Brevet FR2717512A1 — publié le 19950922

La présente invention concerne un joint de chaussée, plus particulièrement un joint pour ouvrage d'art et son procédé de mise en place. Lors de la réalisation des ouvrages d'art en béton recouvert d'une chaussée, se pose le problème des joints de dilatation. Divers types de joints sont utilisables : ces joints sont répertoriés dans le STER nO S8210 publié par le SETRA. Ces joints doivent faire face à plusieurs sortes de sollicitations de déformations permanentes, dues à la mise en place de l'ouvrage (tassement/retrait), des mouvements alternés journaliers ou saisonniers, dus aux variations thermiques et enfin des vibrations provoquées par exemple par des chocs, le passage des véhicules, ou les rafales de vent... Les joints classiques ont beaucoup de mal à résister sans dommages à toutes ces déformations et les réparations sont fréquentes et coûteuses. Récemment, un joint plus élastique a été mis au point. Sa réalisation consiste à creuser une saignée dans la chaussée et à la remplir avec un matériau constitué d'un mélange de granulats et de liant bitume modifié par des polymères, l'élasticité du produit permettant de résister aux mouvements de la structure. Bien que présentant des propriétés améliorées, ce joint ne donne pas entière satisfaction, principalement à cause d'une faible résistance mécanique verticale. Les problèmes mentionnés sont résolus grâce au joint selon la présente invention, qui possède le double avantage d'une bonne résistance à la dilatation et aux contraintes verticales, par exemple la roue d'un camion arrêté à l'emplacement du joint. Ce joint, dit joint de chaussée à feuilles, est à base d'un mélange de bitume et d'élastomère, comme le précédent ; il est en outre caractérisé en ce qu'il comporte, disposés longitudinalement et régulièrement espacés, une série de profilés métalliques disposés dans le mélange de bitume et d'élastomère, qui permettent à la fois une résistance aux contraintes verticales imposées à ce joint et une répartition horizontale de la contrainte latérale due au souffle du joint, notamment grâce à des orifices percés dans la partie verticale des profilés. Ces profilés ont de préférence une section en forme de T renversé ou en I majuscule. De façon avantageuse, la série de profilés est constituée de rangées parallèles de profilés mis bout à bout. En effet, les ouvrages d'art, notamment les tabliers des ponts, ne sont généralement pas parfaitement plans horizontalement, mais présentent une surface irrégulière. I1 a donc été jugé préférable de ne pas utiliser un profilé entier allant d'un côté de la chaussée à l'autre, mais de morceler celui-ci én une succession de petits profilés (de longueur 20 cm environ) mis bout à bout pour constituer une rangée et épouser parfaitement la configuration de l'ouvrage d'art. Une telle disposition autorise par conséquent de les utiliser dans toute forme de saignée réalisée dans la chaussée et d'équiper des ouvrages d'un biais pouvant aller jusqu'à 30 gr environ. Dans certains cas, il peut être nécessaire de réaliser un ragréage pour reprofiler la surface. De manière préférée et pour assurer une meilleure résistance à l'ensemble du joint, les profilés des deux rangées périphériques (première et dernière de la série) sont fixés mécaniquement au support, dans le béton de l'ouvrage d'art lui-même afin que la contrainte de traction due au souffle du joint ne s'exerce pas sur l'enrobé. Les profilés, par exemple, en section en forme de T renversé ou en I, sont donc munis d'une ou deux sortes de trous ; d'une part, des orifices larges, de forme quelconque, par exemple circulaire ou ovale, percés dans la partie verticale du profilé permettant le passage du mélange bitume/élastomère lors du remplissage des intervalles par celuici : après colmatage, les efforts sont ainsi transmis horizontalement au bitume, et d'autre part, éventuellement des orifices pour fixer certains profilés directement au béton par des clous, vis, pointes, chevilles, etc... Ces derniers orifices sont, lorsqu'ils existent, disposés régulièrement le long de la base du profilé : soit face à face, soit de manière alternée (en quinconce) par rapport à l'amie (partie verticale) du profilé. L'épaisseur du profilé est fonction des conditions d'utilisation envisagées pour le joint et par conséquent, dépend notamment de la hauteur du joint, de la nature même du profilé et de l'espacement des rangées de profilés entre elles dans le joint. Les profilés peuvent être en métal : acier, aluminium, etc... ou en matière plastique rigide. L'aluminium est préféré pour sa légèreté. De manière avantageuse, le joint à feuilles selon la présente invention repose sur une feuille anti-adhérente étendue sur le support en béton, isolant ainsi les profilés et le mélange bitume/élastomère dudit support en béton. Cette feuille anti-adhérente peut être en tout matériau léger qui autorise en même temps le glissement des profilés lors de leur positionnement par exemple, en papier kraft, polyane, etc... Pour favoriser l'évacuation des eaux de ruissellement, par exemple, le joint peut comporter au moins un drain, sur un de ses côtés ou des deux côtés. Ce drain peut être réalisé par exemple avec du Draincotex (selon le brevet nO FR-A-2660335). Dans le mélange de remplissage bitume/élastomère, le rôle de l'élastomère est d'obtenir l'élasticité de ce matériau. I1 peut être constitué de SBS (Styrène Butadiène Styrène) ou d'APP (Actatique Polypropylène). Ses proportions ne sont pas critiques, mais une concentration d'au moins 10 % en poids est préférée. Le mélange bitume/élastomère peut en outre contenir un pourcentage de noir de carbone d'environ 4 %. La présente invention concerne également le procédé de mise en place de ce joint à feuilles sur un ouvrage d'art (par exemple pont) recouvert d'une chaussée. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes - le creusement d'une saignée transversale dans le revêtement de la chaussée jusqu'au support en béton, - un ragréage éventuel pour obtenir une surface plane, - la mise en place dans le joint d'un boudin en mousse pour éviter que le bitume élastomère ne coule par le joint lors de sa mise en place, - la mise en place d'une lame métallique ou plastique au droit du joint, - la pose éventuelle d'une feuille anti-adhésive sur l'ensemble du fond de la saignée, - l'implantation sur le fond de ladite saignée, ou sur la feuille anti-adhésive, de rangées longitudinales de profilés régulièrement espacées, - la fixation éventuelle, par exemple mécanique, des profilés des rangées périphériques au support en béton, - le remplissage des intervalles entre les rangées de profilés et entre les profilés et les bords de la saignée avec un mélange de bitume et d'élastomère porté à une température comprise approximativement entre 220 et 2800C, - enfin, la couverture de l'ensemble du joint par un revêtement routier élastique, du type Moquette Routière. La gamme de température du mélange de remplissage d'environ 2202800C est à respecter pour ne pas, soit détériorer l'élastomère, si la température dépasse 2800C, soit bénéficier d'une viscosité ou fluidité du mélange bitumineux insuffisante pour un remplissage des orifices de la partie verticale des profilés si la température est au dessous de 220"C environ. Les avantages conférés par le joint de chaussée selon l'invention sont multiples. I1 répond, tout d'abord, aux exigences demandées aux joints de dilatation : une grande résistance à la dilatation même et à toutes les contraintes horizontales dues aux déformations permanentes journalières ou saisonnières de l'ouvrage d'art. La présence de rangées de profilés régulièrement espacées confère à ce joint une résistance verticale : il supporte toutes les forces verticales et n'est donc pas sujet à l'écrasement, phénomène habituel et problématique des joints antérieurs. I1 est en outre beaucoup moins coûteux, d'une part lors de sa mise en place qui est facile et rapide, d'autre part, dans le temps : puisqu'il nécessite peu de réparations, grâce à sa grande résistance. Son prix de revient est moins élevé que celui des joints utilisés actuellement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés, illustrant, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être réalisée et dans lesquels la figure 1 présente, en coupe, le joint à feuilles mis en place sur un ouvrage d'art et la figure 2 montre un détail de l'espacement entre deux profilés. L'exemple présenté ici et schématisé sur la figure 1 est celui d'un ouvrage d'art dont le support (1) est en béton, recouvert d'une chaussée en enrobé bitumineux (2). Ces deux éléments sont séparés par une épaisseur d'étanchéité (3), qui est généralement formée d'une chappe préfabriquée en feuille de bitume+élastomère munied'une armature. Pour la mise en place du joint, on creuse dans le revêtement de la chaussée, une saignée transversale d'environ 50 cm de large, de longueur égale à la largeur de la chaussée en question, jusqu'au support (1) en béton de la structure. Cette saignée est parfaitement nettoyée, exceptée en bordure où l'étanchéité (3) de l'ouvrage, si elle existe, est préservée sur 5 cm environ de part et d'autre. Un ragréage est réalisé si la surface n'est pas assez plane. Audessus de l'ouverture même de l'espacement du joint (12) sont placés un boudin en mousse (13) et une lame métallique ou plastique (14) au droit du joint afin d'éviter que le bitume élastomère fluide ne coule dans cet espacement lors de son introduction. Une surface anti-adhérente (4) réalisée par exemple au moyen d'une feuille de papier kraft ou de polyane, est étalée sur le fond même de la saignée. Son rôle est d'empêcher l'adhérence du liant du joint, au support en béton (1) et de faciliter la mise en place des profilés. Des rangées de profilés (5), parallèles entre elles et au bord de la saignée sont disposées dans le sens de la longueur de celle-ci, sur la surface anti-adhérente (4). Ces profilés (5) métalliques ont sur cet exemple une section en forme de T renversé (leur section peut aussi être en forme de I majuscule). Leurs dimensions, notamment leur épaisseur (e) (voir figure 2) est fonction de l'épaisseur d'enrobé bitumineux existant. Ils sont percés, dans leur partie verticale (âme), d'orifices (6). Le rôle de ces profilés est principalement de reprendre les efforts verticaux imposés au joint ainsi que de transmettre les efforts horizontaux de façon homogène sur le liant (7) élastique. La base des profilés de la première et de la dernière rangée est fixée de façon mécanique (vis, clou, cheville autoforeuse...(8)) au support (1) en béton. Ces chevilles (8) servent de points d'ancrage des profilés (5) et donc du joint lui-même par fixation mécanique des deux extrémités du joint. Elles sont implantées de chaque côté (aile de la base du profilé (5), soit en vis-à-vis, soit en quinconce. Les intervalles entre les profilés (5) sont ensuite remplis d'un liant bitume (7) modifié par au moins 10 8 en poids de polymères élastomères (SBS, APP,...). Ce liant (7) remplit également les orifices (6) des parties verticales des profilés (5) assurant ainsi la continuité horizontale du liant et permettant donc une répartition horizontale des efforts. Le liant bitume/élastomère recouvre, de 5 cm de part et d'autre de la saignée,l'étanchéité (3) de l'ouvrage d'art, si celle-ci existe, assurant ainsi également la continuité de l'étanchéité. Enfin, une couche de finition (9) en revêtement du type Moquette Routière recouvre l'ensemble du joint. Un système de drainage (10) peut être placé à la périphérie du joint, lors de son élaboration, c'est-à-dire avant le remplissage par le liant (7), sur le côté recevant les eaux de ruissellement dont le sens d'écoulement a été représenté par une flèche sur la gauche de la figure 1. Les profilés (5) faisant partie du joint doivent résister à deux types d'efforts : des forces verticales dues notamment au passage de véhicules sur l'ouvrage d'art et des forces horizontales provoquées par la dilatation. Ses dimensions (épaisseur (e) et hauteur (h) ont été élaborées en tenant compte de tous ces efforts. De plus, chaque profilé (5) ne couvre pas d'une seule pièce la longUeur de la saignée, mais des profilés de longueur 1 = 20 cm environ sont mis bout à bout, pour former une rangée. La largeur (d) de chaque aile de la base du profilé (5) est généralement de l'ordre de 2,5 cm et la distance L entre nu de deux âmes de profilé (parties verticales) est voisine de 6 cm. Dans ces conditions, l'épaisseur (e) du profilé (5) est fonction de la hauteur d'enrobé. On donne comme exemples non limitatifs Si le profilé est en aluminium 13 Mpa e = 12,6 mm pour une hauteur d'enrobé de 9 cm e = 11 mm pour une hauteur d'enrobé de 8 cm e = 7,3 mm pour une hauteur d'enrobé de 6 cm Si le profilé est en acier 24 MPa e = 6,4 mm pour une hauteur d'enrobé de 9 cm e = 5 mm pour une hauteur d'enrobé de 8 cm e = 2,8 mm pour une hauteur d'enrobé de 6 cm. L'ancrage des profilés des rangées périphériques peut alors être tel que si les profilés en T (5) sont en aluminium 13 MPa, une vis de 16 mm est placée tous les 6 cm de part et d'autre de ailes du profilé (position en vis-à-vis) si les profilés (5) sont en acier 24 MPa, une vis de 16 mm est placée tous les 6 cm en quinconce par rapport à l'âme du profilé (5). Le joint selon la présente invention est très élastique. Il permet de résister à un souffle (différence entre la dilatation maximum et minimum) de l'ordre de 20 mm, tout en recevant des efforts verticaux importants. I1 supporte sans problème un trafic de 50 à 2000 poids lourds en moyenne journalière annuelle et sa résistance est calculée pour que les efforts verticaux soient repris par les profilés (5), même si un camion (11) s'arrête juste au-dessus (calculés pour 13 tonnes à l'essieu). REVENDICATIONS 1) Joint de chaussée, notamment pour ouvrage d'art, à base d'un mélange de bitume et d'élastomère placé sur le support (1), caractérisé en ce qu'il comporte, disposés longitudinalement et régulièrement espacés, une série de profilés parallèles (5), moulés dans le mélange de bitume et d'élastomère (7), qui permettent une répartition horizontale de la contrainte latérale et une résistance aux contraintes verticales imposées ce joint, lesdits profilés étant percés d'orifices (6) dans leur partie verticale. 2) Joint de chaussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés (5) ont une section en forme de T renversé. 3) Joint de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la série de profilés (5) est constituée de rangées parallèles de profilés mis bout à bout. 4) Joint de chaussée, selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans les deux rangées périphériques, les profilés (5) sont fixés mécaniquement (8) au support (1) tel que l'ouvrage d'art lui-même. 5) Joint de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les profilés (5) sont en métal. 6) Joint de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu il repose sur une feuille anti-adhérente (4) étendue sur le support (1), isolant ainsi les profilés et le mélange (7) bitume/élastomère dudit support. 7) Joint de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un drain pour l'évacuation des eaux de ruissellement. 8) Joint de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la proportion d'élastomère dans le mélange de remplissage bitume/élastomère est d'au moins 10 % en poids. 9) Procédé de mise en place du joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) le creusement d'une saignée transversale dans le revêtement de la chaussée jusqu'au support en béton (1), b) l'implantation sur le fond de ladite saignée de rangées longitudinales de profilés (5) régulièrement espacées, c) le remplissage des intervalles avec un mélange (7) de bitume et d'élastomère porté à une température comprise approximativement entre 220 et 280"C, d) la couverture de l'ensemble du joint par un revêtement routier souple. 10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte entre les étapes a et b, le placement d'une feuille anti-adhésive (4) sur le fond de la saignée. 11) Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte la fixation mécanique (8) des profilés des rangées périphériques au suport en béton avant le remplissage par le mélange bitume/élastomère.