'eau importantes. Procédé de traitement des tunnels de génération IV. Avant toute opération, il faut nettoyer les parois du tunnel par lavage. I1 s'agit d'un nettoyage mécanique à l'eau effectué grâce à une machine spécialement conçue pour cela et qui, équipée de jets rotatifs, projette l'eau sous une pression de 200 bars à une distance de 20 cm du béton. Un nettoyage mécanique différent, trop abrasif, causerait une détérioration de l'aspect- de surface du béton au détriment d'une bonne application des résines. Une fois le lavage achevé, on applique les couches successives de résines. I1 s'agit de résines époxydiques utilisant l'eau comme solvant. Les essais montrent qu'il faut appliquer entre 600 et 800 g de produit en trois couches pour obtenir un bon résultat (aspect et homogénéité). L'utilisation de l'eau comme solvant comporte de nombreux avantages. C'est un solvant tout d'abord non toxique qui permet aux ouvriers charges de l'application de travailler en toute sécurité car il ne produit aucun dégazage. D'autre part, il n'a pas de point d'éclair et ne présente donc pas de risque d'incendie, ce qui constitue un facteur supplémentaire de sécurité. De plus, il est non polluant et ne nécessite donc pas de précautions d'utilisations particulières. Toutes ces contributions à la sécurité permettent, si nécessaire, l'application des résines, même dans les tunnels sous circulation. Enfin, l'application d'une résine à solvant aqueux dans un milieu parfois humide (surtout les tunnels d'ancienne génération) s'effectue dans de bonnes conditions, sans nuire à la résine et en assurant au contraire une bonne migration de celleci dans le béton. L'application se fait par pulvérisation. L'équipe de travail opère sur un camion spécialement aménagé qui parcourt le tunnel. On applique trois couches de résines, la première servant à bloquer le fond et à assurer une bonne migration et une bonne prise sur le béton, les deux autres assurant la finition et réalisant un revêtement parfaitement homogène. Ensuite, on réalise l'animation du tunnel, c'est-à-dire le balisage ponctuel de la paroi par hachurage en peignant les piédroits avec des caches. 3.3. Réalisation des travaux dans les tunnels génération III Pour cette génération de tunnels, on procède à la même phase de lavage à l'eau par jets rotatifs. Au cas où, après le lavage à l'eau, apparaissent encore des taches de calcite, ou bien certaines aspérités (laitance ou traces de ragréage), on procède alors ponctuellement à un sablage ou à un ponçage. Le sablage doit être modulé suivant l'état de dégradation des zones traitées car, trop intense, il provoque une rugosité excessive du béton nuisant à une bonne application des résines. Sur les zones sablées, il faut procéder à un ragréage à l'aide exclusivement de pâte de résine. Les aspérités de décoffrage seront également traitées par sablage en réalisant un surfaçage de façon à créer un support lisse et uniforme. Le traitement de l'étanchéité consiste tout d'abord à supprimer toutes les venues d'eau se situant entre la base et la limite supérieure des piédroits jusqu'au niveau des luminaires. Dans le cas d'arrivée d'eau importante, la pose de drains de dimension appropriée canalise les eaux jusqu'aux caniveaux. Les faibles venues dreau par contre seront simplement colmatées avec des résines époxydiques. Les ruissellements de la voûte sont amenés jusqu'à la limite supérieure des piédroits où, suivant leur importance, ils seront, soit arrêtés pour goutter au sol sur la partie latérale de la chaussée non circulée, soit drainés à l'intérieur de la paroi du tunnel. Les anciennes venues d'eau autrefois actives mais désormais sèches sont poncées et colmatées aux résines. 3.4. Réalisation des travaux dans les tunnels de générations Il ET I Le traitement de l'étanchéité de ces deux générations de tunnels est identique, la seule différence concerne le choix du produit de revêtement. Les joints d'anneau sont plus marqués, le béton est d'aspect plus irrégulier, les fissures et les fuites d'eau plus importantes, il est nécessaire toutefois de l'intensifier et de procéder plus fréquemment à l'application locale des techniques les plus appropriées. On retrouve le même cycle : nettoyage a l'eau, sablage, traitement des fissures et venues d'eau. Dans le cas où le décalage entre les différents anneaux de béton est important, il ne peut être envisagé l'application d'un produit adhérent. Afin de recréer les conditions et les effets recherchés, à savoir, aspect lisse des parois, luminosité du tunnel, guidage optique et animation de l'ouvrage, une technique d 'habillage du tunnel par parement décalé a été mise au point. Une fois 1 1assainissement des parois achevé par drainage et colmatage des principales fuites d'eau suivant les procédés décrits précédemment, on fixe des supports réglables sur les parois pour maintenir une ossature qui recevra des plaques de Silicoplane (agrégat d'amiante et ciment comprimé). I1 y a lieu dans ce cas de se reporter au brevet FR-A-2.599.438 cité dans l'état de la technique. REVENDICATIONS 1. Composition pour traiter les surfaces en béton, notamment les tunnels, caractérisée par le fait qu'elle est composée d'une résine complexe, résine d'époxydes diluables dans l'eau qui conduit, après polymérisation, à un film résistant continu et stable ; ladite composition est constituée de deux composants polymérisables à la température ambiante, présentant à la fois la résistance d'un époxy et la matité d'un blanc gélatineux. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'on obtient le film pour le revêtement en mélangeant un composant résine R constitué - d'une résine époxyde liquide de 12 à 15 parties pour 100 parties de produit fini, - de 20 à 28 parties de charges fines silicieuses ou carbonatées, - de 14 à 16 parties de pigments, - de 11 à 14 parties d'un durcisseur constitué d'axes polyamides. 3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'après la polymérisation à température comprise entre 5"C et 35"C, le film obtenu a les caractéristiques techniques suivantes - densité à 20"C :1,36 à 1,41 - luminance en lumière sodium : 1170 Candela/m2. - les résines complexes sont utilisées comme enduit par incorporation de charges micronisées hydrophiles qui donnent là un complexe dur restant cohérent après polymérisation, dont les propriétés sont - résistance à la compression : 40 à 50 MPa - résistance à la flexion : 15 à 25 MPa - dureté SHORE : D 75 à D 85 - adhérence : 1,5 MPa (rupture cohésive dans le support) 4. Procédé de traitement de surfaces en béton, notamment pour les tunnels mettant en oeuvre la composition, selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on procédé - à un nettoyage mécanique des surfaces à traiter par lavage sous pression, pression plus ou moins forte selon l'état de la surface à traiter, - à l'application du film obtenu à partir de ladite composition, par pulvérisation d'une ou de plusieurs couches.