Brevet FR2720764A1 — publié le 19951208

La présente invention concerne un complexe bicouche d'étanchéité d'un site, en particulier d'un sol, en vue d'assurer sa protection contre toutes infiltrations. Elle concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel complexe d'étanchéité. De façon générale la présente invention a eu pour but de mettre au point un complexe d'étanchéité destiné à protéger le milieu naturel. Ce type d'étanchéité trouve en particulier son application dans les domaines suivants - centres de stockage de déchets et de produits dangereux; - centres de traitement des déchets et des produits dangereux; - chaussées réservoirs; - systèmes de protection du sous-sol, notamment des nappes phréatiques. Par exemple, certains sites de stockage de mâchefer d'incinération d'ordures comportent des structures réservoirs constituées essentiellement de pierres sur lesquelles est stocké le mâchefer. Ces réservoirs sont destinés à récolter notamment les eaux de pluie et de percolation du mâchefer. Du fait de la pollution des eaux de ruissellement, les chaussées formant ces réservoirs doivent être isolées du sol par une étanchéité de sécurité. Les centres de stockage de déchets comportent généralement des casiers remplis de déchets, puis refermés de manière étanche avant d'être recouverts par de la terre éventuellement revégétalisée. Les parois et le fond de ces casiers sont également recouverts d'une étanchéité de sécurité, car les produits stockés peuvent être une source de pollution et doivent donc être totalement isolés du milieu naturel. On connaît déjà un moyen pour réaliser de telles étanchéités qui comprend généralement une couche passive à base d'argile d'épaisseur supérieure à un mètre et une géomembrane, par exemple un film thermoplastique qui est simplement posé sur la couche passive. Cette couche passive est généralement constituée par un matériau à base d'argile répandu en plusieurs couches et compacté à chaque fois pour finalement obtenir une épaisseur supérieure à un mètre. Des bandes de géomembrane sont déroulées sur la couche passive et assemblées entre elles par soudage, collage ou tout autre moyen approprié. L'inconvénient principal de ces systèmes d'étanchéité est qu'ils présentent des risques de fuites notamment au niveau des assemblages de lés de géomembrane. L'expérience montre que, malgré les nombreux contrôles effectués lors de sa mise en oeure, il peut toujours exister des défauts conduisant à des fuites de la couche active. Une couche passive d'épaisseur supérieure à un mètre paraissait indispensable pour pallier ces fuites de la couche active, qui vont s'étendre largement dans la zone intersticielle existant entre les couches active et passive. La mise en oeuvre de la couche passive épaisse est difficile car elle nécessite un répandage et un compactage en couches élémentaires. Malgré une telle précaution, I'étanchéité totale de ces systèmes antérieurs reste très imparfaite. Afin de pallier les inconvénients de la technique antérieure précitée, l'invention propose un nouveau complexe bicouche d'étanchéité caractérisé en ce qu'il comprend - une couche passive inférieure constituée par un matériau argileux présentant un haut degré d'imperméabilité, - une couche active supérieure comprenant un géotextile tissé ou non tissé ou encore un géocomposite surmonté d'une couche bitumineuse continue, et en ce que la couche active supérieure adhère à la couche passive inférieure par l'intermédiaire d'une couche bitumineuse de liaison ancrée par imprégnation au moins dans une zone superficielle de la couche passive. Ainsi, selon l'invention, le collage parfait des couches passive et active, réalisé par l'intermédiaire de la couche d'imprégnation bitumineuse, permet d'obtenir une étanchéité de très haute efficacité. De plus, les épaisseurs des différentes couches sont relativement faibles, ce qui permet une réalisation plus facile, un gain de place et de matériaux, en ce sens que toute fuite localisée dans la couche active sera bloquée localement par la couche passive argileuse sans aucun risque d'extension à l'interface des couches active et passive. En effet, selon une caractéristique avantageuse du complexe d'étanchéité selon l'invention, la couche passive inférieure peut présenter une faible épaisseur comprise environ entre 5 centimètres et 1 mètre. Néanmoins, pour respecter certaines contraintes particulièrement sévères dans des applications spécifiques, cette couche peut dans certains cas atteindre des épaisseurs bien supérieures, par exemple de plusieurs mètres. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche passive est constituée par un matériau granulaire aggloméré avec un liant argileux de façon à conférer à cette couche un haut degré d'imperméabilité. Selon une caractéristique additionnelle de la présente invention, il est prévu une couche de protection recouvrant la couche active supérieure, constituée par un géotextile non tissé anti-poinconnement. Ce géotextile non tissé anti-poinçonnement permet d'éviter la perforation éventuelle de la couche active par des pierres ou tous autres matériaux solides en contact ax ec ladite couche active. En outre, selon l'invention, le procédé de mise en oeuvre d'un tel complexe d'étanchéité comprend les étapes consistant à a) réaliser sur le site, en particulier un sol, une couche passive inférieure à haute imperméabilité constituée par un matériau argileux b) répandre sur cette couche passive inférieure une couche bitumineuse de liaison présentant une fluidité et un pouvoir mouillant, tels qu'elle imprègne la couche passive inférieure au moins sur quelques millimètres; c) dérouler sur la couche bitumineuse de liaison des lés d'un géotextile non tissé, en faisant chevaucher les lés d) répandre sur le géotextile non tissé une couche bitumineuse e) recouvrir ladite couche bitumineuse d'une couche de protection constituée par un géotextile non tissé anti-poinconnement sous forme de lés, en les faisant chevaucher. En variante, la couche passive inférieure est réalisée complètement ou en partie par répandage sur le site d'un matériau granulaire aggloméré à l'aide d'un liant argileux, suivi d'un compactage de ladite couche. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une coupe schématique du complexe d'étanchéité selon l'invention, recouvrant un sol naturel. La figure 2 illustre une cariante de réalisation du complexe d'étanchéité de la figure 1. La figure 3 représente une deuxième variante de réalisation du complexe d'étanchéité de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un complexe bicouche d'étanchéité qui comprend une couche passive inférieure 100 qui présente une épaisseur comprise environ entre 1O et 50 centimètres. Cette couche passive inférieure 100 est constituée d'un matériau granulaire continu ou discontinu aggloméré avec un liant de nature argileuse, telle que la bentonite. Ce matériau granulaire est par exemple du sable, une grave ou encore un enrobé poreux. La quantité de bentonite utilisée dans le mélange est comprise entre 1 et 10 %, elle peut être par exemple d'environ 4 % avec du sable. Le traitement du matériau granulaire s'effectue généralement avec un apport d'eau, par exemple compris entre 5 % et 20 % en poids, pour obtenir une densité sèche optimale de la couche, le plus souvent comprise entre 1 et 2,5.Dans ce mélange, la bentonite remplit les espaces vides entre les grains, en gonflant en présence d'eau, ce qui permet de conférer au mélange une haute imperméabilité. Au cours de la préparation du mélange constituant la couche passive inférieure, la teneur en eau est ajustée à une valeur prédéfinie pour obtenir une compacité optimale. Il est possible d'ajouter à ce mélange matériau granulaire-bentonite-eau jusqu'à environ 10 % de filler, par exemple des particules à base de calcaire dont le diamètre est inférieur à 80 ssm. Ces fillers sont des particules beaucoup plus fines que le matériau granulaire utilisé pour le mélange, qui comblent les espaces vides entre les granules et permettent de ce fait de réduire le pourcentage de bentonite nécessaire. Cette couche passive inférieure est répandue en une seule fois sur le sol à étancher 10, puis compactée. Le répandage de cette couche sur le sol est effectuée à l'aide d'une niveleuse ou bien d'un finisseur, ou de tout autre dispositif de répandage approprié. Sur la couche passive inférieure 100, est répandue une couche bitumineuse de liaison 300 qui va permettre le collage parfait sur ladite couche passive inférieure de la couche active supérieure 200 décrite ultérieurement. Cette couche bitumineuse de liaison 300 est ici constituée par un bitume fluidifié éventuellement dopé, c'est-à-dire un mélange de bitume, d'un solvant tel que le kérozène, et éventuellement d'un dope. I1 s'agit en particulier d'un bitume fluidifié par ledit solvant, présentant viscosité, mesurée à 75 C, qui est inférieure à environ 4. 10- 5 m2. sec-l. Dans la pratique on a utilisé avec succès un bitume fluidifié bien connu de l'homme du métier sous la désignation cut back 0-1. Ce type de bitume fluidifié imprègne au moins sur quelques millimètres la couche passive inférieure 100 à haute imperméabilité. Cette couche bitumineuse de liaison 30O est répandue sur la couche principale inférieure 100 à raison d'environ 300 g/m2 de bitume résiduel par exemple. Une fois répandue et imprégnée, cette couche bitumineuse de liaison 300 recouvre entièrement la couche passive inférieure 100 et, après évaporation du solvant, présente l'aspect d'une laque. La couche active supérieure 200 qui adhère à la couche passive inférieure 100 par l'intermédiaire de la couche bitumineuse de liaison 300, comprend un géotextile non tissé 7ü1 en polyester ou en polypropylène, ou des produits apparentés, tels que des géogrilles, des géocomposites qui présentent comme caractéristique commune d'être perméables aux fluides et d'assurer une bonne tenue mécanique. Ce géotextile 201 recouvre la couche de liaison 300, et présente un grammage compris de préférence entre 50 g/m2 et 500 g/m2. En pratique, on utilise un grammage d'environ 140 g/m2. Ce géotextile non tissé 201 assure la résistance mécanique au déchirement et au fluage de la couche active supérieure 200. Ce géotextile non tissé se présente sous la forme de lés, par exemple de 4 mètres de large, qui sont déroulés sur la couche de liaison 300 en faisant chevaucher les lés. En outre, la couche active supérieure 200 comporte une couche bitumineuse 202 qui comprend une couche d'imprégnation 202a constituée par une émulsion visqueuse de bitume, par exemple à 69 %. Cette émulsion de bitume visqueuse est répandue à froid sur la couche de géotextile non tissé 201 à raison d'environ 2 kg/m2 de liant résiduel à l'aide d'une répandeuse à liant. Cette couche d'émulsion de bitume 202a présente une viscosité adaptée par exemple comprise entre 10-4 et 25.10-5 m2. se 1, ainsi qu'un bon pouvoir mouillant pour permettre son imprégnation régulière dans le géotextile non tissé 201 et assurer ainsi le bon collage dudit géotextile non tissé 201 sur la couche passive inférieure 100 imprégnée. En outre, cette couche d'émulsion bitumineuse 202a permet de protéger des hautes températures le géotextile 201 lorsqu'il est réalisé en matériau thermoplastique sensible à la température, tel que le polypropylène. Enfin, l'émulsion bitumineuse 202a assure une première étanchéité. I1 est à noter qu'après répandage de ladite couche d'émulsion bitumineuse 202a, celle-ci se rompt, c'est-à-dire qu'il > a séparation du bitume et de l'eau qui remonte en surface. Il est intéressant de minimiser la quantité d'eau dans l'émulsion qui peut être gênante après rupture pour la pose des couches supérieures, d'où le choix d'une émulsion bitumineuse à 69 %. La couche d'émulsion bitumineuse 202a présente ici une épaisseur d'environ 2 mm avant rupture et de 1,4 mm après rupture. La couche bitumineuse 202 de la couche active 200 comprend ici également une membrane 202b constituée par un bitume modifié par des polymères ou copolymères tels que des EVA ou SBS. Cette membrane 202b est répandue à chaud à l'aide d'une répandeuse thermo-fluide lorsque l'émulsion bitumineuse 202a est rompue et sèche. Le dosage nominal de cette membrane est en movenne de 2,5 kg/m2, (compris entre 500 g et 5 Kg/m2). L'épaisseur de cette membrane de liant modifié est comprise entre 0,5 mm et 5 mm. En outre, il convient de préciser que le géotextile non tissé 201 de la couche active supérieure 200 joue avantageusement le rôle de réservoir du liant bitumineux modifié 202a. On notera que le répandage de cette membrane de liant bitumineux modifié peut être réalisé soit en roulant directement sur l'émulsion bitumineuse rompue, soit en roulant sur un voile géotextile de 30 g/m2 déposé préalablement sur l'émulsion rompue et permettant de protéger cette dernière. Enfin, cette membrane de bitume modifié 202b est recouverte par une couche de protection anti-poinçonnement 400. Cette couche 400 est constituée par un géotextile non tissé présentant un grammage de quelques 100 g/m2 à 1 kg/m2, tel qu'un feutre. Elle permet de protéger la couche active supérieure 200 d'une éventuelle perforation par un caillou ou tout autre matériau perforant. Ce géotextile non tissé se présente sous la forme de lés qui sont déroulés sur la membrane refroidie ou encore tiède avec recouvrement. On indiquera ci-après deux exemples de couches actives mises en place sur une couche passive inférieure d'une épaisseur d'environ 15 centimètres, constituée par du sable aggloméré avec 4 % en poids de bentonite et un apport d'eau d'environ 10 % en poids, conduisant après compactage à une densité sèche -oisine d'environ 2. - Exemple A - Imprégnation au cut back ()-1 (300 g de bitume résiduel) - Géotextile non tissé "BidimX 0 g/m2); - Emulsion de bitume à 69 % (2 kg,/m2) - Nlobilplast B8 (2,5 kg7m2) - Géotextile non tissé "Amopave" (140 g/m2) . - Exemple B - Imprégnation à l'émulsion à 60 % (400 g de liant résiduel) - Géotextile non tissé "BidimQ " (300 g/m2) - Emulsion de bitume à 69% (3,5 kg/m2) - Géotextile non tissé "AmopaveQ" 0 g/m2) . En présence d'un défaut localisé, le débit de fuite observé dans le cadre de ces deux exemples est au moins 100 fois plus faible que celui constaté avec un système classique de deux couches non adhérentes, dans les mêmes conditions. Cette diminution du débit de fuite peut être rendue encore nettement plus importante en améliorant la qualité du contact des deux couches. Selon la première variante du complexe d'étanchéité plus particulièrement représentée sur la figure 2, la couche bitumineuse de liaison 300 permettant l'adhérence de la couche active à la couche passive est constituée par une émulsion bitumineuse fluide à 55 % ou à 60 % de bitume. En outre, la couche bitumineuse 202 de la couche active supérieure 200 est constituée par une couche d'émulsion de bitume à 69 % pur ou modifié par des polymères ou copolymères. Cette couche est répandue à froid à raison de 3,5 kg,/m2 en une ou deux fois. La membrane de liant modifié répandue à chaud est donc remplacée par une émulsion bitumineuse répandue à froid. Selon la deuxième variante représentée sur la figure 3, la couche bitumineuse 202 de la couche active 200 est constituée par une couche de liant modifié répandue en une ou deux fois, à chaud directement sur le géotextile non tissé 201 qui, dans ce cas, doit être insensible à la température (en polyester ou en fibres de verre). Cette double couche est répandue à raison de 3 kg/m2 à 5 kg/m2. REVENDICATIONS 1. Complexe bicouche d'étanchéité d'un site, en particulier d'un sol, en vue d'assurer sa protection contre toutes infiltrations, caractérisé en ce qu'il comprend: - une couche passive inférieure (100) constituée par un matériau argileux présentant un haut degré d'imperméabilité, - une couche active supérieure (200) comprenant un géotextile tissé ou non tissé ou encore un géocomposite (201) surmonté d'une couche bitumineuse continue (202), et en ce que la couche active supérieure (200) adhère à la couche passive inférieure (100) par l'intermédiaire d'une couche bitumineuse de liaison (300) encrée par imprégnation au moins dans une zone superficielle de la couche passive (100). 2. Complexe d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche passive est constituée complètement ou en partie par un matériau granulaire aggloméré avec un liant argileux de façon à conférer à cette couche un haut degré d'imperméabilité. 3. Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est pré u une couche de protection (400) recouvrant la couche active supérieure (200), constituée par un géotextile non tissé anti-poinSonnement. 4. Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche passive inférieure (100) présente une épaisseur comprise environ entre z centimètres et 1 mètre. 5. Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la couche bitumineuse de liaison (300) est constituée par un mélange de bitume, d'un solvant tel que du kérozène, et éventuellement de dope. 6. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche bitumineuse de liaison (300) est constituée par une émulsion bitumineuse. 7. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche bitumineuse (202) de la couche active supérieure (200) comprend une couche d'émulsion de bitume (202a) recouverte d'une membrane de bitume modifié par des polymères ou copolymères (202b). 8. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche bitumineuse (202) de la couche active supérieure (200) est constituée par une couche d'émulsion de bitume pur ou modifié par des pols-mères ou copolymères. 9. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche bitumineuse (202) de la couche active supérieure (200) est constituée par une membrane de bitume modifié par des polymères ou copolymères (202b). 10. Complexe d'étanchéité selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la couche d'émulsion de bitume (202a) comprend au moins environ 69 % de bitume. 11. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le géotextile non tissé (201) de la couche active supérieure (200) présente un grammage compris environ entre 50 g/m2 et 500 g/m2, de préférence égal à environ 140 g/m2. 12. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le géotextile non tissé (201) comprend du polypropylène. 13. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le géotextile non tissé (201) comprend du polyester. 14. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le géotextile non tissé (201) comprend des fibres de verre. 15. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la couche passive inférieure (100) comprend un matériau granulaire aggloméré à la bentonite, la teneur en bentonite variant entre 1 à 10 % environ, avec un apport éventuel de 5 à 20 % d'eau pour obtenir une densité sèche optimale de ladite couche passive inférieure (100). 16. Complexe d'étanchéité selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche passive inférieure (100) comprend également jusqu'à environ 10 % de filler. 17. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le matériau granulaire de la couche passive inférieure (100) est du sable. 18. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le matériau granulaire est une grave. 19. Complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le matériau granulaire est un enrobé poreux. 20. Procédé de réalisation d'un complexe d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, sur un site, en particulier un sol, en vue d'assurer sa protection contre toutes infiltrations, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à a) réaliser sur le site une couche passive inférieure (100) à haute imperméabilité constituée par un matériau argileux; b) répandre sur la couche passive inférieure (100) une couche bitumineuse de liaison (300) présentant une fluidité et un pouvoir mouillant, tels qu'elle imprègne la couche passive inférieure (100) au moins sur quelques millimètres; c) dérouler sur la couche bitumineuse de liaison (300) des lés d'un géotextile non tissé (201), en faisant chevaucher les lés d) répandre sur le géotextile non tissé (201) une couche bitumineuse (202); e) recouvrir ladite couche bitumineuse (202) d'une couche de protection (400) constituée par un géotextile non tissé anti-poinçonnement sous forme de lés, en les faisant chevaucher. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'à l'étape a), la couche passive inférieure (100) est réalisée par répandage sur le site d'un matériau granulaire aggloméré à l'aide d'un liant argileux, suivi d'un compactage de ladite couche. 22. Procédé selon l'une des revendications 20 ou 21, caractérisé en ce qu'à l'étape c), la couche bitumineuse de liaison (300) est un mélange de bitume et d'un solvant répandu à raison d'environ 300 g/m2 de bitume résiduel. 23. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on répand à froid une émulsion de bitume à 69 % à raison de 2 kg/m2 de liant résiduel, puis lorsque cette émulsion est rompue, on procède au répandage à chaud d'une membrane de bitume modifié par des copolymères ou copolymères à raison de 500 g à 5 Kg/m2. 24. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on répand à froid une émulsion bitumineuse à 69 % à raison de 3,5 kg/m2. 25. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on répand à chaud une membrane de bitume modifié par des polymères ou copolymères à raison de 3 kg à 5 kg/m2.