Brevet FR2795756A1 — publié le 20010105

La présente invention concerne un écran acoustique à haute performance d'absorption utilisé pour la construction de murs antibruit, par exemple le long de voies de circulation en milieu urbain ou en bordure de voies ferrées ou l'isolation de bâtiments par construction de cloisons ou murs absorbants. Cet écran se présente sous la forme d'un panneau maintenu en position verticale par des poteaux ancrés dans le sol. Dans le type particulier d'écran acoustique ici considéré, il est déjà connu de l'art antérieur d'utiliser une structure porteuse en béton coulé associé à un ou plusieurs éléments absorbants. Dans un modèle particulier d'écran acoustique développé par la société CROMOROC, l'élément absorbant est constitué d'une couche de laine de verre ou de roche directement appliquée sur la structure porteuse en béton coulé. En outre, afin de protéger cet élément absorbant en laine de verre ou de roche, il est prévu des dalles de parement qui viennent recouvrir la laine de roche ou de verre et qui sont fixés à la structure porteuse à l'aide d'un réseau en treillis fixé à la structure porteuse et sur laquelle les dalles de parement peuvent être montées par exemple par clipsage. Un vide d'air est d'autre part ménagé entre la laine de roche ou de verre et les dalles de parement pour jouer le rôle de résonateur. De ce fait, les dalles de parement ne sont pas en contact direct avec la laine de roche ou de verre. L'opération de pose d'un tel écran acoustique est particulièrement délicat et laborieux, étant donné qu'il faut mettre en place la laine de verre ou de roche alors que la structure porteuse en béton coulé est déjà mise en position entre des poteaux de maintien ancrés au sol, et que le système de treillis de fixation pour les dalles de parement doivent être installés par la suite in situ. Il s'ensuit donc une opération de pose délicate et particulièrement longue, ce qui accroît particulièrement les coûts d'installation. D'autre part, cet écran acoustique présente un inconvénient considérable au niveau des dalles de parement, qui réside dans la faible résistance des dalles aux chocs. En effet, étant donné que les dalles sont fixées au système de treillis sur leur bord et qu'il y a un vide d'air entre les dalles et la laine de roche ou de verre, les dalles présentent une faiblesse particulièrement au niveau de leur centre, ce qui les fragilise en cas de choc, notamment dus à des dégradations volontaires. Le but de la présente invention est de palier aux inconvénients de l'art antérieur en définissant un nouvel écran acoustique particulièrement performant au niveau de l'absorption acoustique, qui soit facile à poser et qui présente en outre une résistance accrue aux chocs notamment au niveau des dalles de parement, l'aspect esthétique ne devant toutefois pas être négligé. Pour ce faire, la présente invention prévoit un écran acoustique comprenant une structure porteuse en béton coulé, des éléments absorbants sensiblement rigides et des dalles de parement disposées du côté de l'onde sonore, caractérisé en ce que les éléments absorbants sont en contact avec les dalles de parement de manière à leur procurer un soutien de renforcement. Ainsi, on sert des éléments absorbants et plus particulièrement de leur caractéristique rigide pour fournir aux dalles de parement une base solide sur laquelle elles peuvent reposer, ce qui augmente considérablement leur résistance aux chocs. Avantageusement, les éléments absorbants présentent des profils de renforcement saillants orientés en direction des dalles de parement, les extrémités des profils étant en contact avec les dalles de parement. Et afin de réaliser le vide d'air faisant fonction de résonateur, il est prévu que les éléments absorbants et les dalles de parement présentent entre eux des évidements au niveau des profils. Les éléments absorbants peuvent par exemple être réalisés en béton de bois, c'est-à-dire un mélange de béton et d'agrégats de bois. Selon une autre caractéristique intéressante de la présente invention, les dalles de parement sont fixées à la structure porteuse en béton coulé par des moyens d'ancrage fixés dans la structure porteuse, les dalles venant en contact avec la structure porteuse. Avantageusement, les éléments absorbants sont intégrés dans des logements ménagés dans la structure porteuse, de sorte que les dalles de parement viennent en contact à la fois avec la structure porteuse et les extrémités des cannelures des éléments absorbants. Ainsi, les dalles de parement reposent avec leur pourtour sur la structure porteuse en béton coulé et avec le restant de leur surface sur les éléments absorbants. Ainsi, il n'y a de faiblesse de résistance aux chocs en aucun endroit des dalles de parement. De préférence, les moyens d'ancrage comprennent des éléments d'ancrage fixés dans les dalles de parement et noyés dans le béton de la structure porteuse. Ces éléments d'ancrage constituent des moyens mécaniques permettant la fixation des dalles de parement sur la structure porteuse. Ces éléments d'ancrage sont particulièrement .utiles pour toute contrainte de traction exercée sur les dalles de parement. Afin de compléter ou d'améliorer la fixation des dalles de parement sur la structure porteuse, une interface d'adhésion est prévue entre les dalles de parement et la structure porteuse au niveau de leur contact mutuel pour améliorer l'adhérence des dalles sur le béton de la structure porteuse. Cette interface d'adhésion qui peut se présenter sous la forme d'une bande ou d'une couche adhésive est particulièrement utile pour toute contrainte de cisaillement exercée entre les dalles et la structure porteuse. De manière similaire aux dalles de parement, les éléments absorbants peuvent également comprendre des éléments d'ancrage fixés aux éléments absorbants et noyés dans le béton de la structure porteuse. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel écran acoustique. Selon ce procédé, les éléments absorbants sont placés dans un moule de la taille de l'écran voulu et on coule ensuite du béton dans le moule de manière à recouvrir les éléments absorbants. Ainsi, les éléments absorbants sont intégrés dans des logements ménagés dans la structure porteuse, il n'y a pas besoin de moyens particuliers pour maintenir ces éléments absorbants à la structure porteuse en béton coulé. Selon une forme de réalisation pratique et préférée, les dalles de parement sont préalablement disposées au fond du moule, les éléments absorbants étant ensuite placés sur les dalles de parement et le béton est finalement coulé. Les éléments d'ancrage et/ou l'interface d'adhésion, sont préalablement mïs en place sur chaque dalle de parement. Afin que le béton liquide ne fuit pas à travers les dalles de parement au niveau de leur joint, il est prévu de les étanchéifier. L'ensemble des dalles de parement d'un même écran constitue ainsi une chape solide étanche sur laquelle les éléments absorbants sont placés avant de couler le béton de la structure porteuse. Avantageusement, les éléments absorbants reposent sur les dalles de manière sensiblement étanche au béton de manière à empêcher le béton de pénétrer entre dans les espaces servant de résonateur prévus entre les éléments absorbants et les dalles de parement. L'avantage de l'écran acoustique selon l'invention par rapport à celui décrit en référence à l'art antérieur réside dans le fait que cet élément acoustique peut entièrement être fabriqué en atelier et acheminé à l'état fini sur le chantier de sorte que l'opération de pose est réduite à la mise en place des écrans entre les poteaux de support ancrés au sol. Comme susmentionné, cet écran présente une résistance particulièrement accrue aux chocs du côté des éléments de parement et présente en outre une haute performance d'absorption sonore en raison de l'empilent successif de matériau absorbant réfléchissant et résonnant. L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en coupe transversale à travers un écran acoustique selon l'invention, - la figure 2a est une vue de face d'un écran acoustique selon l'invention du côté dalle de parement, - la figure 2b est une vue en section transversale horizontale à travers l'écran acoustique de la figure 2a, - la figure 3a est une vue en section transversale à travers une dalle de parement selon l'invention, - la figure 3b est une vue de dessus de la dalle de parement de la figure 3a, - la figure 4a est une vue en section transversale à travers deux dalles de parement équipées selon l'invention d'éléments de fixation à structure porteuse, - la figure 4b est une vue de dessus des dalles de parement de la figure 4a, - la figure 5a est une vue en section transversale de deux dalles de parement et de deux éléments absorbants tels qu'ils sont disposés avant de couler la structure porteuse en béton, et - la figure 5b est une vue de dessus de la figure 5a. L'écran acoustique représenté sur la figure 1 comprend une structure porteuse en béton coulé 1 et des éléments absorbants 2 par exemple en béton de bois. A cela, on ajoute un matériau absorbant de parement 13 qui peut se présenter avantageusement sous la forme de dalles ou de plaques. On peut par exemple utiliser des dalles de CCV (composite ciment verre), des dalles de composite sable-résine (type Chromoroc), des plaques de billes de verre expansées, des dalles en argile expansée, ou plus généralement toutes plaques de parement offrant des caractéristiques techniques, acoustiques et esthétiques particulières. Une composition de dalle avantageuse peut comprendre des granulats de calcaire, marbre, basalte ou quartz agglomérés dans deux résines différentes, par exemple époxy et polyuréthane de manière à former une dalle bicouche. Les dalles présentent ainsi des caractéristiques d'absorption acoustique qui s'étendent sur un plus large domaine de fréquence. Ces dalles ou plaques 1 présentent un côté extérieur 31 tourné vers la source sonore (route ou voie ferrée) qui peut être facilement configuré de manière esthétique. La dalle 1 présente également un côté intérieur 30 tourné vers la structure porteuse en béton 3 et les éléments absorbants 2. Les dalles 1 sont disposées côte à côte de manière jointive comme on peut le voir sur la figure 2a. Les éléments absorbants viennent en contact des dalles de parement sur leur côté intérieur avec des profils de renforcement saillants 21. Les éléments absorbants représentés sur les figures présentent ici une structure cannelée avec une base 20 et des profils de renforcement sous la forme de cannelures 21 tournées vers les dalles 22. On peut bien entendu imaginer d'autres formes pour les profils de renforcement comme des plots ou un quadrillage. Les éléments absorbants 2 sont en contact du côté intérieur 30 des dalles 3 avec les extrémités 22 des cannelures 21. La structure porteuse en béton 3 définit des logements 12 dans lesquels les éléments absorbants 2 sont englobés et vient en contact des dalles 1 au niveau du côté intérieur 12. On peut remarquer sur la figure 1 que le béton 3 ne remplit pas les évidements 23 formés entre les éléments absorbants et les plaques 1. Ainsi, il est créé des chambres d'absorption de bruit ou résonateurs qui permettent d'améliorer encore davantage les qualités d'absorption acoustique de l'écran. Etant donné que les éléments absorbants 2 sont réalisés dans un matériau sensiblement rigide, par exemple du béton de bois, et que les extrémités des cannelures viennent en contact des dalles, ces dernières reposent donc contre une base solide qui fait fonction de soutien de renforcement. Les dalles étant déjà en contact avec la structure porteuse sur tout leur pourtour, leur appui contre les éléments absorbants renforce leur résistance aux chocs dans leur partie centrale et surtout au milieu. Il n'y a ainsi pratiquement pas de zone de faiblesse. La présente invention s'est attachée également à la fixation de la structure porteuse en béton sur les dalles 3. En effet, comme cela a déjà été remarqué dans l'art antérieur, il n'est pas facile de créer une liaison solide et fiable entre une masse de béton et de telles dalles de parement. En raison de la nature poreuse des dalles 3, le béton qui est coulé sur les dalles a tendance à être absorbé dans les dalles 3, ce qui crée une liaison peu adhérente. La présente invention tente de palier ce problème en utilisant des moyens mécaniques et/ou chimiques pour améliorer la liaison de ces deux éléments. Selon l'invention, pour la liaison mécanique, on utilise des tire-fond 4 qui sont vissés dans la dalle 3 du côté de leur face intérieure 30 de manière à ce que la cheville et la tête des tiges des tire-fond fassent largement saillie sur cette face intérieure 30 comme on peut le voir sur les dessins. Ainsi, une partie de la cheville et la tête des tire-fond 4 serviront de moyen d'ancrage dans la masse coulée de béton de la structure porteuse 1. On peut bien entendu envisager d'autres systèmes d'ancrage permettant un accrochage de la dalle au béton de la structure porteuse. D'autre part, pour les moyens chimiques, on peut utiliser de la colle appropriée, par exemple polyuréthane, que l'on applique sur les bords de chaque dalle 3. La colle forme ainsi une bande 6 sur tout le pourtour des dalles sur une largeur, par exemple de 5 cm. Cette colle spéciale permet de créer une interface de haute résistance entre les dalles 3 et la masse de béton coulé 1. Ainsi, grâce à la combinaison de moyens mécaniques (tire-fond) et de moyens chimiques (colle polyuréthane), on crée une haute adhérence entre la masse de béton coulé de la structure porteuse et les dalles de parement absorbantes 3. Bien que les éléments absorbants 2 soient entièrement intégrés dans la masse de béton coulé, on peut aussi mettre en place des tire-fond 5 au niveau de la base 20 des éléments absorbants 2 de manière à faire largement saillie comme pour les tire-fond 4 des dalles 3. Ceci est visible par exemple sur la figure 1. Ceci permet de créer une fixation mécanique encore plus solide entre la masse de béton coulé et les éléments absorbants 2. D'autre part, afin de réaliser une étanchéité au niveau des joints des dalles 3, on peut appliquer un joint de silicone 7 sur les bandes de colle de polyuréthane 6 de manière à ce que le joint chevauche les deux dalles adjacentes. Les dalles 3 d'un même écran sont reliées les unes aux autres de manière étanche et forme ainsi une chape étanche. Il sera maintenant décrit le procédé de fabrication permettant d'obtenir un tel écran acoustique. Etant donné que la structure porteuse en béton 3 doit être coulée, on utilise un moule de la taille de l'écran acoustique que l'on veut fabriquer. Le moule comprend un fond et des parois latérales définissant ainsi un volume parallélépipédique. On commence par disposer les dalles de parement 3 sur le fond du moule avec la face extérieure 31 tournée vers le fond du moule. Les tire-fond 6 ont été préalablement vissés dans les dalles 3 sur leur côté intérieur 30. Les bandes 6 de colle spéciale sont ensuite appliquées sur les bords des dalles. L'étape ultérieure comprend d'appliquer le joint de silicone 7 au niveau des lignes de jonction des plaques sur les bandes de colle. Les éléments absorbants 2 sont ensuite disposés sur les dalles de parement 3 avec leur fond 20 tourné vers le haut. La masse de béton peut ensuite être coulée dans le moule de manière à recouvrir entièrement les éléments absorbants 2. La masse de béton coulé vient donc en contact des dalles de parements au niveau de leurs bandes de colle et de leurs tire-fond créant en cet endroit une fixation solide. Comme on l'a dit précédemment, la masse de béton coulé ne pénètre pas à l'intérieur des évidements 21 formés entre les éléments absorbants 2 et les dalles de parement 3. Ceci peut être tout simplement obtenu du fait d'une étanchéité relative au niveau des cannelures 21 en contact avec la face intérieure 30 des dalles de parement. Une fois que la masse de béton coulé 3 a pris, l'écran acoustique peut être démoulé. Ce procédé de fabrication par moulage intégral ne doit pas être constitué comme le seul possible. En effet, la structure porteuse peut être moulée à part et les éléments absorbants et les dalles de parement fixés à elle par la suite. On peut également envisager d'intégrer les éléments absorbants dans la structure et de fixer les dalles par la suite. On dispose ainsi d'un écran acoustique composite multimatériaux présentant une résistance particulièrement importante, aussi bien au niveau des dalles de parement, qu'entre les différents éléments. Revendications 1.- Ecran acoustique comprenant une structure porteuse (1) en béton coulé, des éléments absorbants sensiblement rigides et des dalles de parement (3) disposées du côté de l'onde sonore, caractérisé en ce que les éléments absorbants sont en contact avec les dalles de parement de manière à leur procurer un soutien de renforcement. 2.- Ecran acoustique selon la revendication 1, dans lequel les éléments absorbants (2) présentent des profils de renforcement saillants (21) orientés en direction des dalles de parement, les extrémités (22) des profils étant en contact avec les dalles de parement (3). 3.- Ecran acoustique selon la revendication 2, dans lequel les éléments absorbants (2) et les dalles de parement (3) présentent entre eux des évidements (23) au niveau des profils (21). 4.- Ecran acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dalles de parement (3) sont fixées à la structure porteuse (1) en béton coulé par des moyens d'ancrage (4) fixés dans la structure porteuse, les dalles (3) venant en contact avec la structure porteuse (1). . 5.- Ecran acoustique selon la revendication 4, dans lequel les éléments absorbants (2) sont intégrés dans des logements (12) ménagés dans la structure porteuse (1), de sorte que les dalles de parement (3) viennent en contact à la fois avec la structure porteuse (1) et les extrémités (22) des profils (21) des éléments absorbants (2). 6.- Ecran acoustique selon les revendications 4 ou 5, dans lequel les moyens d'ancrage comprennent des éléments d'ancrage (4) fixés dans les dalles de parement (3) et noyés dans le béton de la structure porteuse (1). 7.- Ecran acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel une interface d'adhésion (6) est prévue entre les dalles de parement (3) et la structure porteuse (1) au niveau de leur contact mutuel pour améliorer l'adhérence des dalles sur le béton de la structure porteuse. 8.- Ecran acoustique selon la revendication 5, dans lequel les éléments absorbants comprennent des éléments d'ancrage (5) fixés aux éléments absorbants (2) et noyés dans le béton de la structure porteuse (1). 9.- Ecran acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dalles de parement (3) sont étanches au niveau de leurs joints mutuels. 10.- Procédé de fabrication d'un écran acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes de disposer les éléments absorbants (2) dans un moule de la taille de l'écran voulu et de couler du béton dans le moule de manière à recouvrir les éléments absorbants. 11.- Procédé de fabrication d'un écran acoustique selon la revendication 10, dans lequel les dalles de parement (3) pourvues de leurs moyens d'ancrage (4) sont préalablement disposées au fond du moule. 12.- Procédé de fabrication d'un écran acoustique selon la revendication 11, dans lequel les dalles de parement (3) sont étanchéifiées au niveau de leurs joints mutuels avant de disposer les éléments absorbants (2) sur les dalles (3) et de couler le béton de la structure porteuse (1). 13.- Procédé de fabrication d'un écran acoustique selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel les éléments absorbants (2) reposent sur les dalles (3) de manière sensiblement étanche au béton.