EP0932728B1 - Joint d'etancheite pour palplanches - Google Patents

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EP0932728B1
EP0932728B1 EP97943893A EP97943893A EP0932728B1 EP 0932728 B1 EP0932728 B1 EP 0932728B1 EP 97943893 A EP97943893 A EP 97943893A EP 97943893 A EP97943893 A EP 97943893A EP 0932728 B1 EP0932728 B1 EP 0932728B1
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paraffinic
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sealing
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Jean-Michel Moulin
André RIX
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/02—Sheet piles or sheet pile bulkheads
    • E02D5/14—Sealing joints between adjacent sheet piles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/935—Seal made of a particular material

Definitions

  • the present invention relates to a seal for sheet piles.
  • Sheet piles are metal sections with more or less geometries less complex (for example Z, U, flat sheet piles or box assemblies), which are assembled to form walls continuous called curtains. Sheet pile assemblies are used more especially during excavation work, construction of dams, ponds water retention, containment of contaminated land etc., to retain the soil and to some extent also water.
  • the purpose of the present invention is to provide a product for rendering waterproof sheet pile locks, which is both safe from the point of view environment and which withstands stress well during interlocking.
  • This goal is achieved by the use of a paraffinic product to make waterproof sheet pile joints.
  • paraffinic product is advantageous because this product is inert and does not release harmful components into the environment.
  • paraffinic products in the manufacture of seals sealing for sheet pile locks offers several advantages by compared to the use of bitumen-based products.
  • Paraffinic products have a higher lubricity than bituminous products, i.e. that sheet piles including a joint in products paraffinics are generally easier to engage: the force required to pair two sealed sheet piles with paraffinic product is less than that which is necessary to combine sealed sheet piles with a product bituminous.
  • seals in paraffinic products are not degraded by oils mineral unlike seals in bituminous products.
  • the resistance of joints in petroleum and / or petroleum paraffinic products is clearly higher than that of joints in bituminous products.
  • paraffinic products The application temperature of paraffinic products is clearly lower than that of bitumen products. Indeed, it suffices to heat the products paraffinic at temperatures below 140 ° C while the products bituminous must be heated to about 200 ° C. At these temperatures, the bituminous products tend to give off unpleasant odors and a overheating can also produce harmful fumes.
  • bituminous product seals must be removed blowtorch, while the paraffin seals are completely removed simply by scraping and possibly using a solvent.
  • paraffinic products Another advantage of paraffinic products is that they remain homogeneous even at high temperatures. In the case of bitumen-based products, sometimes observes a local stiffening of the joints in bituminous products which is due to inhomogeneities. These stiffenings can lead to difficulties threading of sheet piles. In such cases, a slight heating must be practiced of the recalcitrant zone in order to facilitate the twinning of sheet piles.
  • seals made of paraffinic products can be colored in the mass by adding a dye or pigments colored with melted products.
  • the seal in paraffinic products can be applied in the factory or on the site before the sheet piles are engaged.
  • the paraffinic products usable for sealing sheet pile locks have a point drop between 100 and 140 ° C measured according to ISO 2176 with a Mettler FP5 / 53 device.
  • the paraffinic products have a cone penetration between 20 and 50 mm / 10 determined according to method ASTM D937 / 58 or equivalent eg NF T60-119.
  • the paraffinic products usable for sealing sheet pile locks have a resistance to hydrostatic pressure of at least 0.12 bar / mm, preferably at least 0.22 bar / mm.
  • a sample circular of known thickness is introduced into an oedometer and screwed into a metal sleeve. It is subjected to a hydrostatic pressure between 0 and 3.5 bar. The pressure is measured by a pressure gauge. The test stops at ruin mechanical sample.
  • the paraffinic product comprises at least 50% paraffin waxes.
  • Paraffinic products usable for sealing locks sheet piles may also include mineral oils, agents adhesion, antioxidants and / or other usual additives.
  • the strength of the seals in the locks during the engagement of the sheet piling was examined on a conventional twinning line.
  • the purpose of tests was to study the adhesion and the lubricating effect of the products as well as the possible jamming problems.
  • the products were heated until they were liquid and were poured into the locks to form a joint with a thickness between 4 and 8 mm.
  • the following table summarizes the important characteristics relating to the application of the products, in particular the melting temperature, the viscosity of the molten product, the fumes emitted by the products during reheating and an assessment of the quality of the seal applied in the locks.
  • Behavior of hot products Product Melting temperature Viscosity fumes Appreciation Beltan 160-180 fairly fluid averages pretty good Soprema 160-180 fairly fluid averages pretty good Biguma 180-220 quite pasty important pretty bad paraffin 120-160 fluid missing good

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Description

La présente invention concerne un joint d'étanchéité pour palplanches.
Les palplanches sont des profilés métalliques ayant des géométries plus ou moins complexes (par exemple palplanches en Z, en U, plates ou des assemblages en caisson), qui sont assemblés pour constituer des parois continues appelées rideaux. Des assemblages de palplanches sont utilisés plus spécialement lors de travaux de fouilles, de construction de barrages, de bassins de retenue d'eau, de confinement de terrains pollués etc., pour retenir le sol et dans une certaine mesure également l'eau.
Sur les chantiers, les palplanches, qui sont souvent assemblées deux à deux (jumelage) en usine par des machines appelées enfileuses, sont enfoncées dans le sol par battage, par vibration, ou par des presses pour former une paroi métallique du fait de l'enclenchement mutuel de leurs serrures ou griffes. Un certain jeu au niveau des serrures doit permettre un enclenchement aisé des palplanches lors de leur assemblage, ce qui constitue naturellement une source de fuite.
A partir du moment où l'on requiert pour le rideau de palplanches une étanchéité, qu'elle soit complète ou qu'elle soit la plus efficace possible, il faut prévoir des mesures supplémentaires d'étanchéité pour les serrures.
On a essayé de rendre les rideaux de palplanches étanches, consécutivement à leur battage, soit en soudant les palplanches les unes aux autres, soit en injectant sous pression une masse d'étanchéité dans les interstices des serrures, comme décrit dans la demande de brevet allemand publiée sous le No. DE-OS-21 40 250.
Ces deux procédés ne sont toutefois applicables que si l'une des deux faces du rideau de palplanches reste accessible.
Si le rideau de palplanches n'est pas accessible, on peut procéder comme décrit dans la demande de brevet allemand publiée sous le No. DE-OS-21 42 957 et injecter dans une serrure des palplanches, à même le chantier, avant le battage une masse qui est appliquée à l'état liquide et qui se solidifie sous forme de mousse à consistance élastique.
Alternativement on peut se conformer à la demande de brevet allemande DE-AS 27 22 978 selon laquelle on constitue un joint dans la serrure à enfiler, en y injectant un produit approprié, généralement du polyuréthane, et en égalisant ce produit au moyen d'un dispositif mobile pour lui conférer la forme désirée.
Les joints d'étanchéité mentionnés ci-dessus ont le désavantage de ne présenter que peu de résistance aux sollicitations lors de l'enclenchement et notamment au cisaillement. Lors de l'enfoncement des palplanches les serrures frottent l'une contre l'autre et le joint d'étanchéité peut être détruit, localement du moins, par rabotage du joint.
La mise en oeuvre de ces joints à base de polyuréthane nécessite en général une préparation poussée de la serrure. En effet, il est souvent nécessaire de nettoyer la serrure par sablage et d'appliquer un produit améliorant l'adhérence du joint sur l'acier. Malgré toutes ces précautions, des palplanches comprenant ce type de joints ne peuvent pas être enfoncées par vibration car les joints seraient trop fortement endommagés lors de l'enfoncement.
Le but de la présente invention est de proposer un produit pour rendre étanches les serrures de palplanches, qui soit à la fois sûr au point de vue environnement et qui résiste bien aux sollicitations lors de l'enclenchement.
Ce but est atteint par l'utilisation d'un produit paraffinique pour rendre étanches des joints de palplanches.
L'utilisation suivant l'invention d'un produit paraffinique est avantageuse car ce produit est inerte et ne rejette pas de composants nocifs dans l'environnement.
Vu sa consistance et sa bonne déformabilité plastique, le joint en produit paraffinique n'est pas susceptible d'être détruit lors de l'enclenchement des palplanches. Il résiste mieux au cisaillement et aux autres sollicitations lors de l'enclenchement que les joints en polyuréthane.
L'étanchement des serrures de palplanches à l'aide de produits paraffiniques est plus simple qu'avec du polyuréthane car il n'est pas nécessaire de sabler la serrure ni d'introduire un produit améliorant l'adhérence entre l'acier et le joint.
De plus, les joints en produits paraffiniques sont beaucoup moins chers que les joints en polyuréthane.
Pour étancher les serrures de palplanches, on utilise depuis très longtemps des masses de colmatage à base de bitume. Ces produits présentent en général une résistance acceptable au cisaillement. Cependant, un des désavantages de ces produits d'étanchéité est que lorsqu'ils sont utilisés en contact avec des nappes phréatiques, certains composants nocifs peuvent être libérés dans l'environnement.
L'utilisation de produits paraffiniques dans la fabrication des joints d'étanchéité pour les serrures de palplanches offre plusieurs avantages par rapport à l'utilisation de produits à base de bitume.
La plasticité et la déformabilité à froid du produit paraffinique sont nettement supérieures à celles des produits à base de bitume. Ces propriétés ont été confirmées lors d'essais d'enclenchement des palplanches.
Les produits paraffiniques présentent un pouvoir lubrifiant supérieur aux produits bitumineux, c.-à-d. que les palplanches comprenant un joint en produits paraffiniques s'enclenchent en général plus facilement : la force nécessaire pour jumeler deux palplanches étanchées avec un produit paraffinique est inférieure à celle qui est nécessaire pour jumeler des palplanches étanchées avec un produit bitumineux.
Les joints en produits paraffiniques ne sont pas dégradés par des huiles minérales contrairement aux joints en produits bitumineux. La résistance des joints en produits paraffiniques au pétrole et/ou à l'essence est nettement supérieure à celle des joints en produits bitumineux.
La température d'application des produits paraffiniques est nettement inférieure à celle des produits en bitume. En effet, il suffit de chauffer les produits paraffiniques à des températures inférieures à 140°C tandis que les produits bitumineux doivent être chauffés à environ 200°C. A ces températures, les produits bitumineux ont tendance à dégager des odeurs désagréables et une surchauffe peut en outre produire des fumées nocives.
Pendant l'enclenchement des serrures, une certaine quantité de produit d'étanchéité est éjectée de la serrure et doit être enlevée manuellement. Les produits paraffiniques s'enlèvent par raclage avec un outil, et la finition de la surface se fait aisément à l'aide d'un solvant à base d'hydrocarbures aliphatiques tel que le produit "Premium Degreaser" de la firme Texaco. La quantité de produits paraffiniques éjectée est moindre et ils se répartissent de façon plus homogène dans la serrure. L'aspect esthétique d'un rideau de palplanches comprenant des joints en produits paraffiniques est par conséquent nettement meilleur que celui d'un rideau de palplanches comprenant des joints en produits bitumineux.
En cas de réutilisation des palplanches, les serrures doivent en général être nettoyées complètement.
Dans un tel cas, les joints en produit bitumineux doivent être enlevés au chalumeau, tandis que les joints en produits paraffiniques s'enlèvent tout simplement par raclage et éventuellement à l'aide un solvant.
Un autre avantage des produits paraffiniques est qu'ils restent homogènes même à haute température. Dans le cas des produits à base de bitumes, on observe parfois un raidissement local des joints en produits bitumineux qui est dû à des inhomogénéités. Ces raidissements peuvent conduire à des difficultés d'enfilage des palplanches. Dans de tels cas, il faut pratiquer un léger chauffage de la zone récalcitrante afin de faciliter le jumelage des palplanches.
Un autre avantage réside dans le fait que les joints en produits paraffiniques peuvent être colorés dans la masse en ajoutant un colorant ou bien des pigments colorés aux produits fondus.
Le joint en produits paraffiniques peut être appliqué en usine ou bien sur le chantier avant l'enclenchement des palplanches.
Selon un premier mode de réalisation avantageux, les produits paraffiniques utilisables pour rendre étanches des serrures de palplanches présentent un point de goutte compris entre 100 et 140°C mesuré selon la norme ISO 2176 avec un appareil Mettler FP5/53.
De préférence, les produits paraffiniques présentent une pénétration de cône comprise entre 20 et 50 mm/10 déterminée selon la méthode ASTM D937/58 ou équivalente p.ex. NF T60-119.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, les produits paraffiniques utilisables pour l'étanchement de serrures de palplanches présentent une résistance à la pression hydrostatique d'au moins 0,12 bar/mm, de préférence d'au moins 0,22 bar/mm.
Pour déterminer la résistance à la pression hydrostatique, un échantillon circulaire d'épaisseur connue est introduit dans un oedomètre et vissé dans un manchon métallique. Il est soumis à une pression hydrostatique comprise entre 0 et 3,5 bar. La pression est mesurée par un manomètre. L'essai s'arrête à la ruine mécanique de l'échantillon.
Dans une exécution préférée, le produit paraffinique comprend au moins 50% de cires de paraffines.
Les produits paraffiniques utilisables pour l'étanchement de serrures de palplanches peuvent également comprendre des huiles minérales, des agents d'adhérence, des antioxydants et/ou d'autres additifs usuels.
D'autres caractéristiques de l'invention sont décrites, à titre non limitatif, dans les exemples.
Différents produits ont été testés et les performances de ces produits ont été comparées.
Produits testés
Produit Composition
Beltan bitume + graisse
Soprema bitume élastoplastique
Biguma bitume élastomère
Paraf paraffine
Différents tests ont été effectués pour vérifier :
  • l'application des produits dans les serrures de palplanches
  • les performances physiques
  • le comportement vis-à-vis de différents produits chimiques
Les essais en relation avec l'application du produit sont destinés à évaluer les conditions d'application du joint et son comportement dans les serrures durant la période qui précède le battage. La température de fusion et la fluidité du produit ont été contrôlées. L'aptitude à l'application sur l'acier porté à des températures comprises entre -10 °C et 70°C, l'adhérence sur des surfaces sèches ou humides ainsi que la capacité du joint à supporter la pluie et les U.V. pendant le stockage sont contrôlées. Les résultats sont repris dans le tableau 2.
Application des différents produits
Produit T° de mise en oeuvre (°C) Viscosité du produit à l'application Aptitude suivant l'état de la surface de l'acier lors de l'application Comportement au stockage
-10°C 25°C 70°C humide sous la pluie U.V.:
Beltan 170 liquide OK OK OK OK OK OK
Soprema 200 assez liquide OK OK OK OK OK OK
Biguma 170 liquide OK OK OK OK OK OK
Paraf 120 très liquide OK OK OK OK OK OK
Les performances physico-chimiques des joints ont également été testées. Ces tests physico-chimiques ont porté sur la résistance des joints à la pression d'eau, sur la consistance du produit en position verticale lorsqu'il est soumis à des températures allant jusqu'à 80°C, et sur la compatibilité avec divers agents chimiques.
Tests physico-chimiques
Produit Résistance à la pression (bar/mm) Consistance du produit solidifié Tenue en position verticale chauffée Résistance chimique
T° max. avant la ruine pH 2 pH 12 eau de mer huile pétrole essence
Beltan 0,08 mi-dur 70 B B B MO MA MA
Soprema >0.22 dur, élastique 80 B B B MO MA MA
Biguma 0,19 mi-dur, élastique 80 B B B MO MA MA
Paraf 0,22 assez tendre 70 B B B B MO MO
B= bon , MO = moyen, MA = mauvais
Afin de déterminer si les joints rejettent certains produits toxiques lorsqu'ils sont en contact avec de l'eau, des échantillons présentant une surface de contact identique ont été soumis pendant 48 heures au contact de l'eau selon la méthode DIN 38414-S4. Les concentrations en plomb (Pb), en produits aromatiques polycycliques (PAH) et la somme de cinq produits aromatiques volatils (BTEX) - le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, le m-p-xylène et le o-xylène - selon la méthode DIN 38407 ont été déterminées. Les résultats sont repris dans le tableau 4.
Rejets toxiques des joints de palplanches
Produit Pb (µg/l) PAH (µg/l) BTEX (µg/l)
Beltan <1 0,4 <0,1
Soprema <1 0,3 <0,1
Biguma <1 <0,1 <0,1
Paraf <1 <0,1 <=0,1
limites autorisées 40 0,2 30
Seulement deux des quatre produits réussissent le test.
Les limites autorisées sont celles imposées par la législation de l'état allemand de Bayern dans son ouvrage "Altlastenleitfaden für die Behandlung von Altablagerungen und kontaminierten Standorten in Bayern" publié par le Bayrisches Staatsministerium für die Landesentwicklung und Umweltfragen en 1992.
La tenue des joints dans les serrures pendant l'enclenchement des palplanches a été examinée sur une ligne de jumelage classique. Le but des essais était d'étudier l'adhérence et l'effet lubrifiant des produits ainsi que les éventuels problèmes de bourrage.
Les essais ont été réalisés avec des palplanches AZ 18 de 6 m de longueur. Avant l'application des produits, une serrure de chaque palplanche a été préparée selon les recommandations décrites dans "Le rideau de palplanches étanche" publié par l'International Sheet Piling Company S.à r.l. (Luxembourg) en 1993.
Pour ces essais une seule des deux serrures a été remplie de produit d'étanchéité.
Les produits ont été chauffés jusqu'à ce qu'ils soient liquides et ont été coulés dans les serrures pour former un joint d'une épaisseur comprise entre 4 et 8 mm. Le tableau suivant résume les caractéristiques importantes relatives à l'application des produits, notamment la température de fusion, la viscosité du produit fondu, les fumées émises par les produits lors du réchauffement et une appréciation de la qualité du joint appliqué dans les serrures.
Comportement des produits à chaud
Produit T° de fusion Viscosité Fumées Appréciation
Beltan 160-180 assez fluide moyennes assez bonne
Soprema 160-180 assez fluide moyennes assez bonne
Biguma 180-220 assez pâteuse importantes assez mauvaise
Paraf 120-160 fluide absentes bonne
Les essais d'enclenchement ont été effectués sur une ligne de jumelage classique et se sont déroulés en deux temps:
  • les trois premiers mètres de chaque palplanche ont été enclenchés en marche manuelle, c.-à-d. à vitesse lente de façon à pouvoir apprécier l'adhérence du produit dans la serrure;
  • les trois derniers mètres ont été enclenchés en marche automatique à 0,8 m/s pour pouvoir mesurer la force nécessaire à l'assemblage et par conséquent évaluer le degré de lubrification de chaque produit.
Les résultats de ces essais sont résumés dans le tableau 6.
Aspect des joints après enclenchement
Produit état du joint remplissage pression appréciation
Beltan cisaillé bon 120 bonne
Biguma cisaillé bon 120 bonne
Soprema déchirure bon >170 mauvaise
Paraf raclé bon 120 bonne
La façon dont le produit excédentaire est éjecté hors de la serrure dépend de la souplesse du produit. S'il est dur, il se déchire, s'il est tendre, il a plutôt tendance à être raclé. En général, on a observé que l'évacuation du produit excédentaire se fait essentiellement au devant de la palplanche qui s'enclenche. Elle rabote en quelque sorte le surplus de produit.
Les essais ont montré qu'il n'était pas possible d'enclencher les palplanches comprenant le produit "Soprema". Ce produit était apparemment trop dur et bloquait l'opération d'assemblage.

Claims (7)

  1. Utilisation d'un produit paraffinique pour rendre étanches des joints de palplanches.
  2. Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le produit paraffinique présente un point de goutte compris entre 100 et 140°C.
  3. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le produit paraffinique présente une pénétration d'un cône compris entre 20 et 50 mm/10.
  4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le produit paraffinique présente une résistance à la pression hydrostatique d'au moins 0,12 bar/mm de préférence d'au moins 0,22 bar.
  5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le produit paraffinique comprend au moins 50% de cires de paraffines.
  6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le produit paraffinique comprend des huiles de paraffine, des huiles minérales, des agents d'adhérence, des antioxydants et/ou d'autres additifs usuels.
  7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le produit paraffinique comprend en outre des colorants ou des pigments colorés.
EP97943893A 1996-10-16 1997-09-24 Joint d'etancheite pour palplanches Expired - Lifetime EP0932728B1 (fr)

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