Brevet FR2722526A1 — publié le 19960119

L'invention concerne la réalisation sur chantier d'un ouvrage en béton, vertical ou oblique, par durcissement in-situ d'un mélange à base de ciment et elle s'applique notamment à la réalisation de voiles, de poteaux, de piles et de mats, d'une hauteur généralement supérieure à 2,5 m. La technique traditionnelle pour la réalisation d'un voile en béton sur chantier consiste à installer un coffrage in-situ et à couler dans ce coffrage un mélange durcissable à base de ciment et de granulats après avoir mis en place dans le coffrage des armatures et des réserves appropriées. Le béton est généralement introduit dans le coffrage par le haut à l'aide d'une benne suspendue au crochet d'une grue. La benne permet de prendre le béton du camion malaxeur au sol, de le transporter puis le déverser dans les coffrages positionnés sur l'ouvrage à construire, ceci aux différents endroits et étages du chantier. Une autre technique connue consiste à pomper le béton dans les coffrages à l'aide d'une motopompe et des tuyauteries. Le béton est encore introduit par le haut du coffrage et tombe de la partie haute du coffrage vers le fond puis il est vibré, le plus souvent par l'intérieur et quelquefois par l'extérieur. Ces deux techniques nécessitent la présence de personnel au dessus des coffrages et imposent par conséquent de nombreuses précautions pour la sécurité de ce personnel. La présente invention vise à réduire ces inconvénients et à simplifier le poste de bétonnage sur chantier. On y parvient, selon l'invention, en injectant le béton sous pression à travers un ou plusieurs orifices formés dans une ou plusieurs des parois du coffrage à une hauteur accessible à un opérateur travaillant sur le plancher (ou le sol) sur lequel on réalise l'ouvrage. Cette technique présente de nombreux avantages et notamment les suivants - elle simplifie le poste de travail car au lieu d'avoir trois hommes en haut du coffrage (guidage, ouverture de la benne, vibration), il n'en reste plus qu'un au pied du coffrage, et ses tâches sont simplement de raccorder les tuyaux d'injection et de commander la mise en marche du vibreur, - elle accroît la sécurité à ce poste de travail car elle annule les risques inhérents à l'utilisation de passerelles, échafaudages, échelles et analogues. - elle diminue sensiblement les temps de mise en oeuvre du béton. - le béton étant introduit et poussé à partir du bas, il n'y a pas d'air emprisonné, donc pas, ou très peu. de bullage et donc une qualité de parement excellente même sans vibration. Le peu de vibration nécessaire permet de niveler le béton, en partie haute, en phase terminale. - elle permet d'augmenter la capacité d'utilisation d'une grue puisqu'il n'est plus nécessaire d'utiliser la grue pour le coulage du béton, la grue étant donc davantage disponible pour la manutention des outils coffrants, ce qui revient pratiquement à augmenter d'environ 40 % le temps d'utilisation de la grue. Dans un chantier mettant en oeuvre l'invention, on fait passer le mélange durcissable de béton du camion malaxeur jusque dans le coffrage au moyen d'une pompe. de tubulures et divers accessoires. On utilise de préférence un mélange de béton dont le rapport eau/ciment est compris entre 0,42 et 0,65. La consistance du béton pompable avant fluidification est réglée de telle sorte que les hauteurs d'affaissement au cone d'Abrams (slump test) soient d'environ 100 à 140 mm. Par ajout d'un ajduvant de fluidification, la hauteur d'affaissement devient temporairement supérieure à 180 mm tout en conservant le même rapport Eau/Ciment. On injecte le mélange de béton au moyen d'une pompe à béton, laquelle peut d'ailleurs injecter le béton dans plusieurs tubulures simultanément soit pour réaliser des injections en différents points d'un coffrage, soit pour réaliser l'injection dans plusieurs coffrages simultanément. La puissance de la pompe est choisie en fonction du débit du béton désiré, de la plasticité du béton, de la pression de refoulement, des longueurs et du diamètre des tubulures. Le diamètre des tubulures est lui-même choisi en fonction de la granulométrie du béton, de son débit et de la distance de refoulement. Ce diamètre est généralement choisi dans la gamme de 80 à 180 mm. Une gamme typique comprend les diamètres suivants : 80, 100, 112, 125. 150 et 180 mm. La canalisation de la pompe au coffrage est généralement constituée d'éléments droits de 1 à 3 m et de coudes, par exemple des coudes à 90 , 60 , 45 . 30 et 15 . Certaines parties de la canalisation peuvent être constituées par des tubes flexibles. On décrira ci-après un exemple de mise en oeuvre de l'invention en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est un schéma du coulage d'un voile en béton sur chantier par la technique classique, la vue étant une vue de profil - la figure 2 est un schéma longitudinal du voile en cours de coulage; - la figure 3 est un schéma de l'injection d'un voile en béton sur chantier par la technique selon l'invention, la vue étant une vue de profil - la figure 4 est un schéma longitudinal du voile en cours d'injection. - les figures 5 à 7 sont des schémas, respectivement en plan, en profil et en vue de dessus, d'une paroi de banche équipée d'un dispositif d'injection pour la mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 8, 9 et 10 sont des schémas, respectivement en plan, en profil et en vue de dessus, d'une paroi d'about de coffrage équipée pour la mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 est un schéma d'un dispositif traditionnel de coulage d'un voile en béton sur chantier, dans un coffrage essentiellement constitué de deux banches verticales, parallèles B1,B2 délimitant entre elles et avec des parois d'about A un espace de coulage 1. Ces parois sont maintenues en position par des moyens appropriés connus, schématisés sur la figure par des tiges de serrage 2 et des étais 3. Le béton est coulé dans l'espace I par le haut du coffrage au moyen d'une benne 4 suspendue à une grue schématisée en 5, sous le contrôle d'opérateurs juchés sur des passerelles H équipées des dispositifs de sécurité appropriés. Avant le coulage du béton. on a mis en place dans l'espace 1 des armatures appropriées et les réserves appropriées, par exemple, pour constituer des fenêtres F. On a schématisé sur la figure 2 le voile V en cours de coulage, les flèches schématisant sur la figure la direction de versement du béton, lequel remplit progressivement le coffrage depuis le bas vers le haut. Sur la figure 3 qui est à comparer à la figure 1, le béton, au lieu d'être versé par le haut du coffrage est injecté par le bas du coffrage, opération qui peut être facilement commandée par un seul opérateur, en pied de coffrage, en sorte que la présence de la grue n'est plus nécessaire et qu'il n'est plus nécessaire de maintenir une équipe sur les passerelles, sinon éventuellement un observateur. Le dispositif d'injection comprend une tubulure T alimentée en béton par une pompe P, elle-même alimentée en béton à partir d'un camion malaxeur M. La tubulure communique avec l'espace 1 par un orifice I formé dans l'une des parois d'about A (cas de la fig. 3) ou dans l'une des banches. Le béton doit évidemment être un béton pompable, ce que sait parfaitement réaliser l'homme de métier. On utilise par exemple - un béton dont les agrégats ont une grosseur de grain maximale de 8 mm et qui a une teneur en fines de 525 kg / m3 de béton - un béton dont les agrégats ont une grosseur maximale de 16 mm et qui a une teneur en fines de 450 kg / m3 de béton - un béton dont les agrégats ont une grosseur maximale de 32 mm et qui a une teneur en fines de 400 kg / m3 de béton Ces indications sont valables pour des agrégats roulés et les quantités doivent être augmentées de 10 % si les agrégats sont concassés. Les 'fines" sont par exemple des grains ayant au plus un diamètre d'environ 70 p m et les agrégats doivent avoir une granulométrie étagée. La quantité minimale de ciment CPa pour des agrégats ayant une grosseur maximale de 16 mm est de l'ordre de 270 kg I ciment par m3 de béton et elle augmente bien entendu avec la grosseur maximale, étant par exemple de l'ordre de 320 kgs si la grosseur maximale des agrégats est de 25 mm. On comprendra que ces exemples de formulation de béton pompable sont donnés à titre purement indicatif. La quantité d'eau est choisie de préférence en sorte que le rapport eau I ciment soit compris dans la gamme 0,42 - 0,65 et que la consistance du béton soit entre plastique et mou. Le béton est injecté en pied du coffrage, à un niveau sensiblement inférieur à 2 m, c'est-à-dire à un niveau accessible pour un homme travaillant sur le plancher (ou le sol) sur lequel on réalise l'ouvrage. Le trou d'injection est généralement situé à moins de 80 cm ou mieux à moins de 60 cm du bas du coffrage ou du pied du coffrage. L'injection se fait à travers l'une des grandes parois du coffrage ou par l'about du coffrage. Les figures 5 à 7 sont relatives à une injection à travers l'une des banches du coffrage tandis que les figures 3 et 8 à 10 sont relatives à une injection par un about du coffrage. Dans le cas de l'injection à travers une banche (fig. 5 à 7), la paroi de la branche est percée d'un (ou de plusieurs) orifice(s) d'injection I sur lequel est monté un dispositif de raccordement d'une pipe d'injection P, dispositif qui comprend une vanne à couteau W de type en soi connu, ou tout moyen équivalent permettant d'obturer l'orifice d'injection après l'injection. De préférence, la pipe d'injection est orientée pour que l'axe d'injection soit oblique à la fois dans le plan horizontal et dans le plan vertical par rapport à l'axe de l'orifice de la banche. Par exemple, I'angle a dans le plan horizontal est d'environ 45 % vers la droite ou vers la gauche tandis que l'angle b dans le plan vertical est d'environ 10 vers le haut. Ces indications d'angle ne sont pas limitatives. Dans le cas d'une injection par l'about, on utilise un dispositif similaire mais dans ce cas l'axe de la tubulure d'injection est seulement incliné vers le haut dans le plan vertical (figures 8 à 10). Si cela paraît désirable, on utilise plusieurs points d'injection dans le coffrage, éventuellement à des niveaux différents et certains de ces points peuvent être à un niveau sensiblement supérieur à celui du ou des points bas d'injection. Il est à noter qu'un autre avantage de l'invention est que le béton étant normalement plus fluide que dans le cas d'un béton coulé par le haut, la pénétration du béton entre les armatures se fait plus facilement et l'aspect de la paroi moulée est meilleur. L'invention n'est pas limitée à celui de la fabrication d'un voile vertical ou incliné mais, plus généralement, à celle de tout ouvrage (par exemple voile, poteau, pile, mat) réalisé in-situ sur chantier, par durcissement d'un mélange de béton dans un coffrage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser sur chantier un ouvrage vertical ou oblique en béton tel qu'un voile, un poteau, une pile ou un mat, par introduction d'un mélange de béton dans un coffrage au moyen d'une pompe, caractérisé en ce qu'on injecte le béton sous pression à travers un ou plusieurs orifices (I) formés dans une ou plusieurs des parois (B,A) du coffrage à une hauteur accessible à un opérateur travaillant sur le plancher ou le sol sur lequel on réalise l'ouvrage. 2. Procédé selon la revendication 1. dans lequel on injecte le béton à travers une paroi longitudinale (B) principale du coffrage. 3. Procédé selon la revendication 1. dans lequel on injecte le béton à travers une paroi d'about (A) du coffrage. 4+ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on utilise au moins un point d'injection (I) situé à moins de 80 cm ou mieux à moins de 60 cm du bas du coffrage ou du pied du coffrage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on injecte le béton selon une direction inclinée vers le haut. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on injecte le béton selon une direction oblique latéralement. rn Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour injecter sous pression un béton pompable à travers un ou plusieurs orifices (I) formés dans une ou plusieurs parois (B,A) constituant le coffrage. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la paroi (B,A) munie de l'orifice d'injection, est équipée d'un dispositif de raccordement d'une pipe d'injection (P), ce dispositif de raccordement comprenant une vanne à couteau (W), ou tout moyen équivalent pour obturer l'orifice d'injection après l'injection. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'axe d'injection de la pipe d'injection (P) est incliné vers le haut. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l'axe d'injection de la pipe d'injection (P) est oblique latéralement.