Brevet FR2696764A1 — publié le 19940415

MASSE DE REMPLISSAGE POUR JOINT VISCOELASTIQUE CONTINU POUR OUVRAGE D'ART EN BETON ET JOINT VISCOELASTIQUE COMPRENANT CETTE MASSE DE REMPLISSAGE L'invention concerne une masse de remplissage pour joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton et un joint viscoélastique comprenant cette masse de remplis- sage. Dans le domaine de la construction d'ouvrages d'art en béton, il est nécessaire de prévoir des joints viscoélasti- ques continus pour reprendre les mouvements de translation et de rotation aux joints d'ouvrage Ces joints ont pour but d'absorber les déformations créées par la circulation de 1 O véhicules, ainsi que les allongements résultant de la dilata- tion thermique, afin d'assurer la continuité du revêtement entre une route et un pont et d'éviter une détérioration de la chaussée. Dans les techniques actuelles de fabrication de joints viscoélastiques continus, tels que joints de dilatation, joints d'articulation ou joints de construction, le procédé consiste à forcer un boudin entre les deux éléments de bé- ton, à couler une masse de bitume élastomère dans l'évide- ment situé entre les deux éléments de béton, à recouvrir la masse d'élastomère avec une tôle de recouvrement, à remplir l'évidement de la bande de joint avec une succession de couches de granulats enrobées ou percolées avec du liant bitumineux modifié au fur et à mesure de leur mise en place, et éventuellement à recouvrir la masse percolée avec un treillis d'armature et à déposer la couche d'usure. L'étape du procédé consistant à déposer les couches successives de granulats est longue, fastidieuse, et néces- site un compactage Cette étape rend également la réfection partielle d'un joint difficile. L'invention a pour but d'éviter la pose de ces couches successives constituant le corps du joint, en fournissant une masse de remplissage, très maniable, autocompactable, pouvant être préfabriquée en centrale d'enrobage et utilisée telle quelle directement sur le chantier, et répondant à toutes les exigences requises en ce qui concerne l'étanchéi- té, la résistance au poinçonnement et le pouvoir d'élonga- tion à la rupture. L'invention a pour objet une masse de remplissage pour joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un mélange homo- gène autocompactable comprenant un bitume modifié à base d'élastomères de type styrène-butadiène-styrène et contenant un dope d'adhésivité, des fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale, un filler d'apport, du sable concassé et du gravillon concassé. Cette masse de remplissage contient de préférence, par rapport à la masse totale du mélange, entre 15 et 25 % en masse de bitume, entre 0, 3 et 1 % en masse de fibres de cellulose, entre 5 et 15 % en masse de f iller, entre 15 et % en masse de sable concassé 0,1/3 et entre 60 et 80 % en masse de gravillon concassé 6/11. Cette masse de remplissage a de préférence un sque- lette minéral comportant un pourcentage de vides compris entre 30 et 40 %, au moins 93 % des vides étant comblés par le bitume. Cette masse de remplissage a de préférence des vides résiduels en place inférieurs à 2 %. L'invention a aussi pour objet un joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton, comprenant un boudin résistant à une température d'au moins 1800 C forcé dans une tranchée coïncidant avec l'espace creux situé entre deux éléments en béton, une masse de joint élastique à base de bitume élastomère coulé entre les deux éléments en béton et comblant l'évidement, une tôle de recouvrement, une masse de remplissage remplissant l'évidement du joint jusqu'à la hauteur de la face inférieure de la couche d'usure, un treil- lis d'armature et une couche d'usure hydrocarbonée, caracté- risé en ce que la masse de remplissage de l'évidement du joint est constituée d'un mélange homogène autocompactable comprenant un bitume modifié à base d'élastomères de type styrène-butadiène-styrène et contenant un dope d'adhésivité, des fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale, un filler d'apport, du sable concassé et du gravillon concas- se. La masse de remplissage de ce joint viscoélastique contient de préférence entre 15 et 25 % en masse de bitume, entre 0,3 et 1 % en masse de fibres de cellulose, entre 5 et15 15 % en masse de f iller, entre 15 et 25 % en masse de sable concassé 0,1/3 et entre 60 et 80 % en masse de gravillon concassé 6/11. La masse de remplissage de ce joint viscoélastique a de préférence un squelette minéral comportant un pourcentage de vides compris entre 30 et 40 %, au moins 93 % des vides étant comblés par le bitume. La masse de remplissage de ce joint viscoélastique a de préférence des vides résiduels en place inférieurs à 2 %. On va décrire maintenant à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention. Les dessins annexés sont destinés à illustrer l'inven- tion. La figure 1 représente un graphique montrant les résul- tats des essais d'étirement à la rupture de la masse de remplissage selon l'invention. La figure 2 représente un joint viscoélastique continu pour lequel l'utilisation de la masse de remplissage selon l'invention est particulièrement adaptée. La masse de joint citée à titre d'exemple contient 20 % de bitume 180- 220 fortement modifié aux élastomères de type SBS (styrène-butadiène- styrène) auquel est ajouté un dope d'adhésivité ce dope d'adhésivité est un produit catio- nique, généralement une amine ou un mélange d'amines, desti- né à favoriser l'adhésion entre le bitume et le granulat. Elle contient aussi 0,5 % de fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale par exemple de marque Technocel 1004 ces fibres de cellulose ont une teneur en cellulose (matière sèche) d'environ 75 %, une densité de 40 g/l, une humidité d'environ 6 % et un p H de 7 1 La répartition granulométrique par tamisage à air de ces fibres de cellu- lose selon la méthode Alpine donne 80 % de particules infé- rieures à 800 um, 40 % de particules inférieures à 200 iim et 15 % de particules inférieures à 32 um Ces fibres de cellu- lose apportent une structure fibreuse tridimensionnelle dans le mélange et assurent la cohésion du mélange bitume-gravil- l Qns Elles empêchent la séparation du mélange pendant la fabrication, le transport, la pose et le compactage et garan- tissent l'homogénéité du mélange La masse contient aussi 9 % d'un filler d'apport constitué de poudre minérale passant à travers un tamis de 90 um, 20,5 % de sable concassé lavé 0,1/3 et 70 % de gravillon concassé 6/11. Après séparation des composés constituant la masse, la répartition granulométrique des particules minérales effectuée par tamisage à travers un tamis à mailles carrées de diamètre (#) défini donne comme résultat: # 0,09 Pm 10 % de particules # 2,60 um 30 % de particules # 5,60 Pim env 35 % de particules # 11,2 Pm env 95 % de particules La masse de remplissage selon l'invention doit répon- dre à certains critères en ce qui concerne l'étanchéité, la résistance au poinçonnement, l'augmentation de l'indentation entre 30 et 60 minutes, et le pouvoir d'élongation. L'étanchéité est mesurée par la teneur en vides rési- duels sur des cubes, qui doit être inférieure à 2 %. La résistance au poinçonnement et l'augmentation de l'indentation entre 30 et 60 minutes est mesurée par des tests de poinçonnement sur les mêmes cubes que ceux utilisés pour la mesure de la teneur en vides résiduels, selon la pratique suisse découlant de la norme DIN 1996 L'indenta- tion à 30 minutes doit être inférieure à 8 mm et l'augmenta- tion de l'indentation entre 30 et 60 minutes doit être infé-l O rieure à 25 % selon la norme SN 640440 A (limite des valeurs nominales pour les enrobés bitumineux à couler et étanchéi- tés en asphalte coulé). Le pouvoir d'élongation à la rupture, mesuré par des tests de traction sur éprouvettes, doit être supérieur à 5 %-ao Les tests effectués sur la masse de remplissage citée à titre d'exemple a donné les résultats suivants. La teneur en vides résiduels déterminée sur cubes servant aux essais de poinçonnement est de 1,7 %. Les tests de poinçonnement ont donné 7,87 mm d'enfonce- ment du poinçon après 30 minutes, 8,10 mm d'enfoncement du poinçon après 60 minutes L'augmentation de l'indentation entre 30 minutes et 60 minutes (, a 30 mn/60 mn) est de 2,9 %. Des tests de traction sur éprouvettes ont été effec- tués afin de montrer que la masse de joint a un pouvoir d'élongation à la rupture supérieur à 5 %. cette valeur est liée aux critères suivants: largeur du joint sur ouvrage d'art: 50 cm déformation maximale demandée: 2,5 cm élongation maximale: 2,5 cm ( 5 %) Les 4 essais ont été réalisés comme suit: Coulage de la masse de joint entre 2 parpaings en ciment préalablement imprégnés avec du COLASLAC TX sur leurs surfaces de contact. A une température de 170 C environ, les joints ont été étirés jusqu'à une rupture à force constante de 1000 N ou 500 N. Le tableau ci-après montre les paramètres des 4 essais effectués: 1 b h S F e,= T (mm) (mm) (mm) (mm 2)(N) (k N/m 2) (mm) ( %) (Oc) I 215 100 60 12900 1000 77,5 9,7 9,7 18 II 210 100 80 1 6800 1000 59,5 17,8 17,8 17 III 210 105 90 18900 1000 52,9 8,7 8,3 16 IV 220 90 50 11000 500 45,5 6,7 7,4 17 1 = longueur du joint mesurée en mm b = largeur du joint mesurée en mm h = épaisseur du joint mesurée en mm s = surface du joint mesurée en mm 2 F = force mesurée en N 6 = contrainte mesurée en k N/m 2 e= allongement à la rupture mesurée en mm r= déformation à la rupture mesurée en % T = température mesurée en o C Les résultats obtenus sont contenus sur le graphique de la figure 1 et montrent que quelle que soit l'épaisseur du joint, l'exigence relative à l'élongation à la rupture est respectée. Selon les tests effectués, cette masse de remplissage satisfait à toutes les exigences en ce qui concerne l'étan- chéité, la résistance au poinçonnement, l'augmentation de l'indentation entre 30 et 60 minutes et l'exigence relative au pouvoir d'élongation à la rupture. La masse de remplissage selon l'invention est particu- lièrement bien adaptée pour la réalisation d'un joint viscoé- lastique continu tel que représenté sur la figure 2 et dé- crit ci-après Un boudin 1 est forcé dans une tranchée coïn- cidant avec l'espace creux situé entre deux éléments en béton Il est destiné à colmater l'évidement et doit résis- ter à une température d'au moins 1800 C Un fond de joint 2, est coulé entre les deux éléments en béton pour combler l'évidement Il est constitué d'un bitume modifié à base d'élastomère par exemple de marque Coljoint N 6 Il a un fort pouvoir élastique Le fond de joint 2 est recouvert d'une tôle de recouvrement 3 destinée à éviter que la masse de remplissage située au-dessus ne glisse dans l'évidement. Cette tôle 3 permet le libre mouvement des deux parties de la structure en béton Le fond et les bords du joint sont recouverts d'une couche d'imprégnation 4 destinée à colmater les fissures des éléments en béton et à servir de couche d'accrochage L'évidement est rempli par la masse de remplis- sage 5 citée selon l'invention décrite précédemment à titre d'exemple Cette masse 5 est recouverte d'un treillis d'arma- ture 6 par exemple de marque ColgrillÈ Ce treillis d'arma- ture est recouvert d'une couche d'usure hydrocarbonée Sur les bords du joint, 2 saignées superficielles 8 remplies d'une masse pour joint à grande capacité d'allongement par exemple de marque Coljoint N E sont destinées à reprendre les dilatations de l'ouvrage, sans fissuration de la couche d'usure, et à assurer la continuité entre le joint et la partie courante de la chaussée. Ce joint de 50 cm permet de reprendre les dilatations d'une portée de 60 m au moins quelle que soit la période de réalisation. Ce type de joint peut être utilisé comme joint de dilatation, d'articulation ou de construction et peut être réalisé en travaux neufs ou en réfection Il peut aussi être utilisé pour des joints longitudinaux, en particulier pour éviter la pénétration des eaux dans le corps de chaussée le long des bordures. La masse de remplissage selon l'invention a de nom- breux avantages Elle est autocompactable et peut donc faci- lement être mise en oeuvre à la main Elle peut être préf a- briquée en centrale d'enrobage et utilisée telle quelle directement sur le chantier Elle répond à toutes les normes et exigences pour ce type de produit en ce qui concerne l'étanchéité, la résistance au poinçonnement, l'augmentation de l'indentation entre 30 et 60 minutes et le pouvoir d'élon- gation à la rupture Elle peut être utilisée pour tous les types de joints viscoélastiques et grâce à sa maniabilité et ses propriétés autocompactables, elle peut être très facile- ment utilisée pour des travaux de réfection. REVENDICATIONS 1 Masse de remplissage pour joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un mélange homogène autocompactacle comprenant un bitume modifié à base d'élastomères de type styrène-butadiène-styrène et contenant un dope d'adhésivité, des fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale, un filler d'apport, du sable concassé et du gravillon concas- sé. 2 Masse de remplissage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient entre 15 et 25 % en poids de bitume, entre 0,3 et 1 % en poids de fibres de cellulose, entre 5 et 15 % en poids de f iller, entre 15 et % en poids de sable concassé 0,1/3 et entre 60 et 80 % de gravillon concassé 6/11. 3 Masse de remplissage selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle a un squelette minéral comportant un pourcentage de vides compris entre 30 et 40 %, au moins 93 % des vides étant comblés par le bitume. 4 Masse de remplissage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle a des vides résiduels en place inférieurs à 2 %. Joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton, comprenant un boudin ( 1) résistant à une température d'au moins 1800 C forcé dans une tranchée coincidant avec l'espace creux situé entre deux éléments en béton, une masse de joint ( 2) élastique à base de bitume élastomère coulé entre les deux éléments en béton et comblant l'évidement, une tôle de recouvrement ( 3), une masse de remplissage ( 5) remplissant l'évidement du joint jusqu'à la hauteur de la face inférieure de la couche d'usure, un treillis d'armature ( 6) et une couche d'usure hydrocarbonée ( 7), caractérisé en ce que la masse de remplissage ( 5) de l'évidement du joint est constituée d'un mélange homogène autocompactable compre- nant un bitume modifié à base d'élastomères de type styrène- butadiène-styrène et contenant un dope d'adhésivité, des fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale, un filler d'apport, du sable concassé et du gravillon concassé. 6 Joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en 1 o béton selon la revendication 5, -caractérisé en ce que la masse de remplissage contient entre 15 et 25 % en poids de bitume, entre 0,3 et 1 % en poids de fibres de cellulose, entre 5 et 15 % en poids de filler, entre 15 et 25 % en poids de sable concassé 0,1/3 et entre 60 et 80 % de gravil- lon concassé 6/11. 7 Joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la masse de remplissage a un squelette minéral compor- tant un pourcentage de vides compris entre 30 et 40 %, au moins 93 % des vides étant comblés par le bitume. 8 Joint viscoélastique continu pour ouvrage d'art en béton selon l'une des revendication 5 à 7, caractérisé en ce que la masse de remplissage a des vides résiduels en place inférieurs à 2 %.