FR2842553A1 - CONCRETE PIECE IN PARTICULAR TUNNEL VESSEL COMPRISING A MAIN CONCRETE LAYER AND A SECONDARY LAYER IN REFRACTORY MORTAR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une pièce en béton, notamment voussoir de tunnel comprenant une couche principale en béton (4) et une couche secondaire (5) en mortier réfractaire assurant à la fois un complément de résistance mécanique et une protection contre l'incendie.Le mortier réfractaire présente une résistance mécanique à 28 jours supérieure à 25 Mpa, une conductivité thermique inférieure à 1 W/.m.°K à 20°C et une résistance aux très hautes températures allant jusqu'à 1300°C, durant 2 heures.The invention relates to a concrete part, in particular a tunnel segment comprising a main layer of concrete (4) and a secondary layer (5) of refractory mortar ensuring both additional mechanical strength and fire protection. refractory mortar has a mechanical resistance at 28 days greater than 25 Mpa, a thermal conductivity less than 1 W / .m. ° K at 20 ° C and a resistance to very high temperatures up to 1300 ° C, for 2 hours.
Description
i L'invention concerne une pièce en béton préfabriqué comprenant unei The invention relates to a precast concrete part comprising a
couche principale en béton armé, précontraint ou fibré et une couche secondaire en mortier réfractaire assurant à la fois un complément de résistance mécanique et une protection contre l'incendie, ainsi qu'un procédé de réalisation d'une telle pièce. L'invention trouve en particulier, mais non exclusivement, une application dans les voussoirs de tunnels devant résister à de très hautes températures, main layer of reinforced, prestressed or fiber-reinforced concrete and a secondary layer of refractory mortar ensuring both additional mechanical resistance and fire protection, as well as a method for producing such a part. The invention finds in particular, but not exclusively, an application in the segments of tunnels having to withstand very high temperatures,
notamment lors d'un incendie.especially during a fire.
On connaît déjà des mortiers réfractaires aptes à résister à de très hautes températures. On connaît d'une part des mortiers réfractaires destinés à être projetés sur un We already know refractory mortars capable of withstanding very high temperatures. We know on the one hand refractory mortars intended to be projected on a
ouvrage de génie civil existant, initialement dépourvu de couche de protection. existing civil engineering structure, initially devoid of a protective layer.
Le mortier forme ainsi une couche de protection réfractaire adhérant sur les parois dudit ouvrage, par exemple les parois d'un voussoir d'un tunnel de The mortar thus forms a refractory protective layer adhering to the walls of said structure, for example the walls of a segment of a tunnel of
circulation (automobiles, camions, trains). traffic (cars, trucks, trains).
Ces mortiers réfractaires projetés présentent généralement une faible résistance mécanique, l'ouvrage préexistant possédant la résistance mécanique requise. Il en résulte une dégradation de la couche de protection à la suite notamment des These projected refractory mortars generally have low mechanical resistance, the pre-existing structure having the required mechanical resistance. This results in a degradation of the protective layer as a result in particular of
chocs mécaniques provoqués par les véhicules en circulation dans le tunnel. mechanical shocks caused by vehicles in circulation in the tunnel.
De plus, ces mortiers ne résistent pas à la manutention, ce qui les rend inadaptés à leur intégration dès le début du cycle du procédé de fabrication des voussoirs de tunnel, réalisé hors site. De tels mortiers ne permettent donc pas la réalisation de voussoirs comportant une couche de structure et une couche de protection assemblées l'une à l'autre avant la mise en place du voussoir dans le In addition, these mortars do not resist handling, which makes them unsuitable for their integration from the start of the cycle of the manufacturing process of tunnel segments, carried out off site. Such mortars therefore do not allow the production of segments comprising a structural layer and a protective layer assembled together before the placement of the segment in the
tunnel.tunnel.
On connaît d'autre part des mortiers réfractaires destinés à être mis en place dès le procédé de fabrication des voussoirs, de façon à réaliser des voussoirs comportant une couche principale et une couche de protection assemblées l'une We also know refractory mortars intended to be put in place from the manufacturing process of segments, so as to produce segments comprising a main layer and a protective layer assembled one
à l'autre avant la mise en place du voussoir dans le tunnel. to the other before the installation of the segment in the tunnel.
Le document WO 99/28596 décrit un tel mortier réfractaire, coulé ou projeté dans un moule de façon à former une couche de protection. Après un certain temps de séchage, mais avant durcissement complet, une couche principale est mise en place au contact de la couche de protection, de sorte à obtenir une Document WO 99/28596 describes such a refractory mortar, cast or sprayed into a mold so as to form a protective layer. After a certain drying time, but before complete hardening, a main layer is put in place in contact with the protective layer, so as to obtain a
bonne adhérence entre les deux couches. good adhesion between the two layers.
Le mortier décrit dans le document WO 99/28596 comprend de nombreuses cavités, par exemple obtenues par l'ajout de polystyrène, ce qui confère audit mortier de bonnes propriétés isolantes. Toutefois, la présence de ces cavités conduit à l'obtention d'un mortier de faible résistance mécanique. De ce fait, le mortier présente les inconvénients précités (risques d'endommagement lors de The mortar described in document WO 99/28596 comprises numerous cavities, for example obtained by the addition of polystyrene, which gives said mortar good insulating properties. However, the presence of these cavities leads to obtaining a mortar of low mechanical strength. Therefore, the mortar has the aforementioned drawbacks (risk of damage during
la manutention ou en service).handling or in service).
En outre, dans le cas de l'application à des voussoirs, la couche principale assure à elle seule la résistance mécanique du voussoir. Ainsi, il n'est pas possible de diminuer l'épaisseur de la couche principale. De ce fait, l'épaisseur totale du voussoir comprenant la couche de protection est supérieure à l'épaisseur des voussoirs dépourvus de telle couche. Il s'ensuit une diminution In addition, in the case of application to segments, the main layer alone provides the mechanical strength of the segment. Thus, it is not possible to reduce the thickness of the main layer. As a result, the total thickness of the segment comprising the protective layer is greater than the thickness of the segments without such a layer. It follows a decrease
du diamètre utile du tunnel, ce qui n'est pas souhaitable. useful diameter of the tunnel, which is not desirable.
L'invention apporte justement une solution à ces problèmes. The invention provides a solution to these problems.
Elle a comme objet une pièce en béton préfabriqué comprenant une couche principale en béton armé, précontraint ou fibré et une couche secondaire en mortier réfractaire assurant à la fois un complément de résistance mécanique et Its object is a precast concrete part comprising a main layer of reinforced, prestressed or fiber-reinforced concrete and a secondary layer of refractory mortar ensuring both additional mechanical strength and
une protection contre l'incendie.fire protection.
Selon un aspect de l'invention, la pièce en béton est un voussoir en béton préfabriqué, destiné à être mis en place dans l'excavation d'un tunnel, une première face de la couche principale étant destinée à être placée contre la paroi intérieure du tunnel, et la couche secondaire étant assemblée à la couche principale au niveau d'une deuxième face de ladite couche principale, opposée According to one aspect of the invention, the concrete part is a precast concrete segment, intended to be placed in the excavation of a tunnel, a first face of the main layer being intended to be placed against the interior wall. of the tunnel, and the secondary layer being joined to the main layer at a second face of said main layer, opposite
à ladite première face.to said first side.
L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'une pièce en béton préfabriqué. Selon une caractéristique importante selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes: a) réaliser une couche principale en béton armé, précontraint, ou fibré dans un moule; b) après durcissement, décoffrer la couche principale; et c) appliquer une couche secondaire en mortier réfractaire sur l'une des The invention also relates to a method for producing a precast concrete part. According to an important characteristic according to the invention, the method comprises the following steps: a) producing a main layer of reinforced, prestressed, or fiber-reinforced concrete in a mold; b) after hardening, release the main layer; and c) applying a secondary layer of refractory mortar on one of the
faces de la couche principale.faces of the main layer.
De préférence, le procédé comprend en outre l'étape d'assemblage des couches principale et secondaire à l'aide de clés de liaison et de fixations mécaniques L'invention a également pour objet un mortier comprenant au moins: - un ciment réfractaire; - des granulats artificiels de granulométrie et de densité choisies; - de l'eau; les proportions des composants du mortier étant choisies de sorte que ledit mortier présente une résistance mécanique à 28 jours supérieure à 25 Mpa, une conductivité thermique inférieure à 1 W/m.K à 200C, et une résistance Preferably, the method further comprises the step of assembling the main and secondary layers using connection keys and mechanical fasteners. The invention also relates to a mortar comprising at least: - a refractory cement; - artificial aggregates of selected particle size and density; - some water; the proportions of the components of the mortar being chosen so that said mortar has a mechanical resistance at 28 days greater than 25 Mpa, a thermal conductivity less than 1 W / m.K at 200C, and a resistance
aux très hautes températures allant jusqu'à 1 300'C, durant 2 heures. at very high temperatures up to 1,300 ° C, for 2 hours.
Ainsi, le ciment réfractaire confère la fonction de stabilité à de très hautes températures tandis que les granulats de granulométrie et de densité choisies Thus, refractory cement confers the function of stability at very high temperatures while the aggregates of selected particle size and density
confèrent la fonction de résistance mécanique et l'isolation thermique. confer the function of mechanical resistance and thermal insulation.
En pratique, le ciment appartient au groupe formé par les ciments fondus alumineux. De préférence, les granulats sont des granulats expansés minéraux. Par exemple, ils appartiennent au groupe formé par les argiles, les schistes, les laitiers. Selon une autre caractéristique importante, le mortier comprend en outre des fibres fusibles d'un diamètre de quelques micromètres et/ou ayant une longueur In practice, cement belongs to the group formed by fused aluminous cements. Preferably, the aggregates are mineral expanded aggregates. For example, they belong to the group formed by clays, shales, slag. According to another important characteristic, the mortar also comprises fusible fibers with a diameter of a few micrometers and / or having a length
de l'ordre de 12 mm.of the order of 12 mm.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the light of
la description qui suit, description effectuée en référence aux figures annexées the following description, description made with reference to the appended figures
dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un voussoir de tunnel, comprenant une couche se structure et une couche de protection réalisée à partir d'un mortier selon l'invention - la figure 2 représente le fond d'un moule apte à la réalisation de la couche de structure du voussoir de la figure 1, ledit fond étant vu depuis l'intérieur du moule; - les figures 3 à 5 représentent schématiquement les différentes étapes de in which: - Figure 1 is a longitudinal sectional view of a tunnel segment, comprising a structured layer and a protective layer made from a mortar according to the invention - Figure 2 shows the bottom of a mold capable of producing the structural layer of the segment of FIG. 1, said bottom being seen from inside the mold; - Figures 3 to 5 schematically represent the different stages of
réalisation du voussoir de la figure 1. realization of the segment of figure 1.
On décrit à présent un voussoir de tunnel selon l'invention, ainsi qu'un procédé We now describe a tunnel segment according to the invention, as well as a method
de fabrication d'un tel voussoir, en référence aux figures 1 à 5. for manufacturing such a segment, with reference to FIGS. 1 to 5.
Un voussoir de tunnel 1, tel qu'illustré sur la figure 1, présente, en coupe A tunnel segment 1, as illustrated in FIG. 1, is shown in section
longitudinale, sensiblement la forme d'une portion d'anneau. longitudinal, substantially the shape of a ring portion.
Le voussoir 1 comporte ainsi deux faces ayant un profil en forme de portion de cylindre, à savoir une face destinée à être placée contre l'excavation d'un tunnel, appelée extrados 2, et une face opposée à l'extrados 2, dite intrados 3, destinée à être située en regard de l'axe du tunnel, et à être visible depuis The segment 1 thus comprises two faces having a profile in the form of a portion of cylinder, namely a face intended to be placed against the excavation of a tunnel, called upper surface 2, and a face opposite to the upper surface 2, called lower surface 3, intended to be located opposite the axis of the tunnel, and to be visible from
l'intérieur du tunnel.inside the tunnel.
Le voussoir 1 comprend: - une première couche 4 s'étendant depuis l'extrados 2 vers l'intrados 3, sur une épaisseur de l'ordre de 40 cm à 50 cm, représentant environ 80 à 90 % de l'épaisseur totale du voussoir 1; une deuxième couche 5 s'étendant depuis la face 6 de la première couche 4 opposée à l'extrados 2, vers l'intrados 3, sur une épaisseur de l'ordre de 5 à cm. La première couche 4, ou couche principale, est réalisée en un béton traditionnellement utilisé pour fabriquer des voussoirs de tunnel, et assure en The segment 1 comprises: a first layer 4 extending from the upper surface 2 towards the lower surface 3, over a thickness of the order of 40 cm to 50 cm, representing approximately 80 to 90% of the total thickness of the segment 1; a second layer 5 extending from the face 6 of the first layer 4 opposite the upper surface 2, towards the lower surface 3, over a thickness of the order of 5 to cm. The first layer 4, or main layer, is made of a concrete traditionally used to manufacture tunnel segments, and ensures in
grande partie la résistance mécanique du voussoir 1. much of the mechanical strength of the segment 1.
La deuxième couche 5, ou couche secondaire, est réalisée avec un mortier réfractaire que l'on décrira plus en détail ci-après. Cette couche secondaire 5 est destinée à protéger la couche principale 4 contre les augmentations The second layer 5, or secondary layer, is produced with a refractory mortar which will be described in more detail below. This secondary layer 5 is intended to protect the main layer 4 against increases
importantes de température, tout particulièrement en cas d'incendie. temperature, especially in the event of fire.
Le procédé de réalisation du voussoir 1 va maintenant être décrit. The method of producing the segment 1 will now be described.
Dans un premier temps (figure 3), on réalise la couche principale 4 en coulant dans un moule 7 le béton 8 destiner à constituer ladite couche principale 4. Le Firstly (FIG. 3), the main layer 4 is produced by pouring the concrete 8 intended to constitute said main layer 4 into a mold 7.
béton 8 est du type béton armé, précontraint ou fibré. concrete 8 is of the reinforced, prestressed or fiber-reinforced concrete type.
Le moule 7, représenté sur les figures 2 et 3, comporte un fond 9 en forme de portion de cylindre, sur lequel sont fixées des réservations 10 présentant The mold 7, shown in Figures 2 and 3, has a bottom 9 in the form of a cylinder portion, on which are fixed reservations 10 having
chacune la forme générale d'un tronc de pyramide à base carrée. each the general shape of a square-based pyramid trunk.
La forme des réservations 10 est conçue pour ne pas gêner l'écoulement du béton 8 et éviter l'existence de zones non accessibles conduisant à une mauvaise répartition du béton au fond 9 du moule 7. Dans la réalisation The shape of the reservations 10 is designed so as not to hinder the flow of the concrete 8 and to avoid the existence of inaccessible zones leading to poor distribution of the concrete at the bottom 9 of the mold 7. In the embodiment
représentée, les réservations 10 sont réparties suivant un damier. shown, the reservations 10 are distributed along a checkerboard pattern.
Les réservations 10 permettent de favoriser l'assemblage des couches principale 4 et secondaire 5, notamment par l'augmentation de la surface de contact et par la forme en tronc de pyramide desdites réservations 10, qui assure un maintien mécanique de la couche secondaire 5. Ceci est rendu possible sans qu'il soit nécessaire de prévoir un moule 7 dont le fond 9 présente The reservations 10 make it possible to promote the assembly of the main 4 and secondary 5 layers, in particular by increasing the contact surface and by the truncated pyramid shape of said reservations 10, which ensures mechanical maintenance of the secondary layer 5. This is made possible without the need to provide a mold 7 whose bottom 9 has
une forme complexe et élaborée.a complex and elaborate form.
Le moule comporte également des réservations 11 latérales permettant de ménager un espace non rempli par le béton 8, afin de permettre le passage de tiges et boulons assurant la fixation réciproque de deux voussoirs 1 voisins dans The mold also includes lateral reservations 11 making it possible to provide a space not filled with concrete 8, in order to allow the passage of rods and bolts ensuring the reciprocal fixing of two neighboring segments 1 in
un tunnel.a tunnel.
Des tiges filetées 12 sont fixées au niveau de certaines des réservations 10 du fond 9 du moule 7, et s'étendent à l'intérieur du moule 7, sensiblement perpendiculairement au fond 9 dudit moule 7, sur une hauteur inférieure à Threaded rods 12 are fixed at some of the reservations 10 in the bottom 9 of the mold 7, and extend inside the mold 7, substantially perpendicular to the bottom 9 of said mold 7, over a height less than
l'épaisseur de la couche de structure 4. the thickness of the structural layer 4.
Les tiges 12 sont fixées de sorte à ne pas dépasser du fond 9 du moule 7. The rods 12 are fixed so as not to protrude from the bottom 9 of the mold 7.
De ce fait, lorsque la couche principale 4 est durcie et décoffrée, le stockage et la manutention de ladite couche principale 4 ne sont pas entravés par les tiges 12, celles-ci étant logées dans les espaces 13 ménagés par les Therefore, when the main layer 4 is hardened and stripped, the storage and handling of said main layer 4 is not hindered by the rods 12, these being housed in the spaces 13 provided by the
réservations 1 0.reservations 1 0.
Dans un deuxième temps (figure 4), une fois la couche principale 4 coulée sur l'épaisseur souhaitée et durcie, ladite couche principale 4 est décoffrée puis retournée, de sorte à placer les espaces 13 ménagés par les réservations 10 In a second step (FIG. 4), once the main layer 4 has been poured onto the desired thickness and hardened, said main layer 4 is stripped and then turned over, so as to place the spaces 13 provided by the reservations 10
sur la partie supérieure de la couche principale 4. on the upper part of the main layer 4.
Des moyens d'accrochage, tels que des boulons 14, sont fixés aux extrémités des tiges 12 situées dans les espaces 13, de façon à être saillants au-dessus de Attachment means, such as bolts 14, are fixed to the ends of the rods 12 located in the spaces 13, so as to protrude above
la couche principale 4.the main layer 4.
Enfin, dans un troisième temps (figure 5), la couche secondaire 5 est mise en place, par coulage ou projection par exemple, du mortier réfractaire 15 sur la Finally, in a third step (FIG. 5), the secondary layer 5 is put in place, by pouring or spraying for example, of the refractory mortar 15 on the
couche principale 4 déjà durcie.main layer 4 already hardened.
Ainsi, on obtient un voussoir 1 comportant une couche principale 4 réalisée en un béton de voussoir classique, et une couche secondaire 5 réalisée avec le Thus, a segment 1 is obtained comprising a main layer 4 made of conventional segment concrete, and a secondary layer 5 produced with the
mortier réfractaire selon l'invention. refractory mortar according to the invention.
Le fond 9 du moule 7 a conduit à la formation de la face 6 de la couche principale 4, opposée à l'extrados 2, et jouant le rôle d'interface avec la couche secondaire 5. L'adhérence des couches l'une à l'autre s'effectue par collage et The bottom 9 of the mold 7 has led to the formation of the face 6 of the main layer 4, opposite the upper surface 2, and playing the role of interface with the secondary layer 5. The adhesion of the layers to the other is by gluing and
par rugosité.by roughness.
La fabrication de la couche principale 4 peut être réalisée en cycle continu, la couche secondaire 5 étant quant à elle réalisée hors cycle, afin de ne pas The manufacture of the main layer 4 can be carried out in a continuous cycle, the secondary layer 5 being in turn carried out out of cycle, so as not to
constituer une entrave à la chaîne de fabrication. hinder the production chain.
Une cage d'armature (non représentée) peut également être mise en place dans A reinforcement cage (not shown) can also be installed in
la couche principale 4, avant solidification de celle-ci. the main layer 4, before solidification thereof.
La couche secondaire 5 vise d'une part à protéger la couche principale 4 des augmentations de température, afin de permettre à la couche principale 4 de conserver son intégrité et ses propriétés mécaniques, sans dégradation due à la The secondary layer 5 aims on the one hand to protect the main layer 4 from temperature increases, in order to allow the main layer 4 to maintain its integrity and its mechanical properties, without degradation due to the
température.temperature.
D'autre part, la couche secondaire 5 joue également un rôle structurel, du fait de sa résistance mécanique relativement importante. Puisque la couche secondaire 5 participe à la résistance mécanique du voussoir 1, l'épaisseur du voussoir 1 peut être très proche de l'épaisseur des voussoirs monocouches classiques, et non augmentée de l'épaisseur de la couche secondaire 5. Ceci On the other hand, the secondary layer 5 also plays a structural role, because of its relatively high mechanical strength. Since the secondary layer 5 contributes to the mechanical strength of the segment 1, the thickness of the segment 1 can be very close to the thickness of the conventional monolayer segments, and not increased by the thickness of the secondary layer 5. This
s'avère particulièrement avantageux dans l'application au domaine des tunnels. is particularly advantageous in the application to the field of tunnels.
La couche secondaire 5 permet en outre l'enrobage des tiges 12, et de The secondary layer 5 also allows the coating of the rods 12, and
l'éventuelle cage d'armature.the possible reinforcement cage.
De plus, la couche secondaire 5 réfractaire selon l'invention constituant un produit résistant à la manutention, elle peut être mise en place dès la fabrication In addition, the refractory secondary layer 5 according to the invention constituting a product resistant to handling, it can be put in place at the time of manufacture.
du voussoir 1.segment 1.
La mise en couvre d'une couche secondaire 5 d'une épaisseur de l'ordre de cm permet de protéger la couche principale des voussoirs de tunnel dans le cas de l'application d'un feu de type hydrocarbure modifié à 1300'C pendant 2 heures. Pendant un incendie, la couche secondaire permet d'éviter tout écaillage de surface, protégeant ainsi les équipes de secours. De plus, la couche secondaire protège la couche principale en maintenant les températures suivantes: - de 250 à 380'C à l'interface 6 entre les deux couches 4, 5 (suivants les épaisseurs des couches); The covering of a secondary layer 5 with a thickness of the order of cm makes it possible to protect the main layer of the tunnel segments in the case of the application of a hydrocarbon type fire modified at 1300 ° C. for 2 hours. During a fire, the secondary layer prevents any surface chipping, thus protecting the rescue teams. In addition, the secondary layer protects the main layer by maintaining the following temperatures: - from 250 to 380 ° C. at the interface 6 between the two layers 4, 5 (depending on the thicknesses of the layers);
- de 110 à 25000 dans la couche principale, à 25 mm de l'interface 6. - from 110 to 25,000 in the main layer, 25 mm from interface 6.
La couche secondaire selon l'invention présente une résistance à la compression permettant de respecter les conditions suivantes: possibilité de décoffrage à 6 heures, ce qui correspond à une résistance à la compression de l'ordre de 15 MPa.; - limitation des épaufrures lors de la manutention et du stockage sur les cales, ce qui correspond à une résistance de l'ordre de 10 MPa; - résistance caractéristique à 28 jours de 25 MPa (par comparaison, cette valeur est de l'ordre de 40 à 50 MPa sur cylindre pour le béton de structure); - nécessité de résister aux contraintes générées par les déformations dues à The secondary layer according to the invention has a compressive strength making it possible to meet the following conditions: possibility of formwork stripping at 6 o'clock, which corresponds to a compressive strength of the order of 15 MPa .; - limitation of spalling during handling and storage on the holds, which corresponds to a resistance of the order of 10 MPa; - characteristic resistance at 28 days of 25 MPa (by comparison, this value is of the order of 40 to 50 MPa on a cylinder for structural concrete); - need to resist the stresses generated by deformations due to
une éventuelle ovalisation de l'anneau du tunnel. possible ovalization of the tunnel ring.
Les couches principale 4 et secondaire 5 sont assemblées avec une certaine adhérence, de sorte à respecter les conditions suivantes: - possibilité d'appliquer une ventouse de manutention (correspondant à une résistance de l'ordre de 0,2 MPa); - solidarité maintenue entre les deux couches pendant l'incendie; - adhérence satisfaisante pendant la durée de service de l'ouvrage, The main 4 and secondary 5 layers are assembled with a certain adhesion, so as to comply with the following conditions: - possibility of applying a handling suction cup (corresponding to a resistance of the order of 0.2 MPa); - solidarity maintained between the two layers during the fire; - satisfactory adhesion during the service life of the structure,
supérieure à 30 ans.over 30 years.
La valeur de retrait de la couche secondaire est du même ordre de grandeur que celle d'un béton de structure de type B50 (béton présentant une résistance mécanique de 50 MPa), à savoir de 200 à 400 pm/m, afin d'éviter un décollement entre les deux couches ou une propagation de fissures dans le The shrinkage value of the secondary layer is of the same order of magnitude as that of a structural concrete of type B50 (concrete having a mechanical resistance of 50 MPa), namely from 200 to 400 pm / m, in order to avoid a separation between the two layers or a propagation of cracks in the
mortier réfractaire diminuant son efficacité en tant que béton d'enrobage. refractory mortar decreasing its effectiveness as a coating concrete.
La couche secondaire vérifie également des paramètres de durabilité permettant de justifier une fonction d'enrobage, à savoir perméabilité gaz avec un ordre de grandeur de 10-16 m2 à 10-17 m2 pour un béton ordinaire B25 et une perméabilité à l'eau avec un ordre de grandeur de 10- 10 m/s à 10-11 m/s pour un The secondary layer also checks durability parameters making it possible to justify a coating function, namely gas permeability with an order of magnitude of 10-16 m2 to 10-17 m2 for ordinary concrete B25 and water permeability with an order of magnitude from 10-10 m / s to 10-11 m / s for a
béton ordinaire de type B25.ordinary concrete type B25.
Enfin, la couche secondaire présente un aspect de surface dur et lisse permettant l'application éventuelle d'une peinture et un nettoyage au jet sous Finally, the secondary layer has a hard and smooth surface appearance allowing the possible application of a paint and a jet cleaning under
faible pression ou au balai brosse en cours d'exploitation de l'ouvrage. low pressure or with a broom during operation of the structure.
L'invention réside également dans le choix et l'association de composants formant un mortier réfractaire résistant à de très hautes températures et ayant une bonne résistance mécanique afin d'obtenir une couche secondaire réfractaire 5 apte à être assemblée à la couche principale 4 et à protéger cette dernière contre un feu de type hydrocarbure modifié à 13000C pendant 2 The invention also lies in the choice and association of components forming a refractory mortar resistant to very high temperatures and having good mechanical strength in order to obtain a refractory secondary layer 5 capable of being assembled with the main layer 4 and protect the latter from a modified hydrocarbon fire at 13000C for 2
heures.hours.
Selon l'invention, le mortier comprend au moins un ciment réfractaire, des granulats artificiel de granulométrie et de densité choisies, de l'eau, et le cas According to the invention, the mortar comprises at least one refractory cement, artificial aggregates of selected particle size and density, water, and the case
échéant des adjuvants.adjuvants.
Le ciment réfractaire comprend par exemple un ciment fondu alumineux vendu sous la référence " ciment fondu LAFARGE " par la société LAFARGE. Un tel ciment réfractaire a une résistance pyroscopique de l'ordre de 1270 à 12900C The refractory cement comprises for example an aluminous molten cement sold under the reference "LAFARGE molten cement" by the company LAFARGE. Such refractory cement has a pyroscopic resistance of the order of 1270 to 12900C
sur pâte pure. La masse volumique du ciment est de l'ordre de 3,2 à 3,3 t/m3. on pure dough. The density of the cement is in the range of 3.2 to 3.3 t / m3.
Contrairement aux ciments classiques, le ciment réfractaire ne se désagrège Unlike conventional cements, refractory cement does not disintegrate
pas lorsqu'il est soumis à de très hautes températures. not when subjected to very high temperatures.
Les premiers granulats légers ont la granulométrie de l'ordre de 0 à 4 mm. The first light aggregates have a particle size of the order of 0 to 4 mm.
Par exemple, les granulats légers sont ceux vendus par la société GEM (Granulats Expansés de la Mayenne) sous la référence " GRANULEX 0/4 ". Il s'agit de granulats cellulaires fabriqués à partir de schistes expansés à 11300C, dont la masse volumique apparente humide foisonnée est de l'ordre de 1 t/rM3, s dont la masse volumique réelle est de 1,8 à 1,78 t/m3 et dont le coefficient d'absorption d'eau est de l'ordre de 4,2 à 4,7%. La fraction 0/4 mm peut être For example, the light aggregates are those sold by the company GEM (Aggregates Expanses de la Mayenne) under the reference "GRANULEX 0/4". These are cellular aggregates made from expanded shales at 11300C, with an apparent wet bulk density of the order of 1 t / rM3, s with an actual density of 1.8 to 1.78 t / m3 and whose water absorption coefficient is around 4.2 to 4.7%. The 0/4 mm fraction can be
choisie de manière relativement constante. chosen relatively consistently.
Selon une variante possible, les granulats légers sont à base d'un laitier ou According to a possible variant, the light aggregates are based on a slag or
d'argile.clay.
Des deuxièmes granulats de type gravillon complètent la composition du mortier. Ces deuxièmes granulats ont une granulométrie plus élevée que celle Second gravel-type aggregates complete the composition of the mortar. These second aggregates have a higher particle size than that
des premiers granulats légers, par exemple de l'ordre de 4 à 8 mm. first light aggregates, for example of the order of 4 to 8 mm.
Par exemple, les deuxièmes granulats sont du " GRANULEX 4/8 " vendus par la société GEM, dont la masse volumique apparente humide foisonnée est de l'ordre de 0,8 t/m3, dont la masse volumique réelle est de 1,50 à 1,33 t/m3 et For example, the second aggregates are "GRANULEX 4/8" sold by the company GEM, whose apparent bulk wet density is around 0.8 t / m3, whose actual density is 1.50 at 1.33 t / m3 and
dont le coefficient d'absorption d'eau est de l'ordre de 5,7 à 8,1 %. whose water absorption coefficient is around 5.7 to 8.1%.
Les premiers et deuxièmes granulats permettent d'alléger le mortier, et confèrent à celui-ci une bonne tenue à la température. A très haute température, The first and second aggregates lighten the mortar, and give it good resistance to temperature. At very high temperatures,
par exemple à 11 50C, les granulats légers deviennent pâteux. for example at 11 50C, the light aggregates become pasty.
Selon une variante possible, les deuxièmes granulats sont à base d'un laitier ou d'argile. Le fait d'utiliser des granulats de différentes granulométries permet d'obtenir un mortier aussi continu que possible, présentant une bonne compacité, et donc une bonne résistance. Il n'est pas nécessaire d'avoir des granulats de même nature. Ainsi, les premiers granulats peuvent être à base de schistes expansés According to a possible variant, the second aggregates are based on a slag or clay. The fact of using aggregates of different particle sizes makes it possible to obtain a mortar as continuous as possible, having good compactness and therefore good resistance. It is not necessary to have aggregates of the same kind. Thus, the first aggregates can be based on expanded shales
tandis que les deuxièmes granulats peuvent comprendre un laitier. while the second aggregates may include a slag.
il En outre, le mortier ne comprend pas d'adjuvant ou de matière plastique susceptible de dégager des vapeurs nocives lors d'une augmentation de température. Selon une réalisation possible, la composition de mortier réfractaire selon l'invention peut en outre comprendre des fibres fusibles, par exemple des fibres In addition, the mortar does not include any admixture or plastic material capable of giving off harmful vapors during an increase in temperature. According to a possible embodiment, the refractory mortar composition according to the invention can also comprise fusible fibers, for example fibers
de polypropylène ou de polyoléfine. polypropylene or polyolefin.
Par exemple, les fibres fusibles sont celles vendues par la société PIERI sous For example, the fusible fibers are those sold by the company PIERI under
l'appellation FIBERMIX.the FIBERMIX appellation.
Ces fibres ont pour fonction de fondre à une certaine température déterminée, par exemple à 2000C, créant ainsi des canaux dans la couche de protection réalisée à partir du mortier réfractaire, de façon à permettre l'évacuation de la These fibers have the function of melting at a certain determined temperature, for example at 2000C, thus creating channels in the protective layer produced from the refractory mortar, so as to allow the evacuation of the
vapeur d'eau et à éviter l'écaillage de ladite couche sous l'effet de la pression. water vapor and to avoid flaking of said layer under the effect of pressure.
Par exemple, la longueur des fibres est de l'ordre de 12 mm, et/ou leur diamètre de l'ordre de quelques micromètres. Le dosage est de l'ordre de 2kg par m3 de mortier. Les fibres sont présentes en une quantité très faible (de l'ordre de 0,1 % en For example, the length of the fibers is of the order of 12 mm, and / or their diameter of the order of a few micrometers. The dosage is around 2 kg per m3 of mortar. The fibers are present in a very small amount (of the order of 0.1% in
poids), et ne jouent aucun rôle structurel. weight), and play no structural role.
A titre d'exemple, le demandeur a réalisé une couche de protection à base de mortier réfractaire selon l'invention, avec la formule suivante: ciment: 520 kg/m3, - fibres de polypropylène: 2 kg/ m3, - granulat léger GRANULEX 0/4: 460 kg/ m3, - granulat GRANULEX 4/8: 550 kg/ m3, By way of example, the applicant has produced a protective layer based on refractory mortar according to the invention, with the following formula: cement: 520 kg / m3, - polypropylene fibers: 2 kg / m3, - GRANULEX light aggregate 0/4: 460 kg / m3, - GRANULEX 4/8 aggregate: 550 kg / m3,
- eau totale: 240 à 255 kg/ m3.- total water: 240 to 255 kg / m3.
Le mortier frais présente ainsi une masse volumique de l'ordre de 1,8 t/m3 (contre 2,4 t/m3 pour les bétons de structure et 1 t/m3 pour les mortiers Fresh mortar thus has a density of the order of 1.8 t / m3 (compared to 2.4 t / m3 for structural concrete and 1 t / m3 for mortar
réfractaires connus).known refractories).
Le mortier réfractaire présente une conductivité thermique inférieure à 1W/.m.0K The refractory mortar has a thermal conductivity less than 1W / .m.0K
à 20'C (contre 1,40 W/.m.0K pour les bétons de structure). at 20'C (against 1.40 W / .m.0K for structural concrete).
En pratique, la fabrication du mortier comprend les étapes suivantes: - on introduit les deux granulats et les fibres de polypropylène; - on produit un malaxage d'une minute; - on introduit le ciment puis l'eau; In practice, the manufacture of the mortar comprises the following stages: - the two aggregates and the polypropylene fibers are introduced; - a one minute mixing is produced; - we introduce the cement then the water;
- on malaxe de façon complémentaire pendant deux minutes. - it is mixed in a complementary manner for two minutes.
La durée totale de la fabrication d'une gâchée est de l'ordre de quatre minutes The total time for making a batch is around four minutes
dans une centrale à béton automatisée. in an automated concrete plant.
Le mortier réfractaire selon l'invention (durci) présente les caractéristiques suivantes: Résistance moyenne à la compression à 28 jours 30 à 40 MPa Résistance moyenne à la compression 20 à 25 MPa (sans étuvage) à 5 heures Résistance moyenne au fendage à 28 jours 3 MPa Module d'Young à 28 jours 21 000 MPa Adhérence sur béton traditionnel type B40 1, 5 à 2,5 MPa (grillage métallique interposé) 1,0 à 1,5 MPa Retrait plastique à 24 heures 473 pm/m Retrait après prise à 28 jours 297 pm/m Perméabilité à l'oxygène 2,84 10-' m2 Perméabilité à l'eau 4,3 10 _11 m/s Chaleur spécifique à 50 'C 878 J/kg.0K Conductivité thermique 0,82 W/. m.0K à 20C Conductivité thermique 0,77 W/.m.0K à 2000C Conductivité thermique 0,38 W/.m.0K à 1250'C Le mortier formant couche secondaire est ici un compromis entre l'isolation The refractory mortar according to the invention (hardened) has the following characteristics: Average resistance to compression at 28 days 30 to 40 MPa Average resistance to compression 20 to 25 MPa (without baking) at 5 hours Average resistance to splitting at 28 days 3 MPa Young's 28-day module 21,000 MPa Adhesion to traditional concrete type B40 1,5 to 2,5 MPa (interposed wire mesh) 1,0 to 1,5 MPa Plastic removal at 24 hours 473 pm / m After removal taken at 28 days 297 pm / m Oxygen permeability 2.84 10- 'm2 Water permeability 4.3 10 _11 m / s Specific heat at 50' C 878 J / kg.0K Thermal conductivity 0.82 W /. m.0K at 20C Thermal conductivity 0.77 W / .m.0K at 2000C Thermal conductivity 0.38 W / .m.0K at 1250'C The mortar forming a secondary layer is here a compromise between insulation
thermique et la résistance mécanique. thermal and mechanical resistance.
La résistance mécanique de la couche secondaire réalisée à partir du mortier est de l'ordre de 30 à 35 MPa. Ainsi, d'une part, lors de la fabrication, les étapes de manutention et de nettoyage peuvent être effectuées sans risquer d'endommager la couche. D'autre part, en service, la couche secondaire est suffisamment résistante pour, par exemple, ne pas être endommagée facilement par les voitures circulant à proximité. Cette résistance mécanique est assez proche d'une résistance d'une structure porteuse de l'ordre de 50 MPa The mechanical resistance of the secondary layer produced from the mortar is of the order of 30 to 35 MPa. Thus, on the one hand, during manufacture, the handling and cleaning steps can be carried out without risking damaging the layer. On the other hand, in service, the secondary layer is strong enough to, for example, not be easily damaged by cars driving nearby. This mechanical resistance is fairly close to a resistance of a supporting structure of the order of 50 MPa
pour un béton classique de voussoir. for a classic concrete segment.
Le mortier selon l'invention pourrait pratiquement être utilisé pour la réalisation de structures porteuses, indépendamment des questions de cot. A l'inverse, certains mortiers réfractaires connus conduisent à l'obtention de structures The mortar according to the invention could practically be used for the production of load-bearing structures, independently of the cost issues. Conversely, some known refractory mortars lead to obtaining structures
présentant une résistance mécanique inférieure à 5 MPa. having a mechanical resistance of less than 5 MPa.
-6.2842553-6.2842553
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080331 |