EP1184512A2 - Complexe multicouche viscoélastique antivibratoire pour voirie - Google Patents

Complexe multicouche viscoélastique antivibratoire pour voirie Download PDF

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EP1184512A2
EP1184512A2 EP01402246A EP01402246A EP1184512A2 EP 1184512 A2 EP1184512 A2 EP 1184512A2 EP 01402246 A EP01402246 A EP 01402246A EP 01402246 A EP01402246 A EP 01402246A EP 1184512 A2 EP1184512 A2 EP 1184512A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
complex
layer
felt
complex according
bituminous binder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01402246A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1184512A3 (fr
Inventor
Pascal Oger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eurovia SA
Original Assignee
Entreprise Jean Lefebvre
Eurovia SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Entreprise Jean Lefebvre, Eurovia SA filed Critical Entreprise Jean Lefebvre
Publication of EP1184512A2 publication Critical patent/EP1184512A2/fr
Publication of EP1184512A3 publication Critical patent/EP1184512A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • E01C3/06—Methods or arrangements for protecting foundations from destructive influences of moisture, frost or vibration
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/001—Track with ballast

Definitions

  • the present invention relates to a system for reducing railway or road vibrations due to the passage of heavy loads (trains or trucks for example).
  • viscoelastic multilayer complex antivibration for roads in particular for rail or road, comprising at least two superimposed layers constituted by an aerating structuring material, saturated with bituminous binder and covered with a felt.
  • the first family of products consists of elastomeric rugs. These the latter are prefabricated and arranged under the railway ballast, in one or two overlapping layers. This product effectively dampens vibrations, but it is very expensive and it requires the manual implementation of a large number of strips elastomers. Its implementation is therefore slow and costly.
  • An example of carpet elastomer is Isolif® which consists of a bilayer composed of notched bands, staggered. In this case, the product is expensive and cannot be implemented using high speed processing means.
  • the second family consists of carpets made up of strips in strips of recycled tires. For the sake of economy, companies have looked into the development of carpets based on used tire treads.
  • the setting work is similar to that of the products of the first family, so it is on the raw material that makes the difference.
  • the product is judged sufficiently efficient by the RATP which uses it for its Metro trains. The establishment of this product is however also slow and expensive.
  • bitumen or bituminous binder
  • the compositions used in this application consist essentially of bitumen, polystyrene and a mineral filler. However, they are used as is, and not in a multilayer complex.
  • Another French patent n ° 2 157 586 also uses modified bitumens with a synthetic resin (polystyrene type) and additives with fibers and a mineral filler to reduce vibrations. Bitumen brings behavior viscoelastic to the composition and the necessary stiffness fibers. However, this composition has only one layer and is used to obtain a body precast.
  • a third French patent no. 2,582,010 describes the use of bitumen modified with SBS polymers (Styrene Butadiene Styrene) in sheet form comprising a hard layer, a membrane and a protective sheet which can serve as a bonding layer.
  • SBS polymers Styrene Butadiene Styrene
  • This patent does not describe a specific product but it describes a pure bitumen 180/200 modified by the addition of branched SBS polymers to from 5 to 30% by weight which can serve as a viscoelastic layer taken between two elastic layers in the constrained covering. Examples of layers given elastic are steel and aluminum. The process described therefore does not state of a multilayer complex and it only applies manually.
  • the multilayer complex according to the invention greatly reduces vibrations while allowing its implementation at high speed with equipment commonly used in the art.
  • the present invention therefore relates to a multilayer complex viscoelastic antivibration for roads, in particular for railways or roads, characterized in that it comprises at least two superposed layers, advantageously between 3 and 5, constituted by a ventilated structuring material saturated with bituminous binder, the viscosity of said bituminous binder being between 100 and 9 500 mPa.s at 140 ° C and the last layer is covered with a felt.
  • anrated structuring material is meant within the meaning of this invention any ventilating structuring material having sufficient permeability to be saturated with bituminous binder.
  • the aerating structuring material used in the present invention advantageously has a very low thermal sensitivity at temperatures of the order of 180 to 200 ° C. and even more advantageously, a surface density of at least 300 g / m 2 .
  • this aerating structuring material is a geotextile, in particularly at high density.
  • the aerated material structuring of the first layer of the complex according to the invention is different from that other layers and advantageously, it is a felt.
  • the ventilating structuring material which can be used in the present invention may be type thermoplastic foam with low thermal sensitivity, advantageously based polyester, rock wool like products in the Autolene® range supplied by ISOVER and Cloisolène® LR supplied by TELSTAR, of the glass wool type like the products of the IBR® range, Panolène® and Cloisolène® LV supplied by TELSTAR, of the woven or non-woven geotextile type woven, based on artificial fibers, such as F.B.®400, FAE®500 and Blatex®700 supplied by SICAM, BIDIM®521, 531, 532, 541, 542, 551, 561, 571 and 582, the ROCK® PEC75, 100, 150 and 200 supplied by the company Frans Bon Subscribe and Feutrex® supplied by the company TEXIDEL.
  • artificial fibers such as F.B.®400, FAE®500 and Blatex®700 supplied by SICAM, BIDIM®521, 531, 532, 541, 542, 551, 561, 571 and 5
  • felt in the sense of the present invention all ventilated structuring material as defined above making it possible to avoid the punching of the ballast and / or ensuring a very low sensitivity of the complex thermal.
  • a felt according to the present invention has a thickness of at least minus 5 mm.
  • the felt is a needled nonwoven of natural fibers. and / or synthetic.
  • Examples of felts usable in the present invention are two sewn thicknesses of Blatex® 800 supplied by SICAM, Feutrex® supplied by the company TEXIDEL, the Blatex®700 supplied by the company SICAM and the products of the IBR® range made up of glass wool felt supplied by the company TELSTAR.
  • bituminous binder is meant within the meaning of this invention any bitumen modified or not.
  • the bituminous binder used in the complex according to the invention can therefore be a modified bitumen and advantageously contain between 0.5 and 16.5% of EVA (Ethyl - Vinyl - Acetate copolymer).
  • EVA Ethyl - Vinyl - Acetate copolymer
  • bituminous binder can be dosed in the complex according to the invention between 1 and 5 kg / m 2 per layer, advantageously 3.5 kg / m 2 per layer.
  • bituminous binder usable in the present invention are Mobilplast® B and Mobilplast® G7 supplied by the company Mobilef.
  • the complex according to the invention may have a thickness of between 1 and 10 cm.
  • Figure 1 shows the block diagram of an example of a complex according to the invention.
  • bituminous binder cools between the application of each layer of the complex and the application of the felt.
  • the felt is heated by points to improve its fixation on the complex.
  • This process can be carried out using high-performance means rate. It therefore requires little manpower and a few machines, essentially a mechanical shovel or a lifting device which facilitates the placement of the layers ventilating structuring material and a binder spreader. These materials are commonly used in practice.
  • the establishment of the complex is additionally done on edge surveys, preferably before that on surfaces horizontal.
  • the aerating structuring material is used manually and the bituminous binder is spread with "edge jets" or with a lance with bituminous binder.
  • the present invention also relates to the use of the complex according to the invention to dampen vibrations.
  • the railway ballast (1) is then implemented on the felt (2) and the track is traditionally constructed of concrete sleepers or wood.
  • this complex is located under the foundation or base layer.
  • the method has the advantage of being continuous and of being implemented under the ballast or under the foundation or base layer for road application.
  • the problems with punching caused by ballast and thermal sensitivity of the bituminous binder are resolved by the use of a felt.
  • the water problem is solved by the use of bituminous binder impregnating the aerating structuring material. Groups of geotextile are not subjected to ultraviolet radiation which gives a sustainability of the system.
  • accelerometers were placed in the tunnel to record micro-accelerations in three directions: vertical, transverse and longitudinal.
  • the tables take up this decomposition.
  • the second series of tests (table 2) carried out shows a data practical and known a priori: the speed of the TGV.
  • the product according to the invention is comparable to an elastomeric mat.
  • the efficiency of the elastomeric mat is higher.
  • the complex to be tested is placed on a non-deformable support.
  • a pot vibrating bearing a variable load (1.47 bar or 3.67 bar) is placed on the felt of the complex.
  • the sensors are located between the vibrating pot and the complex and between the complex and non-deformable support.
  • the whole is located in a climatic chamber at 21 ° C or 40 ° C.
  • the first family contains the control and variants 1 and 3.
  • the second family contains variants 2, 4, 5 and 6.
  • Example 1 in the case of a road
  • the complex according to the invention covers the horizontal parts of the roadway to go up on the edge, until -0.10 m from the finished sidewalk dimension (vertical surveys of 0.35 m).
  • the Mobilplast® binder is used by a thermofluid spreader of 10,000 liters.
  • the spreading temperature is 180 ° C.
  • the first geotextile is spread over the grave concrete.
  • the spreader uses the first layer of Mobilplast® binder. The operation is repeated three times, and ends with the placement of the felt.
  • a vertical reading of 0.35 m on the edge is carried out.
  • the attenuation is at least 20 decibels.
  • Example 2 in the case of a railway track
  • the Bidim® 550 g / m 2 is unrolled directly on the underlay.
  • the overlap of the bands is 0.20 minimum.
  • This layer receives 2.5 kg / m 2 of Mobilplast® B binder.
  • This binder is spread using a special THERMOFLUID spreader at a temperature of 190 to 195 ° C.
  • the unwinding was first carried out on a still hot binder.
  • the shovel keeps the rollers as high as possible. They are therefore unrolled in the air, stretched and then the unrolled surface is placed all at once on the area to be cover.
  • Bidim® B5 (235 g / m 2 ) is unwound, avoiding any overlapping of the overlap areas.
  • the masking is done easily with the passage of the workers.
  • the first layer of Bidim® B5 is in turn impregnated with 2.5 kg / m 2 of Mobilplast® B binder. Spreading the binder at 190 - 195 ° C makes it possible to obtain a perfect bonding of Bidim® on the previously spread binder.
  • Feutrex® is unwound manually. This can be reheated in points to improve its fixation on the complex.
  • the shovel is used to supply the rollers.

Landscapes

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  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne donc un complexe multicouches (3,4) viscoélastique antivibratoire pour voirie, en particulier pour voie ferroviaire ou route comprenant au moins deux couches superposées constituées par un matériau aéré structurant, saturé de liant bitumineux, la viscosité dudit liant bitumineux étant comprise entre 100 et 9 500 mPa.s à 140°C, la dernière couche étant recouverte d'un feutre (2). Elle concerne également un procédé de mise en place de ce complexe et son utilisation pour amortir les vibrations et comme système d'étanchéité. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un système permettant de réduire les vibrations des voies ferroviaires ou routières dues au passage de charges lourdes (trains ou camions par exemple).
Elle concerne en particulier un complexe multicouches viscoélastique antivibratoire pour voirie, en particulier pour voie ferroviaire ou route, comprenant au moins deux couches superposées constituées par un matériau aéré structurant, saturé de liant bitumineux et recouverte d'un feutre.
Actuellement le problème de la réduction des vibrations des voies ferroviaires dues au passage des charges lourdes n'est résolu qu'à l'aide de deux grandes familles de produits qui se présentent sous la forme de tapis ou de bandes qu'il faut disposer à la main et en nombre important sous le ballast de chemin de fer, ou plus rarement et par soucis d'économie, directement sous les traverses.
La première famille de produits se compose de tapis élastomères. Ces derniers sont préfabriqués et disposés sous le ballast de chemin de fer, en une ou deux couches superposées. Ce produit atténue efficacement les vibrations, mais il est très coûteux et il nécessite la mise en oeuvre à la main d'un grand nombre de bandes élastomères. Sa mise en place est donc lente et coûteuse. Un exemple de tapis élastomère est l'Isolif® qui est constitué d'un bicouche composé de bandes crantées, disposées en quinconce. Dans ce cas de figure, le produit coûte cher et ne peut être mis en place à l'aide de moyens de mise en oeuvre à haute cadence.
La deuxième famille se compose de tapis constitués de lamelles en bandes de pneus recyclés. Par soucis d'économie, des entreprises se sont penchées sur l'élaboration de tapis à base de bandes de roulements de pneus usagés. Ici, la mise en oeuvre est similaire à celle des produits de la première famille, c'est donc sur la matière première que se fait la différence. Le produit est jugé suffisamment performant par la RATP qui l'emploi pour ses rames de Métro. La mise en place de ce produit est cependant également lente et coûteuse.
Une variante encore plus économique est parfois utilisée et consiste à ne disposer des lamelles que sous chacune des traverses de chemin de fer. On diminue ainsi la mise en oeuvre et la quantité de matière première. Ce procédé est certes plus économique, mais il présente le désavantage de ne pas être continu. De plus il peut se révéler coûteux à l'entretien car il faut changer tout ou partie des bandes à chaque mise en place de traverses neuves puisque le complexe est ici directement sous la voie et non sous le ballast.
Le bitume modifié aux polymères (ou liant bitumineux) a déjà été utilisé à des fins antivibratives dans le brevet français n° 2 272 132. Les compositions utilisées dans cette application sont constituées essentiellement de bitume, de polystyrène et d'une charge minérale. Cependant, elles sont utilisées telles quelles, et non dans un complexe multicouches.
Un autre brevet français n° 2 157 586 utilise également des bitumes modifiés avec une résine synthétique (type polystyrène) et additivés avec des fibres et une charge minérale pour diminuer les vibrations. Le bitume apporte le comportement viscoélastique à la composition et les fibres la rigidité nécessaire. Cependant, cette composition ne comporte qu'une couche et est utilisée pour obtenir un corps prémoulé.
Un troisième brevet français n° 2 582 010 décrit l'utilisation de bitume modifié aux polymères SBS (Styrène Butadiène Styrène) sous forme de feuilles comportant une couche dure, une membrane et une feuille de protection qui peut servir de couche d'accrochage. Ce brevet ne décrit pas de produit spécifique mais il décrit un bitume pur 180/200 modifié par adjonction de polymères SBS ramifiés à raison de 5 à 30 % en poids pouvant servir comme une couche viscoélastique prise entre deux couches élastiques dans le revêtement contraint. Les exemples de couches élastiques données sont l'acier et l'aluminium. Le procédé décrit ne fait donc pas état d'un complexe multicouches et il ne s'applique que manuellement.
De façon surprenante, il a été trouvé que le complexe multicouches selon l'invention réduit fortement les vibrations tout en permettant sa mise en oeuvre à haute cadence avec du matériel couramment utilisé dans la technique.
En particulier, il présente les avantages suivants :
  • Il utilise les performances cumulées du liant bitumineux et celles des matériaux aérés structurant. Le liant bitumineux apporte l'élasticité et la viscosité nécessaire à l'amortissement des vibrations et le matériau aéré structurant confère à l'ensemble une très bonne tenue vis à vis du fluage, sans pour autant apporter une rigidité nuisible.
  • Le produit mis en place offre un matelas continu et homogène par opposition aux produits présents sur marché.
  • Il peut servir parallèlement de système d'étanchéité grâce aux propriétés du liant bitumineux.
  • Il résiste très bien au fluage.
  • Il résiste très bien au poinçonnement provoqué par les charges ou le ballast grâce à la présence du feutre.
  • Il possède une adaptation remarquable aux accidents de terrain, ce qui facilite grandement son utilisation et sa mise en oeuvre.
  • Il rend la circulation de chantier possible.
  • Sa densité surfacique est faible et autorise sa mise en oeuvre sur des ouvrages nécessitant des procédés à faibles surcharges.
  • Tous les matériaux qu'il emploie sont imputrescibles.
La présente invention concerne donc un complexe multicouches viscoélastique antivibratoire pour voirie, en particulier pour voies ferroviaires ou routes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches superposées, avantageusement entre 3 et 5, constituées par un matériau aéré structurant saturé de liant bitumineux, la viscosité dudit liant bitumineux étant comprise entre 100 et 9 500 mPa.s à 140°C et que la dernière couche est recouverte d'un feutre.
Par le terme de « matériau aéré structurant », on entend au sens de la présente invention tout matériau aéré structurant ayant une perméabilité suffisante pour être saturé de liant bitumineux.
Le matériau aéré structurant utilisé dans la présente invention possède de façon avantageuse une très faible sensibilité thermique à des températures de l'ordre de 180 à 200°C et de façon encore plus avantageuse, une densité surfacique d'au moins 300 g/m2.
Avantageusement, ce matériau aéré structurant est un géotextile, en particulier à forte densité.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau aéré structurant de la première couche du complexe selon l'invention est différent de celui des autres couches et avantageusement, il s'agit d'un feutre.
Le matériau aéré structurant utilisable dans la présente invention peut être du type mousse thermoplastique à faible sensibilité thermique, avantageusement à base de polyester, du type laine de roche comme les produits de la gamme Autolene® fournis par la société ISOVER et le Cloisolène® LR fourni par la société TELSTAR, du type laine de verre comme les produits de la gamme IBR®, le Panolène® et le Cloisolène® LV fournis par la société TELSTAR, du type géotextiles tissés ou non tissés, à base de fibres artificielles, comme le F.B.®400, le FAE®500 et le Blatex®700 fournis par la société SICAM, les BIDIM®521, 531, 532, 541, 542, 551, 561, 571 et 582, les ROCK® PEC75, 100, 150 et 200 fournis par la société Frans Bonhomme et le Feutrex® fourni par la société TEXIDEL.
Par le terme de « feutre », on entend au sens de la présente invention tout matériau aéré structurant tel que défini ci-dessus permettant d'éviter le poinçonnement du ballast et/ou d'assurer au complexe une très faible sensibilité thermique.
Avantageusement, un feutre selon la présente invention a une épaisseur d'au moins 5 mm.
Avantageusement, le feutre est un non tissé aiguilleté de fibres naturelles et/ou synthétiques.
Des exemples de feutres utilisables dans la présente invention sont deux épaisseurs cousues de Blatex® 800 fournis par la société SICAM, le Feutrex® fourni par la société TEXIDEL, le Blatex®700 fourni par la société SICAM et les produits de la gamme IBR® constitués de feutre en laine de verre fournis par la société TELSTAR.
Par le terme de « liant bitumineux», on entend au sens de la présente invention tout bitume modifié ou non.
Le liant bitumineux utilisé dans le complexe selon l'invention peut donc être un bitume modifié et avantageusement contenir entre 0,5 et 16,5 % d'EVA (copolymère d'Ethyle - Vinyle - Acétate).
Le liant bitumineux utilisé est avantageusement un liant modifié dont les caractéristiques sont les suivantes:
  • bitume de base 70/100
  • Adjonction de copolymères EVA à raison de 0,5% à 16,5%, de résine et de dope
  • Pénétrabilité 30-60 à 25 °C
  • Pénétration à 25°C: 50
  • Température de fabrication voisine de 185°C.
Le liant bitumineux peut être dosé dans le complexe selon l'invention entre 1 et 5 kg/m2 par couche, avantageusement à 3,5 kg/m2 par couche.
Des exemples de liant bitumineux utilisables dans la présente invention sont le Mobilplast® B et le Mobilplast® G7 fournis par la société Mobilef.
Le complexe selon l'invention peut présenter une épaisseur comprise entre 1 et 10 cm.
La figure 1 représente le schéma de principe d'un exemple de complexe selon l'invention.
Dans un mode de réalisation préférée (figure 1), le complexe selon l'invention est décrit du bas vers le haut de la façon suivante :
  • Un géotextile tissé à forte densité ou un feutre (4),
  • Une pluralité de couches, avantageusement alternées et composées d'une couche de géotextile à forte densité (3) imprégnée de liant bitumineux (5) conférant à l'ensemble une très bonne tenue au fluage
  • Un feutre épais de l'ordre de 10 à 15 mm (2) évitant le poinçonnement du ballast et/ou servant de protection thermique.
La présente invention concerne également un procédé de mise en place du complexe selon l'invention comprenant les étapes a) et b) de :
  • a) déroulement du matériau aéré structurant et
  • b) répandage du liant bitumineux
nécessaires pour la mise en oeuvre de chaque couche du complexe et l'étape
  • c) de déroulement d'un feutre sur la dernière couche du complexe.
Avantageusement, on attend que le liant bitumineux refroidisse entre l'application de chaque couche du complexe et l'application du feutre. Dans ce cas, de façon encore plus avantageuse, le feutre est réchauffé par points pour améliorer sa fixation sur le complexe.
Ce procédé peut s'effectuer à l'aide de moyens de mise en oeuvre à haute cadence. Il nécessite donc peu de main d'oeuvre et quelques engins, essentiellement une pelle mécanique ou un engin de levage qui facilite la mise en place des couches du matériau aéré structurant et une répandeuse à liant. Ces matériels sont couramment utilisés dans la pratique.
Dans un procédé de réalisation particulier, la mise en place du complexe se fait en plus sur les relevés de rives, avantageusement avant celle sur les surfaces horizontales. Dans ce cas, le matériau aéré structurant est mis en oeuvre manuellement et le liant bitumineux est répandu avec les « jets de rive » ou à la lance à liant bitumineux.
La présente invention concerne également l'utilisation du complexe selon l'invention pour amortir les vibrations.
Elle concerne également l'utilisation du complexe selon l'invention comme système d'étanchéité.
Cette utilisation peut se faire de façon avantageuse dans une application ferroviaire. Le ballast de chemin de fer (1) est alors ensuite mis en oeuvre sur le feutre (2) et la voie est construite de manière traditionnelle en traverses béton ou bois.
Elle peut se faire également en complément de l'ouvrage sollicité en particulier d'une route ou autoroute. Avantageusement, ce complexe se trouve sous la couche de fondation ou de base.
Le procédé présente l'avantage d'être continu et d'être mis en oeuvre sous le ballast ou sous la couche de fondation ou de base pour l'application routière. Les problèmes du poinçonnement provoqué par le ballast et de sensibilité thermique du liant bitumineux sont résolus par l'emploi d'un feutre. Le problème de l'eau est résolu par l'emploi de liant bitumineux imprégnant le matériau aéré structurant. Les bandes de géotextile ne sont pas soumises aux rayonnements ultraviolets ce qui confère une pérennité au système.
1 - ESSAIS IN SITU
Des essais in situ sous le ballast des voies de chemin de fer dans des tunnels ont permis de comparer le complexe selon l'invention aux produits existant actuellement sur le marché. Dans une première série d'essais, le procédé selon l'invention a ainsi été comparé à une référence sans tapis antivibratoire ainsi qu'à un produit nommé Isolif® qui est composé de plaques élastomères disposées en deux couches et en quinconce. Dans une deuxième série d'essais, il a été comparé à deux tapis élastomère : Phoenix® et Isolif®.
Pour réaliser ces deux séries d'essais, des accéléromètres ont été disposés dans le tunnel afin d'enregistrer les micro-accélérations dans les trois directions : verticale, transversale et longitudinale. Les tableaux reprennent cette décomposition.
Dans la première série d'essais (tableau 1) l'analyse est spectrale et couvre une gamme de fréquences allant de 12,5 Hz à 160 Hz ; on constate que la performance des produits selon l'invention dépend de la fréquence de sollicitation. L'efficacité du produit selon l'invention est supérieure en basses fréquences (inférieures à 40 Hz), mais celle des tapis élastomères est supérieure aux fréquences élevées. Globalement l'analyse spectrale ne permet donc pas de différencier nettement un produit plutôt qu'un autre.
La deuxième série d'essais (tableau 2) menés fait apparaítre une donnée pratique et connue à priori : la vitesse du TGV. Une fois encore, le produit selon l'invention est comparable à un tapis élastomère. Cependant, pour les accélérations longitudinales au-delà de 100 Km/h, l'efficacité du tapis élastomère est supérieure.
Ces différents essais attestent de façon surprenante que le produit selon l'invention se montre globalement équivalent au tapis élastomère tout en amenant des avantages au niveau mise en oeuvre à haute cadence.
Figure 00080001
Figure 00090001
2 - ESSAIS EN LABORATOIRE A L'AIDE DE POT VIBRANT
Une étude en laboratoire a été menée à l'aide de pots vibrants. Ceux-ci ont permis, contrairement aux essais in situ, de tester une multitude de configurations multicouches différentes, en faisant varier le nombre de couches, le dosage en liant, la qualité du liant et la nature des feutres.
L'essai à l'aide de pots vibrants se déroule de la façon suivante :
Le complexe à tester est mis en place sur un support indéformable. Un pot vibrant portant une charge variable (1,47 bar ou 3,67 bar) est placé sur le feutre du complexe.
Les capteurs sont situés entre le pot vibrant et le complexe et entre le complexe et le support indéformable.
Le tout se trouve dans une enceinte climatique à 21°C ou 40°C.
Les variantes suivantes ont été testées. Elles comportent du haut vers le bas :
Témoin :
  • une couche de Feutrex® de 10 mm
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de BIDIM® TT 150/50 lisse.
Variante 1
  • une couche de Feutrex® de 10 mm
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® TT 150/50 lisse.
Variante 2
  • une couche de Feutrex® de 10 mm
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® TT 150/50 lisse.
Variante 3
  • une couche de Feutrex® de 10 mm
  • une couche de Mobilplast® G7 (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® G7 (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® G7 (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® G7 (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® TT 150/50 lisse.
Variante 4
  • une couche de Blatex® (2 feuilles simples)
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® TT 150/50 lisse.
Variante 5
  • une couche de Blatex® (2 feuilles simples)
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B5,
  • une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
  • une couche de Blatex® (2 feuilles simples) ;
Variante 6
  • une couche de Blatex® (6 plaques)
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de Blatex® (6 plaques)
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de BIDIM® B7,
  • une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
  • une couche de Blatex® (2 feuilles simples).
Les premiers essais ont permis de tester l'incidence des charges et les fréquences d'analyse sur l'atténuation des vibrations. Deux familles ont ainsi été identifiées.
La première famille contient le témoin et les variantes 1 et 3.
Ses caractéristiques sont :
  • une atténuation des vibrations plus faible et variable sur la bande de fréquences d'analyse,
  • une variation d'atténuation des vibrations forte en fonction de la charge appliquée : plus la charge est importante, moins il y a d'atténuation.
La deuxième famille contient les variantes 2, 4, 5 et 6.
Ses caractéristiques sont :
  • une atténuation des vibrations plus forte et homogène sur la bande de fréquences d'analyse,
  • une variation d'atténuation des vibrations plus faible en fonction de la charge appliquée.
L'influence de la température sur les résultats précédents a également été testée sur trois variantes : le témoin et les variantes 6 et 4.
Seule la variante 4 est sensible à la température.
Les points suivants ont ainsi été constatés :
  • 1) pour être garanti d'une plus grande homogénéité de comportement en fonction des différents paramètres (température, charge et fréquences) il est avantageux de mettre en oeuvre dans l'application ferroviaire quatre couches fortement dosées (3,5 kg/m2).
  • 2) on peut dégager deux familles de produits ayant des résultats croissants.
  • 3) l'utilisation de Blatex® en couche inférieure est superflue. Le Blatex® peut avantageusement être remplacé par un géotextile à fort grammage.
    • Mise en place du complexe multicouches Exemple 1 : dans le cas d'une route
    Situé au-dessus du sable hydraulique, le complexe selon l'invention recouvre les parties horizontales de la chaussée pour remonter sur le bord, jusqu'à -0,10 m de la cote finie trottoir (relevés verticaux de 0,35 m).
    Le complexe multicouches comprend, de haut en bas :
    • Un feutre de 10 mm
    • Une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® B7
    • Une couche de Mobilplast® B (3,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® B7
    • Une couche de Mobilplast B (3,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® TT 150/50.
    Les matériaux utilisés sont les suivants :
    • Géotextile TT 150/50 en rouleau de 4,2 x 100 m (fournisseur : Frans Bonhomme)
    • Une couche de Mobilplast® B : 3,5 kg/m2 (fournisseur : Mobilef)
    • Géotextile de type B7 en rouleau de 2 x 100 m (fournisseur : Frans Bonhomme)
    • Une couche de Mobilplast® B : 3,5 kg/m2 (fournisseur : Mobilef)
    • Géotextile de type B7 en rouleau de 2 x 100 m (fournisseur : Frans Bonhomme)
    • Une couche de Mobilplast® B : 3,5 kg/m2 (fournisseur : Mobilef)
    • Géotextile de type B7 en rouleau de 2 x 100 m (fournisseur : Frans Bonhomme)
    • Une couche de Mobilplast B : 3,5 kg/m2 (fournisseur : Mobilef)
    • Un feutre composé de deux épaisseurs cousues de Blatex® 800 (fournisseur : SICAM) Dimension : 2 x 50 m.
    Le liant Mobilplast® est mis en oeuvre par une répandeuse thermofluide de 10 000 litres. La température d'épandage est de 180°C.
    Le premier géotextile est étalé sur la grave béton. La répandeuse met en oeuvre la première couche de liant Mobilplast®. L'opération se répète trois fois, et se termine par la mise en place du feutre.
    Un relevé vertical de 0,35 m sur le bord est réalisé.
    Pour les fréquences inférieures à 10 Hz, correspondant aux vitesses de passages des véhicules, l'atténuation est au minimum de 20 décibels.
    Exemple 2 : dans le cas d'une voie de chemin de fer
    Le complexe multicouche comprend de haut en bas :
    • Un feutre de type Feutrex®
    • Une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® B5 235 g/m2
    • Une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® B5 235 g/m2
    • Une couche de Mobilplast® B (2,5 kg/m2)
    • Un géotextile type Bidim® S55Q 550 g/m2.
    Le Bidim® 550 g/m2 est déroulé directement sur la sous-couche. Le recouvrement des bandes est de 0,20 minimum.
    Cette couche reçoit 2,5 kg/m2 de liant Mobilplast® B. Ce liant est répandu à l'aide d'une répandeuse spéciale THERMOFLUID à une température de 190 à 195°C.
    Trois heures sont nécessaires sur chantier pour monter le liant à la température souhaitée. Une planche d'essai doit être réalisée par le laboratoire pour contrôler le dosage.
    Le déroulage a été réalisé dans un premier temps sur un liant encore chaud.
    La pelle maintient les rouleaux le plus haut possible. Ils sont donc déroulés en l'air, tendus puis la surface déroulée est posée en une seule fois sur la zone à recouvrir.
    Attendre le refroidissement total du Mobilplast® (2 heures) facilite la mise en place des rouleaux.
    Après refroidissement du Mobilplast®, un Bidim® B5 (235 g/m2) est déroulé en évitant toute superposition des zones de recouvrement.
    Le marouflage se fait facilement au passage des ouvriers.
    La première couche de Bidim® B5 est à son tour imprégnée à l'aide de 2,5 kg/m2 de liant Mobilplast® B. Le répandage du liant à 190 - 195°C permet d'obtenir un collage parfait du Bidim® sur le liant précédemment répandu.
    L'opération est renouvelée avec déroulage d'un Bidim® B5 et imprégnation à 2,5 kg/m2 de liant Mobilplast® B.
    Après refroidissement de cette dernière couche de liant, le Feutrex® est déroulé manuellement. Celui-ci peut être réchauffé par points pour améliorer sa fixation sur le complexe. La pelle sert à l'approvisionnement des rouleaux.

    Claims (21)

    1. Complexe multicouches viscoélastique antivibratoire pour voirie, en particulier pour voie ferroviaire ou route, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches superposées constituées par un matériau aéré structurant, saturé de liant bitumineux, la viscosité dudit liant bitumineux étant comprise entre 100 et 9 500 mPa.s à 140 °C, et que la dernière couche est recouverte d'un feutre.
    2. Complexe multicouches selon la revendication 1, caractérisé en ce que le feutre est un non tissé aiguilleté de fibres naturelles et/ou synthétiques.
    3. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant bitumineux est dosé entre 1 et 5 kg/m2 par couche, de préférence à 3,5 kg/m2 par couche.
    4. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau aéré structurant présente une très faible sensibilité thermique à des températures de l'ordre de 180 à 200°C.
    5. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau aéré structurant présente une densité surfacique d'au moins 300 g/m2.
    6. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau aéré structurant est un géotextile, en particulier à forte densité.
    7. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau aéré structurant de la première couche du complexe est différent de celui des autres couches.
    8. Complexe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau aéré structurant de la première couche du complexe est un feutre.
    9. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte entre 3 et 5 couches superposées.
    10. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant bitumineux contient entre 0,5 et 16,5 % d'EVA.
    11. Complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur comprise entre 1 et 10 cm.
    12. Procédé de mise en place du complexe selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes a) et b) de
      a) déroulement du matériau aéré structurant et
      b) répandage du liant bitumineux nécessaires pour la mise en oeuvre de chaque couche du complexe et l'étape
      c) de déroulement d'un feutre sur la dernière couche du complexe.
    13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on attend que le liant bitumineux refroidisse entre l'application de chaque couche du complexe et avant l'application du feutre.
    14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 et 13 prises séparément, caractérisé en ce que le feutre et réchauffé par points pour améliorer sa fixation sur le complexe.
    15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il s'effectue à l'aide de moyens de mise en oeuvre à haute cadence.
    16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la mise en place du complexe se fait en plus sur les relevés de rives.
    17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la mise en place du complexe sur les relevés de rive se fait avant celle sur les surfaces horizontales.
    18. Utilisation du complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 11, pour amortir les vibrations.
    19. Utilisation du complexe multicouche selon l'une des revendications 1 à 11, comme système d'étanchéité.
    20. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 18 et 19 sous le ballast de chemin de fer.
    21. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 18 et 19 en complément de l'ouvrage sollicité, en particulier d'une route.
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