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Procede de consolidation de materiaux poreux ou fissures tels que alluvions, sol fin, beton fissure. Download PDF

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Abstract

L'invention est relative à un procédé d'injection pour la consolidation d'un matériau poreux ou fissuré, notamment d'un terrain (5), à l'aide d'une suspension (7) de particules de dimensions inférieures à une dimension donnée. La suspension injectée (7) est obtenue par centrifugation continue d'une suspension mère (4) contenant des particules dont les dimensions sont inférieures à la dimension donnée.

Description

La présente invention se rapporte principalement à un procédé de traitement de matériaux poreux ou de terrains fissurés telles que par exemple, des alluvions, des sols fins ou très fins ou du béton. Le traitement selon la présente invention permet notamment de modifier la cohésion du matériau traité, par exemple pour en augmenter la résistance.
On sait que certains matériaux nécessitent un traitement par injection de coulis de ciment. Il s'agit par exemple de bétons armés poreux ou rongés par des eaux agressives, ou encore de bétons fissurés. Dans de tels cas, la pénétration du coulis de ciment dans la masse d'un tel matériau est limitée à la fois par la granulométrie de la particule unitaire de ciment, et par l'agrégation de ces mêmes particules entre elles.
De même, on sait que l'on répartit généralement les alluvions en deux types principaux, à savoir les alluvions grossières et les alluvions fines.
Les allusions grossières peuvent facilement subir des injections de coulis de ciment ou de coulis de bentonite-ciment, (coulis dans lesquels les particules de ciment sont en suspension dans l'eau, la bentonite étant éventuellement ajoutée pour améliorer la stabilité de la suspension).
Par contre, de tels coulis ne peuvent être injectés dans les alluvions fines car les pores du sol y sont de taille trop faible pour permettre la pénétration et la circulation des particules de ciments normaux.
Il est connu du brevet français 85 08886 publié sous le NO 2 583 441 de préparer un coulis de ciment ne comportant que des particules très fines dont le diamètre est inférieur à l'espace intergranulaire du matériau dans lequel on effectue l'injection.
Ce coulis est préparé à partir d'un ciment normal, c'est-à-dire comportant, en plus des particules d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre désiré, des particules d'un diamètre supérieur qu'il importe d'éliminer. Cette préparation consiste à laisser sédimenter sous l'action de la pesenteur une suspension des particules du ciment concerné pour recueillir dans le surnageant les particules désirées.
Bien que donnant satisfaction, ce procédé connu présente des inconvénients.
D une part, la sédimentation est longue et discontinue, ce qui augmente le coût du chantier.
Par exemple, pour un temps de sédimentation acceptable, par exemple égal à une heure, le rendement est faible, c'est-à-dire que l'on ne récupère qu'une faible fraction de particules de diamètre convenable présent dans la matière première.
D'autre part, ce procédé connu utilise une quantité importante d'eau, et produit un volume important de rejets liquides, qui sont difficiles à éliminer. Le volume important des rejets provient notamment du fait que le rendement faible oblige à une utilisation d'une grande quantité de matière première, qui doit être mise en suspension dans une grande quantité d'eau. La présence de rejets d'un volume important sous forme liquide rend impossible ou très difficile l'utilisation du procédé connu sur certains sites, notamment en ville.
Selon la présente invention, on remédie aux inconvénients du procédé connu en effectuant la séparation des particules ayant un diamètre supérieur à un diamètre donné en faisant passer la suspension de particules en continu dans une centrifugeuse.
La présente invention a pour objet un procédé d'injection pour la consolidation de matériau poreux ou fissuré, notamment d'un terrain, à l'aide d'une suspension de particules de dimensions inférieures à une dimension donnée, caractérisé par le fait que la suspension injectée est obtenue par centrifugation continue d'une suspension mère contenant des particules dont les dimensions sont inférieures à la dimension donnée.
Ce procédé présente l'avantage de permettre de déterminer le diamètre maximal des particules sélectionnées en modifiant la vitesse de rotation de la centrifugeuse, ce qui peut être obtenu par des moyens simples.
La centrifugation permet non seulement d'accélérer le procédé mais encore de limiter la quantité de rejet.
Le procédé selon la présente invention permet une meilleure utilisation de la suspension initiale avec un rendement voisin de 85 %.
En d'autres termes, le procédé selon l'invention permet de séparer jusqu a 85% des particules ayant un diamètre inférieur au diamètre limite choisi qui se trouvaient initiallement dans la suspension.
D'autre part, les rejets sont très concentrés, ce qui permet après un séchage spontané d'une douzaine d'heures de les obtenir sous forme solide. Ces rejets sont alors facilement évacuables ou utilisables à d'autres fins.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la matière solide se présentant sous forme de particules est constituée par du ciment et le liquide servant à constituer la suspension est constitué par de l'eau.
Conformément à l'invention, on peut également utiliser du ciment de laitier de haut fourneau ou un mélange de fumée de silice et du carbonate de calcium broyé, dont les particules sont de manière séparée sélectionnées, conformément à l'invention pour être ensuite mélangées juste avant l'injection ou pour être injectées séparément dans le matériau à traiter afin qu'ils fassent prise in situ au contact l'un de l'autre.
Le défloculant que l'on ajoute à la suspension de particules solides peut etre constitué par des naphtalènes sulfonates, avantageusement par des résines mélamines.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après, et du dessin annexé, donné comme un exemple non limitatif
- la figure unique est un schéma illustrant la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.
Sur la figure, on voit une centrifugeuse 1 entraînée par un moteur 2, par exemple électrique.
Un dispositif de contrôle 3 permet avantageusement de régler la vitesse de rotation du moteur 2, et par suite, la vitesse de rotation de la centrifugeuse 1.
Une suspension mère 4 constitué par exemple par une suspension dans l'eau, d'un ciment fin en présence de résine mélamine est introduit dans la centrifugeuse 1.
La centrifugation de la suspension mère 4 fournit un coulis injectable 7, par exemple dans un sol 5, ainsi que des rejets 6.
Le coulis 7 comporte en suspension des particules d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre maximal désiré.
Les rejets 6 sont constitués principalement par une suspension de particules dont le diamètre est supérieur au diamètre maximal désiré.
Dans une variante de réalisation, la centrifugeuse 1 est équipée d'un dispositif de réglage de débit 8.
Le dispositif 8 de réglage de débit peut être associé à un dispositif de contrôle 3 permettant aussi le réglage de la vitesse du moteur 2.
Différents modes de mise en oeuvre sont donnés dans les exemples suivants
Exemple 1
On veut consolider et étancher un sable dont la perméabilité est telle que le diamètre des particules injectées ne doit pas dépasser 10 microns. On utilise une suspension constituée par un mélange de 80% en poids de laitier de haut-fourneau et de 20% en poids de chaux éteinte (Ca(OH)2).
La courbe de granulométrie du mélange de ces deux poudres montre qu'il contient 55 % de particules dont le diamètre est inférieur à 10 microns.
On réalise une suspension mère comportant 427 kilogrammes de ce mélange de poudres et il kilogammes de résine mélamine pour 1000 litres d'eau. Cette suspension mère est défloculée avant d'être centrifugée dans une centrifugeuse de type "FLOTTWEG 223" ayant un diamètre de 230 millimètres, à 800 tours par minute et à raison de 2000 litres à l'heure.
On obtient dans ces conditions 1750 litres à ltheure de suspension injectable ayant un rapport matière sèche/eau égal à 0,2 et on rejette 250 litres à l'heure de pâte ayant un rapport matière sèche/eau égale à 3,1. On injecte facilement dans le sol le coulis ainsi obtenu.
Exemple 2
On veut consolider et étancher un sable dont la perméabilité est telle que le coulis ne doit pas contenir de particules dont le diamètre est supérieur à 5 microns.
On réalise une suspension mère à partir de ciment fin du commerce qui comporte 65 % de particules dont le diamètre est inférieur à 5 microns.
On réalise une suspension mère comportant 360 kgs de ciment et 18 kilogrammes de naphtalènesulfonates pour 1000 litres d'eau.
On effectue la centrifugation de la suspension mère dans une centrifugeuse de type FLOTTWEG 223".
ayant un diamètre de 230 millimètres (là 1100 tours par minute à raison de 1400 litres à l'heure. On obtient 1260 litres à l'heure de coulis injectable ayant un rapport cimentleau égal à 0,2 et on rejette 140 litres à l'heure de pâte ayant un rapport ciment/eau égale à 3.
Le rejet liquide représente 10 % du volume initial.
Il est évident que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute modification désirable sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS
    I - Procédé d'injection pour la consolidation d'un matériau poreux ou fissuré, notamment d'un terrain, à l'aide d'une suspension de particules de dimensions inférieures à une dimension donnée caractérisé par le fait que la suspension injectée (7) est obtenue par centrifugation continue d'une suspension mère (4) contenant des particules dont les dimensions sont inférieures à la dimension donnée.
  2. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la suspension mère contient un défloculant.
  3. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la suspension mère comporte du ciment.
  4. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la suspension mèrecomporte du laitier de haut-fourneau.
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