Brevet FR2724965A1 — publié le 19960329

L'invention concerne un procédé d'introduction d'une masse de remplissage constituée de granulats et d'une matrice avec un liant durcissable, dans un espace creux constitué à l'intérieur d'une gaine tubulaire, d'un organe de traction composé d'un ou plusieurs éléments individuels, en particulier dans la zone de l'ancrage de l'organe de traction, vis-à-vis d'un élément de construction, les granulats étant d'abord introduits puis la matrice étant introduite, à l'état liquide, dans la structure à grains constituée par les granulats. Dans les organes de traction protégés contre la corrosion, tels qu'utilisés dans la construction, par exemple les tirants pour du béton précontraint ou des câbles obliques pour des ponts haubanés, on regroupe souvent plusieurs éléments individuels, tels que, par exemple, des barres, des fils en acier ou des torons de fil, pour constituer un faisceau et on les dispose à l'intérieur d'une gaine tubulaire. Ce gainage tubulaire est constitué dans la zone de la longueur libre de l'organe de traction, le plus souvent d'un tube de gainage en matière plastique, par exemple en polyéthylène, dans la zone d'ancrage o les éléments individuels sont écartés dans le but d'assurer l'effet d'ancrage, et d'un tube en acier allant en s'élargissant à la façon d'une trompette. Pour, d'une part, protéger contre la corrosion les éléments individuels se trouvant à l'intérieur du gainage tubulaire et cependant, d'autre part, pour obtenir un composite entre les éléments individuels et le gainage tubulaire, dans la mesure o celui-ci est en acier, comme cela se produit par exemple dans la zone d'ancrage, l'espace creux subsistant entre les éléments individuels et le gainage tubulaire est comblé avec une masse de remplissage constituée de granulats et d'une matrice, avec un liant durcissant. Cette masse de remplissage est le plus souvent un mortier de ciment, qui est injecté dans l'espace creux au moyen de lignes d'injection correspondantes. Dans le cas d'un câble oblique, destiné à un pont haubané qui le plus souvent est chargé par une force constante, à savoir son poids propre, mais également par des charges variables dues à la circulation, il est également connu de séparer la prise en compte des charges dues à la circulation et celle des charges permanentes dans la construction. Les charges permanentes sont alors reprises par les ancrages individuels des éléments individuels dans la construction, tandis que, pour les charges issues de la circulation et qui s'exercent ensuite (après mise sous contrainte et injection, ceci se faisant dans la zone d'ancrage), on produit un composite entre les éléments individuels et un tube en acier constituant dans cette zone le gainage tubulaire, de sorte que les charges dues à la circulation sont reprises par un effet composite depuis les éléments individuels dans le tube en acier et, de ce tube en acier, sont dérivées directement sur le béton de l'ouvrage (DE-PS 21 14 863). Ainsi, les ancrages proprement dit des éléments individuels restent largement exempts de sollicitations vibratoires imputables aux charges dues à la circulation. Pour ce qui concerne l'ancrage d'organes de traction à l'intérieur de l'espace creux d'un corps d'appui, par exemple un manchon d'ancrage, en particulier pour l'ancrage de faisceaux de fils écartés à la façon d'un balai, on connaît une masse de remplissage constituée de grains et d'un liant durcissable (DE-PS 16 09 722). A l'intérieur de cette masse de remplissage, une accumulation rendue dense de grains métalliques constitue une voûte d'appui entre la surface intérieure du corps d'appui et les organes de traction, tandis que le liant est ensuite introduit après remplissage par les grains métalliques dans l'espace creux, à l'état liquide, dans cet espace creux. Ainsi, l'espace creux est d'abord rempli par le haut avec des grains métalliques, jusqu'à un certain niveau, et le remplissage est fait de façon à ce qu'on obtienne une mise en place dense des grains. Ensuite, par le bas, on introduit le liant par une ouverture de remplissage, le liant remplissant tous les espaces creux existant entre les grains métalliques et les fils noyés dans ceux-ci. On peut utiliser comme liants des matières synthétiques durcissant par réaction ou également un liant non organique, notamment une suspension de ciment. Du fait du coût élevé des grains métalliques, une telle masse de remplissage convient en tous cas pour des ancrages préfabriqués en usine. En partant de cet arrière-plan, l'invention a pour but de créer pour un organe de traction, monté et déjà mis sous contrainte, une possibilité simple mais en même temps fiable de fabriquer au moins dans les zones d'ancrage de l'organe de traction, outre les ancrages individuels des éléments individuels un élément composite agissant entre ceux-ci et un gainage tubulaire les entourant et en même temps d'assurer la protection anti-corrosion. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'on utilise comme granulat un matériau à grains fins qui est introduit au moyen d'au moins une lance tubulaire, introduite dans l'ancrage, dans la direction longitudinale de l'organe de traction avec application d'air comprimé comme moyen de transport. Des perfectionnements avantageux sont obtenus par le fait que: - le courant de transport, composé d'air comprimé et de matériau à grains fins, est dévié, à l'extrémité de sortie de la lance, vers au moins un côté, par rapport à la direction de transport, - le courant de transport est dévié de 90 degrés, - on utilise comme matériau à grains fins du sable ayant de préférence largement la même taille de grains, - avant la lance destinée à introduire les granulats est guidée une autre lance, au moyen de laquelle de l'air comprimé est insufflé simultanément à l'introduction des granulats, - le courant d'air est dévié, à l'extrémité de la lance vers au moins un côté par rapport à la direction de transport, - les granulats sont introduits couche par couche, la lance suivant la progression de l'application, - au moins une lance est guidée au sommet de l'espace creux pour introduire les granulats, - on utilise comme liant une résine synthétique, en particulier une résine à deux composants, comme par exemple une résine époxy, - au moins une lance tubulaire peut être alimentée en granulats et/ou en air comprimé, pourvue à l'extrémité de sortie d'au moins une ouverture de sortie latérale, en ayant une section de transport fermée, - au moins une ouverture de sortie a une forme allongée. - à l'extrémité de sortie de la lance est disposée une garniture, comblant la section transversale de transport et constituée d'un matériau élastique, tel que par exemple du caoutchouc. Selon l'invention, la structure à grains de la masse de remplissage est constituée d'un matériau à grains fins, de préférence du sable, ayant une taille de grains largement unitaire et pouvant être insufflée au moyen de l'ancrage de l'organe de traction, c'est-à-dire les lances traversant le disque d'ancrage, en utilisant de l'air comprimé. Il s'est avéré que, dans une structure à grains ainsi constituée malgré la mise en place dense des grains, il y avait encore une proportion d'espaces creux si grande que l'on pouvait presser un liant très fluide depuis le point bas du remplissage en sable jusqu'à ce qu'il sorte à la surface du remplissage en sable; la désaération s'effectue alors également à travers la structure à grains. Grâce à l'introduction séparée des granulats et de la matrice par rapport à un mélange de mortier pâteux, il est possible de fournir séparément ces matériaux; on fait l'économie du pré-mélange et l'on peut utiliser des appareils de transport simples, ayant fait leurs preuves. Du fait que seuls les espaces creux se trouvant dans la structure à grains doivent être remplis, on économise jusqu'à 50 % en liant. Pour empêcher que, lors de l'insufflation de sable, trop de poussière ne soit dégagée, pouvant recouvrir les parties métalliques des éléments individuels et du gainage tubulaire, et pouvant nuire à la qualité du composite, on introduit dans la lance, qui est obturée à l'extrémité de sortie en ne laissant que des ouvertures de sortie latérales, une garniture en matériau élastique tel que par exemple du caoutchouc, de sorte que les grains de sable jaillissant avec le courant d'air soient faciles à amortir. En outre, on amène à une distance donnée de la lance à sable une autre lance qui est également obturée, en ne laissant que des ouvertures de sortie latérales et qui n'est alimentée qu'en air comprimé afin de limiter les éventuels dépôts de poussière. L'invention est expliquée ci-après plus en détails à l'aide du dessin, dans lequel: la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une zone d'ancrage d'un câble oblique destiné à un pont haubané, la figure 2 représente une vue de dessus de l'ancrage, du côté air, la figure 3 représente l'extrémité avant d'une lance à sable, en coupe longitudinale et transversale, la figure 4 représente l'extrémité avant d'une lance à air en coupe longitudinale et transversale, les figures 5 et 6 représentent la disposition des lances lors de l'introduction des granulats lorsque l'organe de traction monte ou descend, et la figure 7 représente une coupe longitudinale d'une zone d'ancrage d'un câble oblique, remplie selon l'invention. Sur la figure 1 est représentée en vue schématique une coupe longitudinale de la zone d'ancrage d'un organe de traction 1, par exemple un câble oblique destiné à un pont haubané. Par souci de clarté on a seulement représenté les parties essentielles de l'invention et l'on a omis les parties constituant la partie support de l'organe de traction 1, c'est-à-dire le faisceau d'éléments individuels, tels que des barres d'acier, des fils d'acier ou des torons de fil d'acier. Ce faisceau -non représenté- est disposé dans un gainage tubulaire 2 qui est constitué, dans la zone libre de l'organe de traction,d'un tube de gainage 3 en matière plastique, par exemple en polyéthylène, et, dans la zone contigẻ à l'ancrage 4 proprement dit, d'un tube en acier 5. Le tube en acier 5 entoure une section 5' contig e au tube de gainage 3 et une section 5" allant en s'élargissant en trompette. L'organe de traction 1 s'étend à l'intérieur de la partie d'ouvrage 6 dans laquelle il est ancré, par exemple un pylône d'un pont haubané, en étant mobile longitudinalement par rapport à celle-ci de manière à être remplaçable, en étant installé dans un canal 8 constitué d'un tube de coffrage 7. La section en trompette 5" du tube en acier 5 se raccorde à une bague de palier 9 prenant appui contre une plaque de contre-palier 10. Contre la bague de palier 9 est appliqué un disque d'ancrage 11 dans lequel les éléments individuels - non représentés - de l'organe de traction 1 sont ancrés, de manière connue en soi. Pour supporter les éventuels efforts de dissociation sous traction, la section en trompette 5" est entourée par une spire d'armature 12 dans la zone d'ancrage. A l'intérieur du tube de coffrage 7 l'organe de traction 1 est soutenu élastiquement au moyen d'une bague de palier 13 constituée d'un matériau élastomère. Le procédé selon l'invention consiste en ce que tant les granulats, donc le sable, qu'également le liant de la matrice, notamment une résine synthétique, sont introduits pour constituer la masse de remplissage, séparément les uns des autres, chacun à l'aide de lances à travers des perçages ménagés dans le disque d'ancrage et dans l'espace creux derrière le disque d'ancrage; le remplissage s'effectue chaque fois par le point bas de l'espace creux respectif. C'est pourquoi, pour effectuer la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise des lances qui S15 traversent le disque d'ancrage 11 et au moyen desquelles, d'une part, on peut insuffler du sable pour former une structure à grains dans la zone à compacter par le matériau de remplissage et, d'autre part, on amène ou on évacue le liant nécessaire au collage de la structure à grains et enfin on insuffle de l'air pour effectuer un balayage. Du fait que l'on doit injecter des liquides dont on fait monter le niveau, dans la vue de la figure 1 on a utilisé une lance à sable S1 - courte - d'une longueur Lsl, que l'on doit utiliser lorsque l'on a un ancrage inférieur (figure 5) sur le support de tablier et on utilise une lance à sable S2 - longue - d'une longueur Ls2 devant être utilisée lorsque l'on a un ancrage supérieur (figure 6) sur le pylône d'un pont haubané. Une lance à air L de longueur LL s'achève à une distance " delta 1 " de la lance à sable S1 et à une distance correspondante également de la lance à sable S2. Pour injecter en montant - le liant, on utilise alors, dans le cas d'un ancrage inférieur, une lance d'injection - courte - Il d'une longueur Li1, et lorsque l'on a un ancrage supérieur on utilise une lance d'injection I2 longue - d'une longueur LI2. La façon selon laquelle ces lances peuvent être disposées dans la section transversale du faisceau dans le disque d'ancrage 11, entre les perçages 14 destinés à l'ancrage des éléments individuels - non représentés - de l'organe de traction 1, est représentée sur la figure 2 en vue de dessus du disque d'ancrage 11, présentant d'autres perçages en rangées radiales entre les perçages 14 destinés au passage des éléments individuels. La figure 3 représente l'extrémité de soufflage d'une lance à sable S. Elle est constituée d'un tube 15 en acier ou en matière plastique qui est obturé à l'extrémité au moyen d'une fermeture 16. A faible distance avant la fermeture 16 sont prévues au moins une, de préférence deux ouvertures allongées 17, placées sur les côtés opposés et à travers lesquelles un courant de transport de sable et d'air peut sortir latéralement. Le courant de transport est guidé au moyen de tuyaux, allant aux lances respectives, reliés à un générateur d'air comprimé et à un dispositif de dosage pour le sable. Pour éviter tout développement excessif de poussière lors de l'impact des grains de sable transportés dans le courant d'air comprimé, sur la face intérieure de la fermeture 16, par éclatement de ces grains de sable, un coussin 18 en matériau élastique, tel que par exemple du caoutchouc ou de la matière plastique, est disposé avant la fermeture 16. La lance à air L a une réalisation correspondante. Elle est également constituée d'un tube 19 en acier ou en matière plastique avec une fermeture 20 et au moins une, de préférence deux ouvertures 21, également allongées. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention s'articule en deux étapes: d'une part, l'insufflation et le compactage du sable dans l'espace creux restant après introduction et mise sous contrainte des éléments individuels à l'intérieur du tube d'ancrage 5 et, d'autre part, la compression du liant dans l'espace déjà rempli de sable. Les figures 5 et 6 représentent la première étape dans le cas d'un ancrage inférieur 4', par exemple dans le support de tablier 6' d'un pont haubané (figure 5), respectivement dans le cas d'un ancrage supérieur 4", par exemple dans le pylône 6" d'un pont haubané (figure 6) et la deuxième étape est représentée par la figure 7, celle-ci concernant en tous cas seulement le cas d'un ancrage inférieur 4'. Dans l'exemple de la figure 5, on insuffle d'abord le sable au moyen de la lance Si, située au sommet de l'espace creux 22, en commençant à peu près à 30 cm derrière le disque d'ancrage 11, l'insufflation se faisant au moyen d'air comprimé. Du fait que la lance Si, comme représenté sur la figure 3, est obturée du côté sortie et est pourvue d'ouvertures latérales 17, on obtient une bonne distribution transversale du sable dans l'espace creux. Si l'on empêche notablement, au moyen du coussin 18 en matériau élastique, que le sable ne soit trop fortement érodé par le choc sur la fermeture frontale 16, de la poussière fine est cependant produite par le frottement du sable dans les conduites d'amenée et dans la lance elle-même et se dépose sur les éléments individuels et sur la paroi intérieure du tube d'ancrage 5, pouvant diminuer, et même complètement supprimer la formation d'un composite. Pour éviter cela, on insuffle d'abord de l'air à travers une autre lance que l'on appelle la lance à air L, qui précède la lance à sable Si d'à peu près 30 cm, obtenant ainsi une nouvelle mise en turbulence de la poussière déjà déposée. Dès que la première section de l'espace creux 15 a été remplie, ce que l'on peut voir par le fait que les ouvertures de sortie 17 de la lance S1 se bouchent, les deux lances Si et L sont déplacées encore d'à peu près cm et l'on répète le même processus. Ces étapes sont répétées aussi souvent que nécessaire, jusqu'à ce que, ou bien l'espace creux 22 soit complètement rempli, ou bien le remplissage ait atteint un niveau tel qu'un élément composite avec les éléments individuels ait été obtenu avec le gainage tubulaire, suffisamment pour transmettre les efforts. Pour assurer que l'espace creux 22 soit aussi parfaitement rempli au sommet du gainage incliné 5, dont la section transversale est circulaire, la lance à sable S1 est déplacée dans un mouvement de va-et-vient de préférence avec insufflation simultanée de sable, ce mouvement étant répété en direction longitudinale et l'on obtient ainsi un bon compactage dans l'ensemble de la section transversale. Lorsque l'on a des espaces creux à remplir et de grande taille, on peut également travailler avec plusieurs lances de longueurs différentes, de la manière décrite. La manière de travailler analogue concernant un ancrage supérieur 4", par exemple sur le pylône 6" d'un pont haubané, est représentée sur la figure 6. Avant le remplissage de l'espace creux 22 contigu au disque d'ancrage 11, cet espace creux doit être isolé de façon étanche par introduction d'un joint d'étanchéité 16 contre la zone libre du gainage tubulaire. Ce joint d'étanchéité 16, qui doit être fabriqué en même temps que le montage des éléments individuels, doit faire l'objet d'une attention particulière pour empêcher que de la résine très fluide servant de liant puisse passer par des points non étanches. De même que pour l'ancrage inférieur de la figure 5, on travaille ici également depuis un point bas, c'est-à-dire avec une lance à sable S2 qui est insérée à une distance d'à peu près 30 cm du joint d'étanchéité 16 et qui suit la lance à air L à une distance delta 1. Par rétraction des lances S2 et L, de manière correspondante à la hauteur de remplissage en cours d'évolution, on remplit aussi complètement ici l'espace creux 22. Comme le montre la figure 7, après remplissage des espaces creux 22 avec du sable, on injecte également le liant en partant du point bas, ce liant étant constitué en particulier d'une résine fluide, de préférence de la résine époxy. Par utilisation de sable avec une fraction de grains il largement unique, on a après l'insufflation, malgré la mise en place dense, encore tant d'espaces creux que la résine fluide peut être injectée depuis le point bas du remplissage en sable au moyen d'une lance d'injection Il, jusqu'à sortir de la surface. La désaération peut s'effectuer ici à travers la structure à grains. On a montré en outre sur la figure 7 qu'il est également possible d'introduire sous pression deux matériaux différents tels que, par exemple, d'abord la résine et ensuite de la colle au ciment. Pour cela on prévoit une autre lance 12 qui sert d'abord à injecter le premier matériau introduit, puis, lorsque le premier matériau de remplissage est sorti et qu'ainsi le remplissage de la zone inférieure a été matérialisé, à introduire sous pression le deuxième matériau d'injection destiné à la section supérieure 23. Le contrôle du remplissage de la section supérieure peut être effectué au moyen d'une ouverture de déversement 24. De ce fait le remplissage peut être adapté aux propriétés effectivement nécessaires et l'on peut faire l'économie de certains coûts. REVENDICATIONS 1. Procédé d'introduction d'une masse de remplissage constituée de granulats et d'une matrice avec un liant durcissable dans un espace creux constitué à l'intérieur d'une gaine tubulaire, d'un organe de traction composé d'un ou plusieurs éléments individuels, en particulier dans la zone de l'ancrage de l'organe de traction, vis-à-vis d'un élément de construction, les granulats étant d'abord introduits, puis la matrice étant introduite à l'état liquide, dans la structure à grains constituée par les granulats, caractérisé en ce qu'on utilise comme granulat un matériau à grains fins qui est introduit au moyen d'au moins une lance (S) tubulaire, introduite dans l'ancrage, dans la direction longitudinale de l'organe de traction (1) avec application d'air comprimé à titre de moyen de transport. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de transport, composé d'air comprimé et de matériau à grains fins, est dévié, à l'extrémité de sortie de la lance (S), vers au moins un côté, par rapport à la direction de transport. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le courant de transport est dévié de 90 degrés. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme matériau à grains fins du sable ayant de préférence largement la même taille de grains. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant la lance destinée à introduire les granulats est guidée une autre lance (L), au moyen de laquelle de l'air comprimé est insufflé simultanément à l'introduction des granulats. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le courant d'air est dévié, à l'extrémité de la lance (L) vers au moins un côté par rapport à la direction de transport. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les granulats sont introduits couche par couche, la lance (S) suivant la progression de l'application. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une lance (S) est guidée au sommet de l'espace creux pour introduire les granulats. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on utilise comme liant une résine synthétique, en particulier une résine à deux composants, comme par exemple une résine époxy. 10. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 9, caractérisé par au moins une lance (S, L) tubulaire pouvant être alimentée en granulats et/ou en air comprimé, pourvue à l'extrémité de sortie d'au moins une ouverture de sortie latérale (17, 21), en ayant une section de transport fermée. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une ouverture de sortie (17, 21) a une forme allongée. 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'à l'extrémité de sortie de la lance (S) est disposée une garniture (18), comblant la section transversale de transport et constituée d'un matériau élastique, tel que par exemple du caoutchouc.