Brevet FR2935399A1 — publié le 20100305

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne une semelle, destinée à être interposée entre d'une part un bloc de béton d'un support de rail de chemin de fer et d'autre part un ballast, la semelle comportant une plaque en matériau viscoélastique. Elle concerne également un ensemble comportant un bloc et une semelle précitée, ainsi que les procédés de fabrication correspondants. ETAT DE L'ART Comme le montrent les figures 1 à 4, on sait que l'interposition d'une semelle 4 d'un matériau viscoélastique convenablement choisi, tel qu'un polyuréthane dense et dur, entre d'une part chaque blochet 1 de béton d'une traverse 10 bibloc (figures 1 et 2) ou un bloc 1 d'une traverse monobloc (figures 3 et 4), et d'autre part un ballast 5 permet : - d'éviter l'attrition du ballast 5 (c'est-à-dire l'usure et la fragmentation des pierres concassées du ballast par frottement mutuel) et d'éviter son tassement, - d'éviter d'user le béton du blochet 1 par le ballast 5, et - de dissiper l'énergie vibratoire générée par les charges roulantes, c'est-à-dire notamment de réduire le bruit au passage d'un train. On comprend que chaque blochet 1 (figures 1 et 2) ou bloc 1 de béton unique d'une traverse monobloc (figures 3 et 4) peut être remplacé par tout bloc 1 de béton de tout support 10 de rail 3 de chemin de fer. La semelle 4 peut être continue sous le blochet (figure 1) ou sous la 25 traverse (figure 3) ou discontinue (figure 4) et placée uniquement au niveau des rails 3. Les techniques antérieures connues proposent de fixer une telle semelle 4 à chaque bloc 1 de béton d'un support 10 de rail 3, en proposant différents modes de solidarisation, à savoir : 30 - par projection ou par coulée du matériau viscoélastique sur le béton, - par intégration de plaques préfabriquées du matériau viscoélastique au béton, lors de la fabrication du support de rail, o par moulage d'au moins un bloc de béton, ou encore o par collage de telles plaques préfabriquées sur le béton, par tout adhésif approprié. La technique consistant à préfabriquer les semelles 4, sous forme de plaques de matériau viscoélastique, pour ensuite les intégrer au béton, lors du moulage de celui-ci ou les coller sur celui-ci pendant ou après sa prise, n'est cependant pas optimale. En effet, la fixation par collage permet certes d'assurer la fixation de la semelle 4 sur une face inférieure 1 b du bloc 1 dans des conditions satisfaisantes d'homogénéité, mais elle présente l'inconvénient de ne pas être pérenne. La fixation par intégration au béton lors de son moulage permet de ne pas allonger le temps de fabrication des supports de rail en ce sens que les plaques préfabriquées peuvent être fabriquées en temps masqué et que leur intégration au support ne nécessite pas d'intervention supplémentaire autre que leur mise en place dans le moule au moment de la coulée du béton. Cependant, l'ancrage des semelles 4 sur le béton ne résulte alors que d'un encastrement mutuel étroitement localisé, si bien que les semelles restent indépendantes du béton et libres de se déformer par ailleurs, et cet encastrement mutuel présente une résistance mécanique limitée. Par ailleurs, le ballast 5 est de plus en plus élaboré, avec des pierres concassées de plus en plus dures et dont la forme est de plus en plus pointue. La dureté accrue du ballast et la présence d'angles aigus dans les pierres le composant permettent aux pierres du ballast 5 de s'imbriquer les unes aux autres, pour former une infrastructure à la voie ferrée plus résistante à l'attrition et au tassement. Cependant, la dureté accrue des pierres et la présence d'angles aigus dans leur forme provoquent un poinçonnement de la semelle 4, qui peut ensuite provoquer un endommagement du bloc 1. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention une semelle, destinée à être interposée entre d'une part un bloc de béton d'un support de rail de chemin de fer, et d'autre part un ballast, la semelle comportant une plaque en matériau viscoélastique et étant caractérisée en ce qu'elle comporte des fils s'étendant à partir de la plaque et destinés à être noyés dans le bloc ; et la face de la plaque opposée aux fils présente une dureté Shore A comprise entre 35 et 95 Shore A, avec une valeur préférentielle comprise entre 65 et 95 Shore A, voire entre 75 et 95 Shore A. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - la semelle comporte en outre une couche anti-poinçonnement comportant un treillis en tissu et destinée à être en contact avec le ballast ; - la couche anti-poinçonnement présente un traitement de surface ; et - la couche anti-poinçonnement présente une épaisseur comprise entre 0.5 et 4 mm, de préférence entre 1 et 2 mm. L'invention concerne également un ensemble comportant un bloc et une semelle précitée, ainsi que les procédés de fabrication correspondants. L'invention présente de nombreux avantages. La fixation de la semelle par intégration au béton lors de son moulage, grâce aux fils noyés dans le bloc, permet de ne pas allonger le temps de 20 fabrication du support de rail. De plus, l'ancrage de la semelle sur le béton grâce aux fils noyés permet un encastrement mutuel amélioré avec une résistance mécanique forte. Enfin, du fait de la présence de la couche anti-poinçonnement, le 25 poinçonnement de la semelle est diminué, ce qui peut éviter un endommagement du bloc. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit 30 être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1, 2, 3 et 4, déjà commentées, représentent schématiquement des ensembles connus comportant un support de rail et une semelle, l'ensemble étant placé dans un ballast ; - la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation possible d'un ensemble comportant une semelle selon l'invention et un bloc posé dans un ballast ; et - la figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation possible d'un ensemble comportant une semelle selon l'invention comportant en outre une couche anti-poinçonnement et un bloc posé dans un ballast. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 5 montre un exemple d'un mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention. L'ensemble comporte un bloc 1 de béton d'un support de rail de chemin de fer. Le support est du type traverse monobloc, ou bibloc comportant une 15 entretoise par exemple. L'ensemble comporte en outre une semelle 4 anti-poinçonnement. L'ensemble est partiellement encastré dans un ballast 5. Si l'on se réfère à une position de pose de l'ensemble (voir par exemple les figures 1 à 4), dans laquelle la traverse est partiellement 20 encastrée dans le ballast 5, le bloc 1 est délimité par une surface inférieure plane 1 b noyée dans le ballast 5 et reposant sur lui, à plat, par l'intermédiaire de la semelle 4 en un matériau viscoélastique. Ainsi, la semelle 4 est destinée à être interposée entre d'une part le bloc 1 de béton du support 10 de rail 3, et d'autre part le ballast 5. 25 La semelle 4 est d'une épaisseur de l'ordre de 3 à 20 mm, de préférence de 4 à 10 mm. Le bloc 1 est aussi limité par une surface supérieure 1 a qui est pour l'essentiel plane, et reçoit les rails 3 avec fixation élastique des rails 3 par des moyens non détaillés et bien connus d'un Homme du métier. 30 Conformément à la présente invention, la semelle 4 comporte une plaque 41 en matériau viscoélastique et des fils 43 s'étendant à partir de la plaque 41 et destinés à être noyés dans le bloc 1. Les fils 43 s'étendent à partir de la plaque 41, sur une face supérieure 41a de la plaque, et sont destinés à être noyés dans le bloc 1, pour permettre la fixation de la semelle 4 au bloc 1 : ils sont alors noyés dans le béton du bloc 1 lors de son moulage. On comprend que les fils 43 sont également fixés à la face supérieure 41a de la plaque 41 en étant noyés dans le matériau de la plaque 41 lors de son moulage. Les fils 43 sont par exemple en matériau inoxydable, comme par exemple un acier inoxydable. Ils constituent avantageusement un ensemble de boucles fermées. La densité des boucles est avantageusement comprise entre deux boucles par cm2 et quatre boucles par cm2. Cette densité de boucles conditionne l'accrochage de la semelle 4 sur le bloc 1 et assure le meilleur coefficient de liaison entre le béton du bloc et matériau viscoélastique de la semelle. La face 41b de la plaque 41 opposée aux fils 43 (face inférieure 41b) présente une dureté Shore A comprise entre 35 et 95, avec une valeur préférentielle mais non limitative entre 65 et 95 Shore A, et une valeur très préférentielle entre 75 et 95 Shore A, par exemple 90 Shore A. La technique de mesure de dureté Shore A est connue de l'Homme du métier et n'est pas reprise en détail dans la suite de la présente description. Une telle dureté de la plaque 41 permet à la fois de conserver à la semelle 4 ses propriétés de résilience (la plaque n'est pas trop dure), tout en conférant des propriétés anti-poinçonnement (la plaque est assez dure). Une telle dureté de la plaque 41 est atteinte en formant la plaque 41 par un procédé de coulée continue du matériau viscoélastique la composant, de manière à obtenir une plaque 41 massive, avec quasiment aucune inclusion gazeuse. Le choix du matériau viscoélastique de la plaque 41 est tel qu'il résiste aux agressions physico-chimiques (par exemple dues au climat, au passage des trains, à l'entourage par un béton alcalin, etc.) de son environnement, principalement le ballast. La face inférieure 41b peut être lisse ou présenter une rugosité choisie et maîtrisée, notamment au moment de l'extrusion. Le matériau viscoélastique de la plaque 41 est préférentiellement du polyuréthane. Comme le montre la figure 6, avantageusement mais optionnellement, la semelle 4 peut comporter en outre une couche 42 anti-poinçonnement. La couche 42 est située sur la face inférieure 41b de la plaque 41 et c'est alors elle qui est destinée à être en contact avec le ballast 5 pour protéger la plaque 41 et le bloc 1. La couche 42 comporte un treillis en tissu d'épaisseur entre 0.5 et 4 mm, de préférence entre 1 et 2 mm, très résistant au poinçonnement, par 10 exemple en fibres de verre ou en fibres polyamides. La fixation de la couche 42 sur la face inférieure 41b de la plaque 41 s'effectue classiquement par collage ou par intégration au matériau de la plaque 41 lors de son moulage. Le treillis en tissu peut ainsi être intégré au matériau viscoélastique de 15 la plaque 41 lors de sa fabrication suivant la méthode de la coulée continue à chaud, connue de l'Homme du métier, afin d'obtenir une adhérisation optimale. Le refroidissement de cet assemblage � couche-plaque � est effectué via son passage sous un tunnel à température contrôlée ; cette opération 20 procure une stabilisation de haut niveau de l'assemblage et procure l'homogénéité mécanique de la semelle 4. De la sorte, le treillis, bien que noyé dans la plaque 41, est avantageusement placé sensiblement à la face inférieure 41b de la plaque 41 pour être en contact avec le ballast 5, comme représenté sur la figure 6. 25 Avantageusement, pour encore améliorer la résistance au poinçonnement, la couche anti-poinçonnement 42 présente un traitement de surface, sur la surface destinée à être en contact avec le ballast 5. Un tel traitement de surface peut être du type traitement thermique par exemple, comme un refroidissement très rapide de la structure formant la 30 couche 42, après placement du treillis. Ce traitement thermique peut être un traitement en phase aérobie sous un gaz neutre détendu, générant une très basse température en surface de la couche 42. Ce traitement provoque un durcissement de la surface de la couche 42, durcissement qui est adapté aux propriétés physico-chimiques du ballast 5. Ce traitement peut assurer le durcissement de la couche anti-poinçonnement sur une profondeur de 1 à 2 mm par exemple. Ce mode opératoire assure la maîtrise de la profondeur de traitement. Afin d'améliorer l'intégration de la semelle 4 à la surface inférieure 1 b du bloc, une composition avantageuse du béton permet d'améliorer l'adhérence des fils 43 au bloc 1. Le béton du bloc présente - un excédent de pâte pure supérieur à 300 L de pâte pure par m3 de béton mis en place, - une granulométrie des graviers du béton inférieure ou égale à 16 mm, et - un rapport massique eau/ciment inférieur à 0.45. On peut également prévoir une vibration du bloc 1 lors de son moulage et de l'intégration de la semelle 4 sur sa surface 1 b. REVENDICATIONS1. Semelle (4), destinée à être interposée entre d'une part un bloc (1) de béton d'un support (10) de rail (3) de 5 chemin de fer, et d'autre part un ballast (5), la semelle (4) comportant une plaque (41) en matériau viscoélastique et étant caractérisée en ce que - elle comporte des fils (43) s'étendant à partir de la plaque (41) et 10 destinés à être noyés dans le bloc (1) ; et - la face (41b) de la plaque (41) opposée aux fils (43) présente une dureté Shore A comprise entre 35 et 95 Shore A, de préférence entre 65 et 95 Shore A. 15 2. Semelle selon la revendication 1, comportant en outre une couche (42) anti-poinçonnement comportant un treillis en tissu et destinée à être en contact avec le ballast. 3. Semelle selon la revendication 2, dans laquelle la couche anti-20 poinçonnement (42) présente un traitement de surface. 4. Semelle selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle la couche anti-poinçonnement (42) présente une épaisseur comprise entre 0.5 mm et 4 mm, de préférence entre 1 et 2 mm. 5. Ensemble comportant un bloc (1) de béton d'un support (10) de rail (3) de chemin de fer, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une semelle (4) selon l'une des revendications 1 à 4 fixée à une surface inférieure (lb) du bloc (1). 6. Procédé de fabrication d'une semelle (4) destinée à être interposée entre d'une part un bloc (1) de béton d'un support (10) de rail (3) de chemin de fer, et 25 30d'autre part un ballast (5), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes selon lesquelles - on forme une plaque (41) en matériau viscoélastique dont une face 5 inférieure (41 b) présente une dureté Shore A comprise entre 35 et 95 Shore A, de préférence entre 65 et 95 Shore A; et - on forme des fils (43) s'étendant à partir d'une face supérieure (41 a) de la plaque (41) et destinés à être noyés dans le bloc (1). 10 7. Procédé selon la revendication 6, comportant une étape selon laquelle on fixe, sur la face inférieure (41b) de la plaque (41), une couche (42) antipoinçonnement comportant un treillis en tissu et destinée à être en contact avec le ballast (5). 15 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on effectue un traitement de surface sur la couche anti-poinçonnement (42). 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel on forme les fils (43) en noyant des fibres dans la plaque (41). 20 10. Procédé de fabrication d'un ensemble comportant un bloc (1) de béton d'un support (10) de rail (3) de chemin de fer, et une semelle (4) selon l'une des revendications 1 à 4, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte une étape selon laquelle 25 on fixe la semelle (4) sur une face inférieure (1 b) du bloc (1) en noyant des fils (43) s'étendant à partir d'une face supérieure (41 a) d'une plaque (41) de la semelle (4) dans le bloc (1). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on forme un béton pour 30 le bloc avec - un excédent de pâte pure supérieur à 300 L de pâte pure par m3 de béton mis en place,- une granulométrie des graviers du béton inférieure ou égale à 16 mm, et - un rapport massique eau/ciment inférieur à 0.45.5