Une gamme complète au service de ceux qui travaillent dans le domaine des fondations spéciales et de la consolidation, des mélanges de ciment et des additifs pour les mélanges d’injection et pour la construction et l’ancrage des micropieux et des tirants, aux prémélanges expansifs écologiques et aux résines et mortiers expansifs.
Travaux de fondations spéciales et remembrement : de quoi s’agit-il ?
Le domaine des fondations spéciales appartient à ce secteur de la construction et des sciences de la construction qui est directement confronté au monde de la géotechnique et de la géologie.
L’intégration avec le secteur du génie civil des travaux de fondation spéciaux découle de l’interaction du sol et de la structure et permet la réalisation de travaux de toutes sortes, même dans des contextes environnementaux difficiles et / ou exigeants, tant dans la construction de nouvelles structures que dans le reprise de celles existantes.
Les activités de battage , de consolidation , de soutènement des fronts d’excavation et toutes interventions pour la sécurité du territoire , telles que la consolidation et la sécurisation des talus, la consolidation des glissements de terrain, le drainage des talus appartiennent à ce secteur
Dans le monde de la construction, les fondations spéciales sont donc sans aucun doute un domaine plus spécialisé.
La Ligne propose des mélanges cimentaires et des additifs pour mélanges d’injection, des prémélanges expansifs écologiques, des produits pour spritz-beton et des résines d’injection, une gamme complète au service de ceux qui travaillent dans le domaine des fondations spéciales , de la consolidation et du creusement de tunnels .
Techniques et matériaux d’injection pour la consolidation et l’étanchéité
Les applications des procédures d’injection sont nombreuses et diffèrent tant par les techniques d’exécution traditionnelles et innovantes que par les matériaux. Nous intervenons dans le domaine des fondations et sous-fondations, excavations à ciel ouvert, tunnels, écrans d’étanchéité pour barrages de retenue, etc. Les techniques traditionnelles consistent en l’injection de mélanges eau-ciment (slurries) avec des additifs fluidifiants, avec des traitements effectués à l’aide de tubes à vannes (bains à manchettes), et de composés de silicate ou de résines non expansives. Parmi les méthodes de consolidation les plus innovantes figurent les injections à haute pression de mélanges cimentaires, selon une technique connue sous le nom de jet-grouting , et les injections de résines et de mortiers expansifs.
Injections de mélanges de ciment
Les techniques traditionnelles d’injection dans le sol impliquent l’utilisation de mélanges eau-ciment, avec l’ajout d’additifs fluidifiants, ou de composés de silicate et de résines non expansives.
Selon la nature des travaux, les interventions d’injection de béton se distinguent en interventions provisoires – destinées à n’exercer leur fonction qu’en phase construction et provisoire, par exemple pour permettre l’exécution d’excavations dans des sols instables et sous nappes phréatiques – et permanentes interventions – dont la fonction s’exerce sur une durée plus longue, proportionnelle à la durée de vie utile de l’ouvrage, par exemple la consolidation des sols de fondation ou la création de barrières étanches.
Avec les mêmes caractéristiques rhéologiques, les techniques traditionnelles permettent le contrôle opératoire du traitement par la régulation de la pression, du volume et du débit, constamment optimisée en fonction de la nature du sol et du but de l’intervention.
Les injections s’effectuent au travers d’un tube muni de valves placées à intervalles définis (tubes à manchettes). Les vannes sont constituées de manchons en caoutchouc qui, se dilatant sous pression, permettent ou empêchent le mélange de s’échapper. Le mélange consolidant est principalement composé d’eau et de ciment, et est stabilisé avec de la bentonite ou des adjuvants dispersants ; dans ce cas l’ajout du coulis est nécessaire car le pouvoir perméant de cette suspension dépend exclusivement des caractéristiques rhéologiques (viscosité, rigidité et cohésion) ainsi que de la stabilité sous pression. L’ajout d’additifs permet le contrôle et la définition des temps de durcissement selon les modalités en une ou plusieurs phases de la consolidation.
Les domaines d’application incluent la consolidation des fronts d’excavation, y compris sous les nappes phréatiques, la stabilisation des pentes, la consolidation des sols de fondation et la création de barrières étanches.
Technique de jet grouting
La technique du jet grouting – ou colonnes consolidées – consiste à consolider le sol au moyen de l’injection à haute pression (supérieure à 400 bars) d’un ou plusieurs fluides (coulis de ciment, air, eau) au moyen de tiges de forage spécifiques, équipées de buses pour l’injection du mélange, à l’aide de sondes similaires à celles utilisées dans la construction de micropieux ou d’ancrages.
La capacité de pénétration du mélangedépend de la force de désagrégation du jet (en termes de débit et de pression à la buse de sortie), éventuellement à l’aide d’air (système bi-fluide) ou d’air + eau (système trifluide). Les fortes pressions qui se produisent au niveau des buses d’où sort le coulis de ciment, ainsi que l’éventuel échauffement par friction de l’outil distributeur, peuvent augmenter la rigidité de la suspension, suite à l’augmentation de la cinétique de réaction eau-ciment et diminuer l’efficacité de le traitement. Dans ce cas également, l’ajout d’additifs (super)-plastifiants augmente la capacité de perméation du mélange, suite à la diminution de la viscosité de la suspension de ciment, et sa stabilité, même dans des conditions de pressions et de températures élevées.
Les applications du jet grouting vont des bouchons de fond de réservoirs ou de parkings souterrains en eaux souterraines, aux cloisons pour l’étanchéité des berges de rivières, jusqu’à la consolidation proprement dite des sols meubles afin d’améliorer leurs caractéristiques mécaniques avec l’injection de ciment. Lorsqu’il est utilisé pour la formation de parois verticales à des fins de soutènement, le jet grouting peut être renforcé par la pose d’armatures tubulaires de manière similaire aux micropieux (jet renforcé).
Micropieux et tiges d’ancrage
En alternative à la consolidation par injections , pour améliorer les caractéristiques géotechniques et géomécaniques des massifs et contrer les poussées de terrain, il est possible d’opérer par pose de micropieux et de systèmes d’ancrage (tirants, actifs ou passifs).
La technique des micropieux consiste en l’exécution de perforations verticales ou subhorizontales, d’un diamètre allant de 90 à 400 mm, à l’intérieur desquelles sont posés des tubes ou profilés de renforcement coulés sur place avec un mélange de ciment. Ce dernier pénètre dans les couches environnantes, formant des bulbes qui augmentent la cohésion du sol et permettent une augmentation considérable des frottements latéraux.
Largement utilisés dans la consolidation des fondations d’artefacts soumis à un affaissement différentiel, les micropieux, avec les tiges d’ancrage, sont également appliqués dans le support des pentes des glissements de terrain, dans les excavations en parement vertical ou comme éléments de fondation capables de transmettre les charges sus-jacentes en profondeur.
Les tirants sont logés dans des perforations spéciales (d’un diamètre variant entre 133 et 220 mm) et sont constitués de barres et de câbles toronnés avec un bulbe d’ancrage et une partie libre, capables de transmettre une force de traction aux couches porteuses du sol ou roche profonde.
Les principales fonctions des tirants, clous et boulons sont l’ancrage au sol en profondeur des structures de confinement telles que les murs de soutènement, les diaphragmes, les berliners, le transfert en profondeur des forces de traction agissant dans la fondation, le contraste de la sous- l’hydraulique de poussée agissant sous les ouvrages construits sous la nappe phréatique, la stabilité des ouvrages posés sur des talus instables, l’amélioration de la stabilité des talus et remblais, la précontrainte des massifs rocheux ou des ouvrages massifs en béton.
Les tirants sont ancrés en injectant des coulis de ciment concentrés dans le bulbe ou sur toute la longueur et la section de l’ancre elle-même. Dans ce dernier cas, l’injection du mélange a la double fonction de permettre la mise en tension rapide de l’élément et d’exercer une fonction de protection de l’acier contre la corrosion.
C’est précisément pour cette fonction spécifique qu’il est essentiel que le phénomène d’exsudation d’eau (ressuage) ne se produise pas dans le coulis : l’injection du mélange, en effet, génère des cavités macroscopiques à travers lesquelles des agents agressifs peuvent facilement attaquer les fers d’armature (en conformément à la norme UNI 7122, l’exsudation d’eau ne doit pas dépasser 0,1%).
Les tiges d’ancrage peuvent être classées selon différents critères , en fonction de l’ utilisation prévue : ancrages permanents, ancrages temporaires (fixes ou amovibles), ancrages d’essai préliminaire ; modes d’application des charges : tirants passifs et tirants actifs ; nature du matériau dans lequel ils sont ancrés : ancrages au sol et ancrages rocheux ; méthodes exécutives : remplissage par gravité, injection basse pression à un étage, injection répétée et sélective.
Caractéristiques rhéologiques des mélanges d’injection
Mélanges de ciment (coulis)utilisés dans les traitements par injection, dans les micropieux et dans l’ancrage des tirants sont des suspensions de ciment dans l’eau, dont la pénétrabilité dépend, dans une large mesure, de la taille des particules de ciment et des propriétés rhéologiques (viscosité, rigidité, stabilité sous pression ) de celui-ci, en fonction de la taille des vides à injecter. L’ajout d’additifs est indispensable pour améliorer la pénétrabilité d’un mélange car ils modifient le comportement de la suspension en diminuant la ségrégation du mélange, favorisant la rétention d’eau, augmentant sa stabilité sous pression. De même, ils permettent de maintenir la viscosité à des valeurs très basses afin de ne pas gêner la poursuite de l’injection et de permettre le colmatage des volumes attendus.