Brevet FR2729686A1 — publié le 19960726

SOL RENFORCE PAR DES ELEMENTS FIBREUX L'invention concerne les techniques de préparation des sols dans lesquelles on utilise des matériaux granulaires; elle concerne en particulier la réalisation des sous-couches des chemins, routes ou terrains de sport. Lorsqu'an on crée une route sur un sol nouveau' on procède en différentes étapes, la première consant à niveler le sol avec des engins tels que bulldozers qui arasent les parties en surplomb et comblent les trous. La deuxième phase consiste à déposer sur le sol ainsi prépayé une couche de forme dont la première fonction sera de permettre le déplacement des convois et des engins sur le sol en évitant de le dégrader ou d'embourber les machines. Sur la couche de forme, on dépose ensuite une ou plusieurs autres couches de nature différente dites couches de fondation , couches de base , etc. dont le role commun est de supporter les couches plus superficielles liées par des quantités plus ou moins importantes de liants hydrauliques ou bitumeux. Un des buts de l'invention est d'améliorer la participation des couches sousjacentes à la stabilité de la route et à la tenue de la chaussée dans le temps. De même, dans le domaine de l'aménagement des sols pour les préparer à une destination nouvelle comme par exemple pour créer un chemin, un terrain de sport, un hippodrome, où l'on commence par niveler le sol avec des bulldozers, dans l'étape suivante, on peut apporter comme matériau nouveau, soit un sable de granulométrie définie, soit des matériaux tout-venants. C'est également un des buts de l'invention de permettre une modification des matériaux tout-venants les plus variés pour permettre leur adapial comme conttituunts d'une couche qui prépare le sol nivelé à une fonction nouvelle telle que l'utilisation comme chemin, comme terrain de sport, de manoeuvre, hippodrome, etc. n est connu, en particulier par la demande de brevet WO 91/17311, d'ajouter à du sable fin de granularité définie par le rapport d/D dans lequel d correspond aux particules de petit diamètre et D aux particules de diamètre supérieur, ce sable satisfaisant aux relations d = O et D Les fibres synthétiques ont une longueur de 15 à 100 mm et leur diamètre est compris entre 30 et 100 ut Des fibres faites de divers matériaux sont cités , les exemples concernent des fibres de poWacxylonitrile. L'invention, grâce au choix d'un matériau adapté et à sa combinaison avec les granulés fournit un produit de meilleure qualité, plus facile à mettre en oeuvre et, tout compte fait, moins cher. On connaît également des techniques de fixation de terrains sabloneux dans lesquelles on incorpore au sable un réseau filamentaire textile réalisé à partir d'an moins un câble de fils continus. C'est ainsi que la demande de brevet FR A 2368 211 propose d'ajouter un câble de 27000 ou 100 000 filaments frisés faits de polychlouure de vinyle, d'actylonitrile ou de viscose dans du sable pour stSiscr des dunes et les ensemenser. n s'agit ici essentiellement de stabiliser des talus et de limiter l'érosion éolienne. L 'invention a été développée dans un but différent: stabiliser les sols destinés à supports des efforts localisés et assurer un soutien stable du terrain ou de la route amén ; les moyens proposés sont également différents. Le document WO 94128248 propose d'ajouter à du sable, à des matériaux granulaires tout-venants ou à des matériaux polvérulents d'origine industrielle des faisceaux de filaments tels que fåits d'au moins 40 filaments de verre d'un diamètre unitaire compris entre 5 et 25 pin et dans une proportion pondérale de 0,01 àO,5 / Les mariaux proposés dans ce document sont homogènes, la proportion d'additifs fibreux reste faible, et la longueur des faisceaux de filaments, limitée. L'invention propose un sol renforcé destiné à fournir au terrain qu'il recouvre une portance améliorée ; il est constitué d'au moins deux couches de matériaux granulaires dont une contient des filaments d'origine industrielle. De préférence, la couche contenant les filaments en contient de 0,1 à 5 % en poids par rapport aux matériaux granulaires.Avantageusement, elle a une épaisseur comprise entre 2 et 20 cm et de préférence entre 2 et 10 cm et les filaments sont sous forme de faisceaux de filaments de verre textile, d'au moins 40 filaments chacun avec un diamètre des filaments de 5 à 25 pnL Une variante prévoit que la longueur des faisceaux soit comprise entre 6 et 500 mm et de préférence entre 50 et 300 mm D'excellents résultats sont obtenus lorsque la couche contenant les filaments est située au-dessus de l'autre couche. Le plus souvent, les mataux granulaires des deux couches sont identiques. Le domaine d'application préféré de l'invention est celui où l'ensemble de ces deux couches fait partie du terrassement et/ou de la couche de forme d'une chaussée. Le sol renforcé de l'invention permet, grâce à l'association de deux couches de matériaux granulaires, l'une (de préférence la couche inférieure) sans additifs fibreux mais l'autre, plus mince avec une proportion substantielle de fibres et spécialement de fibres de verre de renforcement, d'obtenir une résistance impossible autrement. La description et les figures qui suivent permettront de comprendre l'invention et d'en apprécier les avantages. Parmi les figures, la figure 1 montre un exemple de sol routier comportant les couches de l'invention et la figure 2 les résultats d'essais pour déterminer un indice de portance immédiat. Les couches de la figure 1, dont les épaisseurs relatives sur la figure sont arbitraires, comportent dans la partie supérieure en 2 les couches de chaussée. Ce sont en partant de la surfåce 1 de la route une couche de roulement 3 qui comprend une forte proportion de liant hydraulique ou bitumeux. Elle est suivie d'une couche facultative, dite couche de liaison 4 puis de la couche de base et enfin de la couche de fondation. En généra2 toutes ces couches comportent un liant en concentration plus ou moins forte. Dans une route habituelle, la couche suivante 8 qui est la dernière rapportée sur le terrain d'origine, appelée couche de forme , est constituée d'un sable ou d'un mélange de sables. Au fond de la route, on trouve le terrain d'origine 9 généralement remué et lissé par des engins avant le dépôt de la couche de forme. Dans le cadre de l'invention, on a rajouté en 7 une couche supplémentaire qui comprend une proportion relativement importante de matériaux fibreux mais qui est d'une épaisseur réduite. L'ensemble des couches 7 et 8 joue le même rôle que celui des couches de forme habituelles, c'est à dire que pendant la construction de la route, elles pennettent le passage des engins sans dégradation du substrat et que, lorsque la route est terminée, elles donnent une grande stabilité à l'ensemble. La couche supplémentaire conforme à l'invention 7 est faite à base du même matériau que la couche de forme standard 8 ou à base d'un matériau granulaire différent, le choix étant déterminé par les disponibilités des matériaux à proximité du chantier. La couche selon l'invention 7, relativement riche en matériaux fibreux, contient des filaments d'ongine industrielle dans une proportion pondérale de 0,1 à 5 / Son épaisseur est comprise entre 2 et 20 cm. Les filaments sont de préférence en verre textile, ils sont réunis en faisceaux d'au moins 40 filaments, chacun avec un diamètre de 5 à 25 une Pour obtenir une bonne portance, il convient que la longueur des filaments ne soit pas trop courte. De préférence, elle est comprise entre 25 et 300 mm NFanmoins, une gamme plus large de longueurs, de 6 à 500 mm, permet d'obtenir des résultats non négligeables. Les couches de l'invention représentées figure 1 font partie du seubassement d'une route. Elles sont utilisables à plusieurs niveaux de celui cri mais leur efficacité est la plus grande, soit dans la couche de forme comme on vient de le voir; soit dans le terrassement lui-meme. La combinaison des couches de l'invention, à savoir deux couches de mérériaux granulaires dont une contient des filaments d'origine industrielle, sont utilisables dans bien d'autres domaines que celui des soubassements routiers. Chaque fois que, dans l'aménagement des sols, on désire améliorer la portance, le recours aux couches de l'invention est justifié. C'est ainsi que la deuxième couche, celle qui ne contient pas de renforts fibrem, peut avoir une épaisseur indéfinie dans le cas où ses matériaux granulaires sont ceux du terrain d'origine. S'il s'agit par exemple d'établir un chemin de roulement au milieu de dunes, c'est le sable de celles-ci qui constitue le matériau granulaire de la couche sans additif fibreux. Dans ce cas, un engin du type pulvimixer passe sur le terrain d'origine, prélève une quantité de granulés, les mélange avec les fibres puis les restitue sur le terrain où ils constituent une croûte (la premiére couche) qui recouvre les matériaux granulaires d'origine (la seconde couche d'épaisseur indéflnie). Les résultats surprenants obtenus globalement avec la combinaison des deux couches de l'invention sont dus aux performances étonnantes obtenues dans la combinaison de matériaux granulaires et de matériaux fibres Ces performances sont lla par les tests suivants: La figure 2 représente les résultats des tests de détermination de l'indice de Portance Immédiat (IPI) réalisés selon la norme NF P 98231-4 de novembre 1992.Au cours de cette détermination, on procéde de la manière suivante : à un sable de qualité connue, on ajoute des quantités croissantes d'eau puis l'on détermine les densités sèches , c'est à dire après séchage dans des conditions définies, puis l'on détermine l' indice portant qui se traduit par un nombre d'autant plus élevé que le matériau se déforme moins sous la charge. Le sable utilisé lors des essais était du sablon d'une taille de grains inférieure à 0,50mu (10% inférieure à 0,08 mm et 90% inférieure à 0,30 mm). A ce sable ont été ajoutées des quantités variables de fibres de verre textile STABI FIL d'une longueur de 25 mg li s'agissait de rovings (mèches) faits de fils textiles. Les mèches comportent 80 sols. La masse d'un fil textile par unité de longueur s'évalue en tex. Ici chaque fil était de 23 tex et chaque mèche de 2 400 tex Le diamètre des filaments était de 11 llm, c'est à dire que chaque fil comportait 48 filaments.L'ensimage des filaments était choisi de manière à favoriser non seulement la liaison entre les filaments, mais aussi le glissement des fils les uns par rapport aux autres, à les protéger de diverses agressions, chimique notantnent, et à éviter l'électricité statique. La figure 2 montre deux graphiques: en partie supérieure, celui des densités snèches et en bas, celui des indices portants. Entre les deux graphiqua, l'axe da abscisses 10 indique les pourcentages d'eau ajoutée (de 5 à 12%) et celui des ordonnées, respectivement les masses volumiques mesurées Wcm3) 11 et les indices (de 15 à plus de 25) 12. Sur les graphiques, les courbes 13 concernent le sable seul, sans addition d'éléments fibreux, les courbes 14, le sable avec 0,0j% des fibres de verre précédentes, 15, avec 0,10% et 16 avec 0,20%. Le deuxième graphique de la figure 2 montre clairement que l'ajout des fibres a pennis d'accroître 1'IPI d'environ 9 unités (66%). C'est cette nouvelle matiére qui constitue la couche active de la combinaison de couches de l'invention. En effet, la demanderesse a constaté qu'en associant un matériau comme celui des courbes 15 ou 16, en épaisseur faible (5 cm par exemple) à une couche dont le matériau correspond aux courbes 13 (pas d'addition de fibres) en épaisseur nettement plus importante (20 cm par exemple), on obtenait globalement une portance bien meilleure que lorsque les fibres en même quantité sont réparties uniformément dans 25 cm du matériau granulaire de base. Les exemples précédents réalisés avec des fibres de verre textile ne sont pas limitatifs. Des essais réalisés avec des fibres organiques, notamment en polaaylanltrile, polyamide ou polyester ont également donné d'excellents résultats. REVENDICATIONS 1. Sol renforcé destiné à fournir au terrain qu'il recouvre une portance améliorée caractérisé en ce que il est constitué d'au moins deux couches de matériaux granulaires dont une contient des filaments d'origine industrielle. 2. Sol renforcé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche contenant les filaments en contient de 0,1 à 5 % en poids par rapport aux matériaux granulaires. 3. Sol renforcé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la couche contenant les filaments a une épaisseur colonise entre 2 et 20 cm et de préférence entre 2 et 10 cl. 4. Sol renforcé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les filaments sont sous forme de faisceaux de filaments de verre textile, d'au moins 40 filaments chacun avec un diamètre des filaments de 5 à 25 jm 5. Sol renforcé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la longueur des faisceaux est comprise entre 6 et 500 mm et de préférence entre 25 et 300 mm. 6. Sol renforcé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche contenant les filaments est située au-dessus de l'autre couche. 7. Sol renforcé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les matériaux granulaires des deux couches sont identiques. 8. Sol renforcé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble de ses deux couches font partie du terrassement et/ou de la couche de forme d'une chaussée.