Brevet FR2810402A1 — publié le 20011221

La présente invention concerne un dispositif permettant d'infiltrer sous contraintes des solutions chimiquement agressives dans des matériaux poreux naturels faiblement à fortement consolidés, gonflants ou non gonflants. Traditionnellement, l'imbibition de géomatériaux poreux est réalisée à pression atmosphérique dans des perméamètres grâce à des colonnes remplies d'eau; l'imbibition se fait par capillarité et sous l'effet du poids en mètres d'eau du liquide. Par ailleurs il est possible d'injecter de l'eau sous pression dans des échantillons en utilisant une pompe permettant d'imposer différentes consignes allant de quelques bars à plusieurs centaines de bars. L'inconvénient majeur dans le cas où on souhaiterait injecter une solution chimiquement agressive avec ce type de pompe serait à très court terme d'endommager la pompe qui n'est pas prévue pour une telle utilisation. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. II comporte en effet selon une première caractéristique, une seringue d'injection contenant la solution polluante qui est indépendante de la cellule dans laquelle on place le matériau à infiltrer. La solution polluée peut être injectée à différentes pressions et ce indépendamment de la pression mécanique qu'on impose au matériau à infiltrer. Le dispositif possède selon une deuxième caractéristique une cellule multi-bagues qui reçoit le matériau et qui permet un échantillonnage simple selon la direction d'infiltration pour caractériser le matériau fin d'essai. Enfin, selon une troisième caractéristique, l'infiltration peut donc être réalisée - avec une pression d'infiltration inférieure à la contrainte mécanique axiale appliquée au matériau, - à une pression d'infiltration égale à la contrainte mécanique axiale, - dans le cas de matériaux gonflants, à une contrainte mécanique axiale supérieure a la pression d'infiltration pour conserver le volume du matériau constant. L'invention sera mieux comprise et ses particularités apparaîtront à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple à l'appui des dessins annexés suivants - la figure 1 qui présente une vue d'ensemble du dispositif perméamètrique avec sa cellule et sa seringue d'injection - la figure 2 qui montre en coupe la cellule réglable par système vis-écrou, - la figure 3 qui présente la seringue d'injection à mise en pression indépendante. En référence à ces dessins, le fût (1) de la cellule (A) est réalisé à partir d'une ébauche en acier inoxydable; ce fut reçoit des bagues en bronze haute résistance (2) matériau chimiquement inerte vis à vis de l'éprouvette. Un système vis-écrou (8) est positionné en partie basse de la cellule pour assurer: - la mise contact des bagues et l'étanchéité aux interfaces entre bagues par l'intermédiaire d'un joint torique, - un démontage direct bague par bague de l'éprouvette ce qui facilite l'échantillonnage en fin d'essai. La vis, en acier mi-dur, est immobilisée en rotation pour limiter les efforts appliqués à l'éprouvette de la traction-compression; l'écrou tournant est réalisé en bronze. Un centreur (9) en bronze maintient en butée la bague supérieure après application d'une précharge par système vis-écrou. Un bouchon (10) maintient la colonne de matériau en partie inférieure. A chaque extrémité de l'ensemble multibagues, un disque poreux (11) en bronze fritté garantit l'étanchéité par joint en Teflôn (marque déposée) qui évite le transfert de matériau vers l'extérieur et permet le transfert d'air ou d'eau. En partie haute de la cellule, le couvercle (12) est fixé avec 6 vis (16) pour faciliter le remplissage. A l'intérieur de ce couvercle, coulisse un piston en acier inoxydable de section creuse, celui-ci permet d'imposer une contrainte mécanique axiale à l'éprouvette par injection d'un fluide sous pression (p2). La tête du piston est en acier inoxydable et comporte un orifice relié à un tube flexible par lequel s'écoule lixiviat qui recueilli pour analyse chimique. Un comparateur est positionné sur la tête du piston (15) pour la mesure du déplacement axial du matériau. La seringue (B) réalisée en acier inoxydable épais est chemisée (17) avec matériau chimiquement inerte par rapport à la solution à injecter. Le piston de la seringue (6) est également usiné dans un matériau chimiquement inerte. Sa tige est munie bouton (13) qui permet d'amener le piston en position basse. Le bouton est en contact avec un comparateur qui mesure le déplacement du piston. L'étanchéité de. la seringue assurée par un joint torique (14). Le diamètre d'alésage de la seringue est dimensionné pour permettre une correspondance directe entre le déplacement du piston et le volume solution injectée dans le matériau; soit une correspondance lmm- 5 g1. La pression. d'injection, appliquée sous le piston de la seringue (6), est transmise à la solution ' injecter contenue en partie haute de la seringue. En configuration d'infiltration, la seringue (A) est connectée à la cellule (B) en partie basse un tube (7), la solution est injectée avec la seringue à la consigne de pression d'injection choisie (P1). Dans le cas d'un essai à pression constante l'éprouvette est chargée mécaniquement par l'intermédiaire du piston de la cellule à une valeur de pression égale à la pression d'injection prévue. Dans le cas d'un essai à volume constant sur un matériau gonflant, la pression mécanique du piston (3) de la cellule est ajustée pour obtenir un déplacement nul en haut 5). La différence entre les deux consignes de pression (mécanique (P2) et d'injecti (P1)) donne la mesure de la pression de gonflement de l'éprouvette. REVENDICATIONS 1) Dispositif perméamètrique permettant de réaliser l'infiltration matériaux poreux naturels par des solutions chimiquement agressives caractérisé en ce qu'il comprend : cellule (A) équipée de bagues (2) qui reçoivent l'échantillon et d'un piston (3) exerçant une pression (P2) sur l'échantillon ainsi qu'une seringue d'injection (B) actionnée un piston (6) qui applique une pression d'injection (P 1) indépendante de la pression mécanique (P2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cellule est équipée d'un système ' écrou en parie inférieure qui permet d'ajuster la hauteur du matériau directement avec la hauteur finale des bagues. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une seringue d'injection (B) constituée* d'une chemise étanche (17) qui reçoit une solution polluée et équipée d'un piston (6) dont le fluide de commande est totalement indépendant de la solution à injecter. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est constitué d'un système d'injection indépendant du système de mise sous contraintes du matériau à étudier.