Brevet FR3050743A1 — publié le 20171103

- 1 - PELLE A RECEPER LE BETON FRAIS La présente invention concerne un procédé de recépage d'ouvrages en béton, ainsi que le dispositif associé « la pelle à recéper » pour la mise en oeuvre de ce procédé valorisable. L'invention est caractérisée par la réalisation d'une pelle à recéper le béton frais sur les ouvrages de types fondations profondes comme les pieux, barrettes, parois moulées ou voiles enterrés. Lors de la réalisation des ouvrages de fondations, au moment du bétonnage, l'on est amené à les remplir de béton au-delà du niveau de l'ouvrage définitif. Il est par conséquent nécessaire de procéder au recépage de l'ouvrage, c'est-à-dire d'éliminer la partie supérieure constituée de mauvais béton. Jusqu'à présent, ce recépage est réalisé principalement sur des bétons durcis et de plusieurs manières : par destruction à l'aide d'un marteau piqueur, ou d'un procédé hydraulique ou par éclatement 20 par l'usage de produits expansifs ou par coins hydrauliques. Ces procédés sur bétons durcis, présentent les inconvénients de prendre un temps considérable, d'utiliser une main d'oeuvre importante avec une forte consommation d'énergie ce qui conduit à des 25 coûts élevés puisqu'il s'agit de détruire un volume de béton ayant déjà fait prise. Lorsque l'on remplit de béton les forages, le premier béton qui arrive au fond du trou se trouve mélangé à l'eau, la boue et les 30 terres meubles. Au fur et à mesure du remplissage, le béton remonte avec lui, la boue, de telle sorte qu'en fin de coulage, le béton souillé se situe en surface de l'ouvrage. Il faut donc éliminer cette partie polluée pour retrouver un béton de qualité, cette action s'appelle le « recépage ». Cette opération est nécessaire sur toutes 35 les fondations profondes et s'opère sur une hauteur variant de 80 cm à 1,50 m. L'invention présentée, a pour objet un procédé de recépage d'un ouvrage en béton frais, caractérisé par le fait que l'on procède 40 au retrait du béton et de ses impuretés dans le plan de recépage avant la prise du béton et dès la fin du bétonnage. Par « retrait » du béton on entend l'opération qui consiste, alors que celui-ci est encore frais, à retirer le béton pollué à 45 l'aide d'une pelle ronde et creuse jusqu'au niveau d'arase du béton imposé par le bureau d'études. Il résulte du procédé et de son dispositif que le niveau d'arase du bon béton de l'ouvrage est obtenu facilement en renouvelant 50 l'action de retrait à l'aide de la pelle à recéper. Le béton pollué est retiré au fur et à mesure de l'opération de recépage. Ce béton pollué peut être réutilisé immédiatement sur le chantier en fond de fouilles ou sous dallages comme béton de propreté. 55 La pelle à recéper permet d'effectuer des recépages allant jusqu'à 1,50 m de profondeur et pour des pieux de diamètre 250 mm à 3050743 2 1200 mm. Les temps des recépages sur le béton frais sont très courts, allant de 5 minutes pour un pieu G 400 à 20 minutes pour un pieu G 1000. 5 Ce dispositif, très respectueux de l'environnement, ne génère aucune pollution (bruit, poussière, CO2...) et aucun déchet si le béton souillé est réutilisé sur site. Autre aspect important du dispositif, c'est que l'ensemble des ouvriers travaillent en pleine sécurité ce qui n'est pas toujours le cas des autres procédés de recépage. Il est connu de l'état actuel de la technique, différents dispositifs ayant fait l'objet de brevets, et qui sont les plus utilisés pour effectuer cette opération : 35 I - sur le béton durci : Le recépage peut être mécanique ou par fluide (brise-pieux hydraulique, robot hydro-démolition), avec l'aide d'engins mécaniques, d'agents expansifs ou explosifs, et manuels avec l'utilisation de marteaux pneumatiques ; - Le marteau piqueur : c'est le procédé le plus simple mais le plus accidentogène et pathogène pour l'homme ; - Le brise roche hydraulique : normalement interdit mais largement toléré, c'est le plus polluant, le plus bruyant qui crée systématiquement des microfissures dans la fondation indétectables visuellement et très courantes sur les pieux de petits diamètres (inférieur à 1 m de diamètre) et sans compter le pliage quasi systématique des aciers en attentes qu'il faudra détordre ou remplacer ultérieurement. Cette technique conduit à une mauvaise qualité de recépage ; - Les vérins hydrauliques avec 2 familles : o en couronne : un bracelet dont chaque maillon est muni d'un vérin positionné à l'aide d'une pelle mécanique autour de la tête de pieux. Les vérins exerçant une pression latérale créent une fissure plus au moins horizontale pour découper un disque de béton. Cette solution est impossible à utiliser sur des fondations autres que des pieux et économiquement, elle n'est justifiable que sur des pieux de petits diamètres. Cette solution qui a connu un certain succès il y a une dizaine d'année est en voie de disparition ; o traversant : nécessite une préparation pour habiller les aciers en attentes avec des gaines en mousse pour éviter l'adhérence du béton sur les aciers. Une fois le terrassement réalisé, on fore un trou horizontal d'environ 15 cm de diamètre à l'altitude de recépage, puis on introduit un vérin hydraulique dans le trou. La pression réalisée en traction permet une découpe du bloc de béton puis de l'extraire avec une pelle mécanique. Cette solution trouve aussi ses limites : - pour avoir une découpe de qualité il faut créer une prédécoupe circulaire à la scie diamantée sur le pourtour du pieux (travail long et pénible) ; 10 3050743 3 - il est nécessaire d'avoir de la place autour de chaque pieu (au moins 1 m) ; - on ne peut pas travailler s'il y a de l'eau (nappe phréatique, pluie...) ; 5 - ne s'utilise que sur des fondations circulaires ; - non rentable sur des petits pieux inférieurs à lm de diamètre et supérieurs à 1,80m de diamètre ; - producteur de CO2 avec le compresseur à moteur thermique ; - outil lourd à manipuler et à entretenir ; 10 II - sur le béton frais : - Le recépage à frais mécanisé : 15 On enlève le béton de surface à l'aide d'une soupape pendant qu'il est encore frais. L'outil est lourd à manipuler et le travail est pénible avec un risque important de mélanger le béton pollué avec le béton sain. Quelques jours plus tard, on réalise une finition au marteau piqueur sur 10 cm ; 20 III - les solutions mixtes : elles s'effectuent en 2 temps : tout d'abord la pose procédée dans le béton frais et ensuite le recépage s'effectue sur le béton durci : 25 - Le système connu sous le nom « RECEPIEUX » : C'est une technique qui a reçu un grand nombre de distinctions. Le pré-recépage consiste à prédisposer dans le béton frais un kit composé de gaines en mousse pour les aciers en attente, de un ou 30 plusieurs vérins perdus en plastique (flacons de forme spécifique type soucoupe volante) prolongé de tubes PVC plus ou moins long et d'un agent expansif. Une fois ce kit positionné dans le béton à l'altitude désirée, on attend un minimum de 3 jours pour que le béton ait atteint une résistance minimum. Puis on remplit le flacon de l'agent expansif. 35 Le flacon est muni d'une bille en bois qui flotte et vient obturer le goulot. L'agent expansif ne peut plus sortir et produit une pression progressive verticale en traction d'environ 40 tonnes dans les heures qui suivent. Une fissure parfaitement horizontale et propre vient séparer la tête du bloc à éliminer du reste de la fondation, sans 40 choque, ni vibration. Cela permet, lors d'auscultations soniques, de valider non seulement la qualité de la fondation mais aussi la qualité du recépage. C'est la seule technique capable de garantir grâce à la simulation numérique, qu'elle ne peut générer de fissures en dessous de la zone de recépage. 45 Cette technique, peu polluante, supprime tout risque constructif, elle ne produit ni poussière, ni vibration et est totalement silencieuse mais nécessite un engin de levage pour lever le bloc de béton durci. 50 - Le recépage par délayage du béton : Dans la publication FR 2668514 il est fait état d'un procédé de délayage du béton à l'aide d'une canne d'injection munie d'au moins une buse d'injection d'eau et d'au moins une buse d'injection de gaz, des moyens pour relier la buse d'injection d'eau à une pompe, et des moyens pour relier la buse d'injection de gaz à un compresseur. Les 3050743 4 buses d'injection d'eau et de gaz sont agencées pour diriger leur jet sensiblement dans un même plan et par laquelle de l'eau et du gaz sont injectés dans le béton frais. Le but est d'affaiblir le béton et lui faire perdre toute cohésion. 5 Tous ces dispositifs présentent de nombreux inconvénients : la majorité des techniques utilisées sont des techniques 10 destructives, réalisées avec des outils polluants (CO2) produisant des nuisances sonores mais aussi des poussières, des vibrations nuisibles à la fondation elle-même mais aussi aux constructions environnantes ; 15 - sur le béton durci, le recépage est un travail fastidieux et particulièrement pénible qui n'est pas valorisable en tant que tel et les techniques présentées sont génératrices de pathologies plus ou moins importantes pour les travailleurs et sont très accidentogènes ; 20 - le recépage sur le béton durci est très pénalisant en terme de délai d'exécution qui se compte le plus souvent en mois et l'économie du projet s'en trouve fortement impacté. 25 Pour y remédier, la présente invention vise à proposer un procédé de recépage simple et économique ne générant aucune nuisance. L'intervention sur le béton frais ne présente aucun danger pour les opérateurs au poste de travail et est valorisable par réemploi du 30 béton souillé. Le dispositif est constitué d'une pelle ronde et creuse de 20 à 16 cm de diamètre et de 20 cm de hauteur équipée d'un manche droit central de 1,40 m de hauteur terminé par un crochet (planche 1/2 - 35 figure 1). Cette forme, en tronc de cône, favorise la vidange de la pelle (planche 2/2 - figures 2, 3 et 4). La pelle est en acier forgé à chaud lui garantissant une solidité pour tous travaux. Le système permet un maintien ferme de l'outil donnant de la précision au geste. 40 L'outil est forgé d'une seule pièce et emmanché d'usine : Désignations : Caractéristiques : Diamètre de l'outil : variable de 200 mm à 160 mm Hauteur : 200 mm Epaisseur : 1,65 mm Manche central en acier Longueur : : G 14 mm 1400 mm Matière principale : acier au bore Traitement thermique : trempe du fer Dureté : 170-180 Kg/mm2 Finition : peinture hydrosoluble non polluante Poids Net : 2,50 kg environ 3050743 5 On décrit maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode d'exécution de recépage sur béton frais suivant le procédé et de son dispositif relatifs à l'invention en référence et aux dessins 5 schématiques annexés : - planche 1/2 : la figure 1 est une vue d'ensemble de la pelle à recéper (3) avec son manche (1 et 2), - planche 2/2 : les figures 2, 3 et 4 sont des vues de face, de 10 dessus et une coupe de ladite pelle (3). Ce procédé de recépage s'applique sur tout type d'ouvrage d'infrastructures de bâtiment ou de génie civil : voiles, barrettes ou pieux coulés en place. La profondeur de forage atteinte, le béton 15 frais est alors injecté refoulant en sa partie supérieure les impuretés. Dès le retrait de la foreuse, les terres et le béton qui ont débordé sur le sol sont évacuées à l'aide de la pelle mécanique. Dès lors commence le process, l'on prend ici comme exemple, un pieu : 20 1. avec la pelle à recéper, l'on extrait le béton de surface du pieu. Debout, au droit du forage, l'on plonge successivement la pelle dans le béton frais pour récupérer le béton souillé jusqu'à atteindre la profondeur requise, 25 2. la pelle à recéper permet de prendre 5 litres de matériaux environ à chaque plongée. La technique consiste à effectuer les prises de manière circulaire à 5 cm de la paroi du forage et de terminer chaque rotation par le centre du pieu. Cette opération est à recommencer jusqu'au niveau théorique d'arase du bon béton, 30 3. le béton laissé sur les parois consolide l'excavation permet de maintenir les terres et de faire un travail propre, 4. une fois la hauteur de recépage atteinte, l'on peut introduire 35 la cage d'armatures ou les attentes. Les conditions habituelles de cure doivent être prises pour un séchage conforme du béton, 5. après séchage et les résistances requises du béton, le terrassement autour de la tête le pieu peut être engagé ainsi que 40 l'exécution du massif d'appui devant recevoir les superstructures projetées. Cette technique permet des recépages allant jusqu'à 1,50 m de profondeur, et autre avantage, le béton altéré peut être réutilisé 45 pour des travaux de propreté sur le chantier. Le procédé et son dispositif associé présentent les avantages suivants : 50 - Rapidité d'exécution : gain de temps considérable par rapport à un poste de recépage classique sur béton durci. Sur un chantier de moyenne importance cela peut se chiffrer en plusieurs mois ; Exemples de temps de recépage du process : 5 minutes pour un pieu G 55 400 - 10 minutes pour un pieu G 600 - 15 minutes pour un pieu G 800 25 minutes pour un pieu 0 1000 ; 3050743 6 - Économique : très intéressant pour l'entreprise qui minimise le temps d'intervention sur l'ouvrage. Le gain est estimé de 20 à 30 % sur le poste fondations. En fait le poste de recépage est intégré au 5 poste de coulage de l'ouvrage ce qui supprime le poste de recépage classique ; - Qualitatif : travail propre et simple, facile à réaliser. Aucun déchet, le béton souillé peut être réutilisé sur le chantier dans les 10 bétons de propreté en fond de fouilles par exemple ; - Sécuritaire : Absence de danger, les opérateurs travaillent en pleine sécurité. 15 Diverses variantes et modifications peuvent, bien entendu, être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, 20 mais l'homme de métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS1 - Dispositif de recépage d'un ouvrage sur béton frais, caractérisé par le fait qu'il comprend : une pelle en tronc de cône (3) équipée d'un manche droit central (1,2) terminé par un crochet. 2 - Dispositif pour la revendication 1, caractérisé en ce que les diamètres de la pelle en tronc de cône (3) est compris entre 16 et 20 cm. 3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de la pelle en tronc de cône (3) est de 20 cm de profondeur. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manche droit central (1,2) a une hauteur de 1,40 m. 5 - Procédé de recépage d'un ouvrage sur béton frais, caractérisé par le fait que l'on procède au retrait du béton en utilisant le dispositif selon l'une des revendications précédentes, avant sa prise et dès la fin du bétonnage, sur tout type d'ouvrage d'infrastructure de bâtiment ou de génie civil : voiles, barrettes, pieux coulés en place. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on extrait le béton, du haut de l'ouvrage, en plongeant successivement le dispositif de recépage dans le béton pour récupérer le béton souillé jusqu'à atteindre la hauteur de recépage requise. 7 - Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les reprises du béton pollué s'effectuent de manière circulaire sans toucher les parois et de terminer chaque rotation par le centre, l'opération étant répétée jusqu'à atteindre le niveau théorique d'arase de l'ouvrage. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications de 5 à 7, caractérisé par le fait que la technique peut être utilisée pour des recépages allant jusqu'à 1,50 m de profondeur.