Brevet FR3159343A1 — publié le 20250822

L’invention concerne un manchon d’étanchéité (112) pour un ancrage de câble de précontrainte d’un ouvrage de construction, le manchon comprenant une première partie (114) formée d’un premier polymère ayant une température de fusion comprise entre 120 et 140°C ; et une seconde partie (113) formée d’un second polymère ayant une résistance à la traction comprise entre 25 et 40 MPa. L’invention porte également sur le procédé de fabrication du manchon comprenant : la mise en place, dans un moule, d’un insert de polyéthylène haute densité extrudé ; et l’injection à chaud d’une résine de polymère dans le moule. Figure de l’abrégé : Figure 2A MANCHON ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente divulgation relève du domaine des ouvrages d’arts et en particulier des éléments d’étanchéité d’un câble de précontrainte extérieure. Les câbles de précontrainte sont généralement constitués d’une pluralité (ou d’un faisceau) d’armatures (torons) parallèles qui sont ancrées en deux points d’une structure. Au voisinage de l’ancrage, les armatures sont agencées dans une forme d’épanouissement, d’une pièce d’ancrage, dite « tromplaque », sur laquelle est appuyé un bloc permettant l’ancrage individuel de chaque armature (toron). Le faisceau d’armatures du câble de précontrainte est généralement muni d’une gaine enveloppe collective qui permet l’injection d’un produit de remplissage protecteur des armatures, coulis cimentaire ou matériau souple tel que cire ou graisse. La gaine enveloppe équipant les câbles de précontrainte extérieure est le plus souvent constituée de tubes en polyéthylène à haute densité (PEHD). La partie courante de la gaine enveloppe est raccordée à une forme tubulaire évasée dite « trompette », épousant la surface intérieure de la tromplaque et permettant un raccord étanche entre la gaine enveloppe et la chambre intérieure de l’ancrage. La trompette est généralement fabriquée par moulage-injection d’un polymère dont les propriétés lui permettent de garantir sa tenue mécanique au niveau de la tromplaque. Ce matériau polymère est généralement moins flexible et plus résistant que le PEHD constitutif de la partie courante de la gaine enveloppe. Il est primordial de garantir une étanchéité au joint raccord entre la trompette et la partie courante de la gaine enveloppe. Or le soudage de ces éléments de matériaux distincts n’est pas aisé. La bonne étanchéité du joint peut alors être établie ou complétée au moyen d’un couvre-joint thermorétractable. Lors de l’injection du produit de remplissage (coulis cimentaire ou produit souple) dans la gaine enveloppe autour des armatures du câble, ce joint raccord peut être amené à fissurer, posant ainsi le double problème des fuites lors du remplissage du produit de remplissage et d’une exposition accrue à la corrosion. Des alternatives existent utilisant des machines spéciales dédiées au soudage de matériaux distincts, mais ces machines sont complexes à mettre en œuvre sur un chantier de construction. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un manchon d’étanchéité monobloc pour un ancrage de câble de précontrainte d’un ouvrage de construction, le manchon comprenant : une première partie formée d’un premier polymère ayant une température de fusion comprise entre 120 et 140°C ; et une seconde partie formée d’un second polymère, différent du premier polymère, et ayant une résistance à la traction comprise entre 25 et 40 MPa. Optionnellement, le premier polymère a une température de fusion comprise entre 125°C et 135°C. Optionnellement, le second polymère a une résistance à la traction comprise entre 28 et 32 MPa. Le manchon ainsi réalisé comporte donc une première partie qui est propice à une jonction (soudage par thermofusion) avec la partie courante de la gaine enveloppe du câble, et une partie qui garantit la tenue mécanique du manchon dans la pièce d’ancrage. L’étanchéité du raccord entre la trompette et la partie courante de la gaine enveloppe est donc garantie, permettant d’une part une injection du produit de remplissage sans fuite, et d’autre part une protection contre la corrosion accrue, et donc une augmentation de la durée de vie des armatures et de l’ancrage du câble. La composition initiale des premier et second polymères peuvent être voisines mais leurs propriétés, une fois le manchon formé, sont différentes. Selon un autre aspect, le premier polymère est un polyéthylène à haute densité. Selon un autre aspect, le second polymère est un polyéthylène à haute densité. Le second polymère peut avoir un indice de fluidité suffisamment important pour que ce matériau soit injectable. A l’inverse, le premier polymère peut ne pas être injectable. Selon un autre aspect, la seconde partie est évasée. Selon un autre aspect, la seconde partie présente une première épaisseur à une extrémité du manchon opposée à la première partie, et une seconde épaisseur au voisinage de la première partie, la seconde épaisseur étant plus grande, préférentiellement au moins deux fois plus grande que la première épaisseur. Selon un autre aspect, à une interface de liaison entre la première partie et la seconde partie, les première et seconde parties présentent des rainures annulaires ou hélicoïdales engagées les unes dans les autres. Les rainures de la première partie sont de forme complémentaire aux rainures de la seconde partie. Ces rainures permettent d’améliorer la liaison mécanique entre les deux parties du manchon. L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un manchon d’étanchéité pour un ancrage de câble de précontrainte d’un ouvrage de construction, le procédé comprenant : la mise en place, dans un moule, d’un insert d’un premier polymère ayant une température de fusion comprise entre 120 et 140°C ; et l’injection à chaud d’une résine de polymère dans le moule pour former une seconde partie du manchon formée d’un second polymère ayant une résistance à la traction comprise entre 25 et 40 MPa. Optionnellement, le premier polymère a une température de fusion comprise entre 125°C et 135°C. Optionnellement, le second polymère a une résistance à la traction comprise entre 28 et 32 MPa. Ce procédé de fabrication intègre donc une étape de surmoulage qui permet d’établir une liaison entre une partie injectée et l’insert. La liaison peut être chimique et/ou mécanique. L’insert améliore également la résistance mécanique et la raideur (en traction circonférentielle) du manchon lors de la mise en tension des armatures du câble et l’injection du produit de remplissage. Le manchon a aussi une meilleure tenue à la pression hydraulique. Selon un autre aspect, la résine de polymère est une résine de polyéthylène haute densité stabilisée UV de masse volumique comprise entre 0,950 g/cm3 et 1,000 g/cm3. Préférentiellement, la masse volumique est supérieure à 0,960 g/cm3, comme par exemple 0,962, 0,963, ou 0,964 g/cm3. Un matériau du type KT 10000 de la société Dow TM pourra être choisi. Ce type de matériau est particulièrement robuste mécaniquement et il est donc approprié pour la zone d’ancrage des câbles. Il offre en particulier une bonne résistance au poinçonnement dans une extrémité de la tromplaque où les armatures convergent en faisceau compact en exerçant une forte pression radiale. Il est également adapté pour établir une liaison lors de l’injection-moulage avec un insert PEHD. Selon un autre aspect, avant l’injection, le moule et l’insert disposé dans le moule sont chauffés à une température comprise entre 80°C et 110°C, préférentiellement une température comprise entre 90°C et 100°C. Cette température permet un bon écoulement du matériau injecté, sans détériorer la structure de l’insert. Selon un autre aspect, la résine de polymère est injectée dans le moule alors qu’elle est à une température comprise entre 140°C et 200°C. Cette plage de température permet une bonne fluidité de la résine et permet une fusion superficielle et locale de l’insert pour créer une liaison par fusion (physico-chimique) entre les deux parties du manchon. Selon un autre aspect, avant la mise en place de l’insert dans le moule, il est procédé à la formation d’engravures sur une surface externe de l’insert. Les motifs engravés dans l’insert peuvent être des rainures annulaires ou hélicoïdales. Ces engravures permettent de créer des liaisons mécaniques (telles que celles d’un filetage) à l’interface entre la partie injectée et l’insert qui améliorent la résistance en traction axiale de l’ensemble. Selon un autre aspect, la surface extérieure présente des rainures annulaires ou hélicoïdales. Ainsi, lors de l’injection de la résine, celle-ci va constituer une forme complémentaire avec des rainures inter-engagées dans celles de l’insert. Selon un autre aspect, la surface extérieure est généralement tronconique de demi-angle au sommet compris entre 2% et 5%. Cette forme permet à une extrémité fine de l’insert de fusionner au contact de la résine chaude, alors qu’une autre extrémité, plus épaisse, de l’insert ne fond que superficiellement. On obtient alors un bon compromis entre tenue mécanique de l’insert et soudage de l’insert à la résine injectée. Selon un autre aspect, l’insert présente une première épaisseur à une extrémité opposée à la seconde partie, et une seconde épaisseur à une extrémité disposée à l’intérieur du moule et destinée à être au contact de la résine de polymère venant former la seconde partie, la première épaisseur étant plus grande, préférentiellement au moins deux fois plus grande que la seconde épaisseur. Selon un autre aspect, l’insert présente une forme de révolution et notamment un tube cylindrique, préférentiellement extrudé. L’insert peut par exemple être obtenu par tronçonnage d’un segment de gaine. L’insert présente avantageusement une variation d’épaisseur de paroi, en particulier une forme tronconique, l’épaisseur de sa paroi étant minimale à son extrémité placée à l’intérieur du moule, maximale à son extrémité placée à l’extérieur ou à l’extrémité du moule. L’insert présente une surlongueur en dehors du moule, à son extrémité destinée au soudage avec la gaine enveloppe du câble. De façon alternative l’insert est placé intégralement dans le moule et son extrémité coïncide avec celle de la partie injectée. Selon un autre aspect, lors de l’injection, la résine injectée vient se lier par fusion superficielle sur la surface externe et sur l’extrémité d’épaisseur minimale de l’insert. Ainsi, le diamètre extérieur du moule dans une partie destinée à recevoir le matériau injecté, est supérieur ou égal au diamètre extérieur de l’insert. Selon un autre aspect, lors de l’injection, la résine injectée vient se lier à l’insert sur 60% au moins de la longueur de l’insert. L’invention porte également sur un manchon d’étanchéité tel que décrit précédemment et obtenu par le procédé décrit ci-avant. L’invention porte également sur un procédé d’installation du manchon, le procédé comprenant le soudage par thermo fusion de la première partie du manchon à une partie courante de la gaine enveloppe d’un câble, la première partie et la partie courante de la gaine étant constituées d’un même matériau. Après la solidarisation du manchon à la partie courante de la gaine, l’installation peut suivre son cours habituel avec notamment l’installation d’une gaine enveloppe collective complète pour les armatures et l’injection d’un matériau de remplissage dans cette enveloppe, autour des armatures. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : FIG. 1 illustre une zone d’ancrage avec une trompette classique. FIG. 2 montre une zone d’ancrage avec une trompette selon la présente divulgation. FIG. 2 montre un exemple de manchon. FIG. 2 montre un exemple d’insert. FIG. 3 décrit un procédé de fabrication. La FIG. 1 montre une zone d’ancrage 1 d’un câble 2 à un point d’ancrage 4. Le câble 2 peut être composé d’une pluralité d’armatures ou torons (non représentés), par exemple 19 torons de 7 fils. Chaque toron peut être individuellement gainé et chaque toron est individuellement ancré au point d’ancrage 4 par des techniques connues (par exemple mors à clavettes coniques). Le câble 2 dispose d’une gaine enveloppe 6 qui peut être constituée en polyéthylène à haute densité (PEHD) et qui renferme les armatures ainsi qu’un éventuel produit de remplissage. Un tube de passage 8 (par exemple en acier galvanisé) est généralement prévu dans le coffrage du béton armé de chaque zone d’ancrage, de même que pour les zones de déviation du câble. Au voisinage du point d’ancrage 4, les torons sont espacés radialement les uns des autres (avec épanouissement). Leur protection est - pour une part - garantie par un manchon évasé en matériau polymère, dit « trompette » 12, épousant la surface intérieure évasée de la pièce d’ancrage en acier, dite « tromplaque » 14, supportant l’ancrage des armatures du câble. La zone de liaison 16 entre la gaine enveloppe 6 du câble 2 et la trompette 12 peut être le lieu d’infiltrations d’eau/d’humidité ou de fuites de matériau de remplissage lors de l’injection. Le matériau de la trompette 12 n’est pas toujours compatible avec le PEHD de la gaine 6 du point de vue du thermosoudage. L’étanchéité du joint raccord peut être complétée par l’ajout d’un manchon couvre-joint thermorétractable. Cette conception présente toutefois une fiabilité limitée. La FIG. 2 montre la même installation avec un manchon (une trompette) 112 selon la présente divulgation. Ce manchon 112 peut être de même dimension, ou plus longue axialement, que la trompette 12. La FIG. 2 montre une jonction 116 par thermosoudage entre le manchon 112 et la gaine 6. Comme illustré sur la FIG. 2 , le manchon 112 est composé d’une première partie 114 et d’une seconde partie 113. La seconde partie 113 peut être faite de polymère injecté. Une portion 113.1 de faible épaisseur peut être évasée et une portion 113.2 de plus grande épaisseur peut être sensiblement rectiligne/cylindrique. La portion plus épaisse 113.2 (épaisseur E2) peut être au moins deux fois ou au moins trois fois plus épaisse que la portion 113.1 (épaisseur e2). La seconde partie 113 peut comprendre une bride (non représentée) pour sa fixation dans la tromplaque 14 ou dans l’ancrage 4. La première partie 114 peut être faite de matériau PEHD identique (ou à tout le moins compatible d’un point de vue du thermosoudage) à celui de la gaine enveloppe 6. La première partie 114 est formée par un insert de moulage (noté 114’ sur la FIG. 2 ). Dans la présente divulgation, l’expression « première partie » référencée par 114 désigne la partie du manchon 112 qui résulte de l’utilisation de l’« insert », référencé par 114’. Une interface de liaison 115 couvrant sensiblement toute la longueur de l’insert placée dans le moule peut être le lieu de la liaison physico-chimique et mécanique qui se crée lors du surmoulage de la partie 113 sur la surface externe 114.1’ de l’insert 114’. Au droit de l’interface de liaison 115, le diamètre extérieur variable de la première partie 114 est toujours inférieur à celui de la seconde partie 113. L’insert 114’ peut être tubulaire et cylindrique. Avantageusement, il présente une surface externe tronconique, l’épaisseur (notée e1 sur la FIG. 2 ) de sa paroi étant minimale à son extrémité placée à l’intérieur du moule, maximale (épaisseur notée E1 sur la FIG. 2 ) à son extrémité placée à l’extérieur ou à l’extrémité du moule (voir figures 2A, 2B, 2C). Il peut disposer d’une extrémité 114.2’ d’épaisseur minimale e1 qui est destinée à favoriser la fusion du premier polymère au contact de la résine lors de l’injection et une autre extrémité 114.3’ d’épaisseur E1, opposée à la première extrémité 114.2’, et destinée à être thermo soudée à la gaine enveloppe 6 dans une zone 116. La surface extérieure 114.1’ peut être engravée de motifs, avant la mise en place de l’insert dans le moule, pour favoriser une liaison mécanique entre l’insert et la partie injectée/moulée. Par exemple, des rainures annulaires 114.4’ ou hélicoïdales peuvent être envisagées. Ces aspects de l’insert 114’ se retrouvent sur la première partie 114 du manchon 112 : une surface extérieure 114.1, deux extrémités 114.2, 114.3 et des rainures 114.4. La longueur axiale L de l’insert 114’ qui peut valoir entre 50 et 200 mm, préférentiellement entre 80 et 150 mm, peut être de 4 à 6 fois inférieure à la longueur axiale de la partie injectée 113. Le diamètre intérieur de l’insert 114’ peut être compris entre 70 et 170 mm, préférentiellement entre 90 et 130 mm. Le diamètre extérieur peut être compris entre 75 et 180 mm, préférentiellement entre 95 et 140 mm. La longueur l de l’interface 115 peut être supérieure à 60%, préférentiellement supérieure à 80% de L. La portion de la première partie 114 qui est en saillie de la seconde partie 113 peut correspondre à une portion de l’insert 114’ maintenue à l’extérieur du moule. Dans une variante non représentée, l=L : l’extrémité 114.3 est à fleur de l’extrémité de la seconde partie 113. La FIG. 2 met également en évidence le demi-angle au sommet α qui caractérise la pente de la portion tronconique 115’ (ou la pente moyenne en cas de présence de rainures) destinée à former l’interface 115 avec la seconde partie. L’angle α peut être compris entre 2% et 5%, et peut valoir préférentiellement environ 3.5% (radians). L’épaisseur minimale e1 peut-être 2 à 3 fois plus faible que l’épaisseur E1. La FIG. 3 récapitule les étapes du procédé de fabrication 1000. Lors d’une première étape 100, l’insert 114’ est préparé. Cela peut consister à tronçonner un segment de gaine PEHD. Cela peut aussi consister à donner une forme tronconique et à engraver la surface extérieure de l’insert 114’, par usinage (tournage). L’insert 114’ est ensuite disposé 200 dans le moule d’injection. Le moule peut être agencé avec un axe longitudinal disposé horizontalement ou verticalement. Dans ce dernier cas, l’insert 114’ est disposé à l’extrémité inférieure du moule. L’insert 114’ peut être complètement reçu dans le moule. Dans une variante, une partie de l’insert (du côté de l’extrémité 114.3’) peut dépasser du moule. La surface interne de l’insert peut être plaquée contre une surface convexe du moule ou un noyau. Un espace destiné à la résine demeure entre le moule et la surface externe 114.1’ de l’insert 114’. Le moule, fermé, et l’insert 114’ sont ensuite montés en température lors de l’étape 300. La température de préchauffage peut atteindre entre 80°C et 110°C. L’étape suivante 400 est l’injection de résine dans le moule, à une température comprise entre 140°C et 200°C. La résine peut être une résine polyéthylène haute densité stabilisée UV de masse volumique supérieure à 0,960 g/cm3 (préférentiellement de masse volumique 0,964 g/cm3), notamment à distribution de poids moléculaire très étroite. Un matériau du type KT 10000 de la société Dow TM pourra être choisi. La résine peut avoir un indice de fluidité (Melt Flow Rate, MFR) à 190°C de 8,0 g/10 min pour 2.16 kg et de 22 g/10 min pour 5,0 kg. Une fois injectée et refroidie, la résine peut avoir l’une ou plusieurs des propriétés suivantes : résistance en traction de 29 MPa ; résistance à la rupture de 32 MPa ; dureté Shore D 66. Le tout est ensuite démoulé, installé dans la tromplaque au niveau de l’ancrage, puis thermosoudé à la gaine enveloppe du câble. De façon alternative, il est possible de thermosouder un premier segment de gaine enveloppe avant installation dans la tromplaque. Les armatures sont enfilées individuellement ou par groupe dans la gaine enveloppe couvrant alors toute la longueur du câble entre ancrages. Les dispositifs d’ancrages sont alors installés avant mise en tension des armatures au moyen d’un (ou de) vérin(s) hydraulique(s). L’injection d’un produit de remplissage dans l’espace entre gaine enveloppe et armatures a lieu après ou avant mise en tension, tenant compte de la technologie utilisée. Liste des numéros de référence 1 : Zone d’ancrage 2 : câble 4 : point ou bloc d’ancrage 6 : gaine enveloppe 8 : tube de réservation / coffrage 10 : matériau de remplissage 12 : manchon (trompette) 14 : tromplaque 16 : zone de fragilité au joint raccord gaine-trompette 112 : manchon (trompette) 113 : seconde partie, en résine injectée 113.1 : première portion de la seconde partie 113.2 : seconde portion, plus épaisse, de la seconde partie 114 : première partie du manchon 114.1 : surface extérieure de la première partie 114.2 : extrémité de la première partie en butée avec la seconde partie 114.3 : extrémité de la première partie destinée à la liaison avec la gaine enveloppe 6 114.4 : rainures annulaires ou hélicoïdales ou engravures 114’ : insert en PEHD extrudé 114.1’ : surface extérieure de l’insert destinée à la liaison avec la résine chaude 114.2’, 114.3’ : extrémités de l’insert 114.4’ : rainures annulaires ou hélicoïdales ou engravures 115 : interface de liaison entre la première et la seconde partie du manchon 115’ : zone de l’insert 114’ destinée à être positionnée dans le moule 116 : joint raccord entre manchon/trompette et la gaine enveloppe. Manchon d’étanchéité (112) monobloc pour un ancrage de câble de précontrainte d’un ouvrage de construction, le manchon comprenant : une première partie (114) formée d’un premier polymère ayant une température de fusion comprise entre 120 et 140°C ; et une seconde partie (113) formée d’un second polymère, différent du premier polymère, et ayant une résistance à la traction comprise entre 25 et 40 MPa. Manchon selon la revendication 1, dans lequel le premier polymère est un polyéthylène à haute densité. Manchon selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le second polymère est un polyéthylène à haute densité. Manchon selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la seconde partie (113) est évasée. Manchon selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la seconde partie (113) présente une première épaisseur (e2) à une extrémité (113.1) du manchon (112) opposée à la première partie (114), et une seconde épaisseur (E2) au voisinage de la première partie (114), la seconde épaisseur étant plus grande, préférentiellement au moins deux fois plus grande que la première épaisseur (e2). Manchon selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel à une interface de liaison (115) entre la première partie (114) et la seconde partie (113), les première et seconde parties (113, 114) présentent des rainures annulaires (114.4) ou hélicoïdales engagées les unes dans les autres. Procédé (1000) de fabrication d’un manchon (112) d’étanchéité pour un ancrage (1) de câble (2) de précontrainte d’un ouvrage de construction, le procédé comprenant : la mise en place (200), dans un moule, d’un insert (114’) d’un premier polymère ayant une température de fusion comprise entre 120 et 140°C ; et l’injection (400) à chaud d’une résine de polymère dans le moule pour former une seconde partie du manchon formée d’un second polymère ayant une résistance à la traction comprise entre 25 et 40 MPa. Procédé (1000) selon la revendication 7, dans lequel la résine de polymère est une résine de polyéthylène haute densité stabilisée UV de masse volumique comprise entre 0,950 g/cm3 et 1,000 g/cm3. Procédé (1000) selon l’une des revendications 7 ou 8, dans lequel avant l’injection, le moule et l’insert disposé dans le moule sont chauffés (300) à une température comprise entre 80°C et 110°C, préférentiellement une température comprise entre 90°C et 100°C. Procédé selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la résine de polymère est injectée dans le moule alors qu’elle est à une température comprise entre 140°C et 200°C. Procédé (1000) selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel, avant la mise en place (200) de l’insert (114’) dans le moule, il est procédé à la formation (100) d’engravures (114.4’) sur une surface externe (114.1’) de l’insert (114’). Procédé selon la revendication 11, dans lequel l’insert (114’) comporte une surface extérieure (114.1’) présentant des rainures annulaires (114.4’) ou hélicoïdales. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l’insert (114’) présente une surface extérieure (114.1’) sensiblement tronconique de demi-angle au sommet compris entre 2% et 5%. Procédé selon la revendication 11 à 13, dans lequel l’insert (114’) présente une première épaisseur (E1) à une extrémité (114.3’) opposée à la seconde partie (113), et une seconde épaisseur (e1) à une extrémité (114.2’) disposée à l’intérieur du moule et destinée à être au contact de la résine de polymère venant former la seconde partie (113), la première épaisseur (E1) étant plus grande, préférentiellement au moins deux fois plus grande que la seconde épaisseur (e1). Procédé (1000) selon l’une des revendications 7 à 14, dans lequel l’insert (114’) présente une forme de révolution et notamment un tube cylindrique, préférentiellement extrudé. Procédé (1000) selon l’une des revendications 7 à 15, dans lequel lors de l’injection, la résine injectée vient se lier à l’insert (114’) sur 60% au moins de la longueur de l’insert (114’). Manchon d’étanchéité (112) selon l’une des revendications 1 à 6 obtenu par le procédé selon l’une des revendications 7 à 16. Procédé d’installation du manchon selon l’une des revendications 1 à 6 ou 17, le procédé comprenant le soudage par thermo fusion de la première partie (114) du manchon à une partie courante de la gaine enveloppe (6) d’un câble (2), la première partie (114) et la partie courante de la gaine enveloppe (6) étant constituées d’un même matériau.