WO1999052981A1 - Joints de dilatation pour chaussees incorporant des matieres fibreuses - Google Patents

Joints de dilatation pour chaussees incorporant des matieres fibreuses Download PDF

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Michel Robert
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/06—Arrangement, construction or bridging of expansion joints
    • E01D19/067—Flat continuous joints cast in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch

Definitions

  • the present invention relates to the field of expansion joints for pavements.
  • French patent application FR2696764 describes, for example, a filling mass for a continuous viscoelastic joint for a concrete structure.
  • the filling mass for continuous viscoelastic joint consists of a homogeneous self-compacting mixture comprising a modified bitumen based on SBS type elastomers, modified cellulose fibers rich in mineral matter, filler filler, crushed sand and crushed gravel. This filling mass is suitable for the production of a viscoelastic joint comprising a forced coil in the recess between two concrete elements.
  • European patent EP584604 describes fillers or fines for bituminous coated materials, in particular mastic asphalt or mastic asphalt with gravel which are constituted by a mixture of rock sprayed on the one hand and resin sprayed with fibrous cellulosic materials on the other hand go.
  • European patent EP344141 discloses the use of a bituminous composition for hydraulic works, characterized in that the bituminous composition is a permeable composition with an open structure based on gravel gravel coated in an asphalt mastic is based on 45 - 70% by weight of dry sand 15 - 30% by weight of weak filler 12 - 25% by weight of bitumen and 0.1-0.7% in weight of cellulose fibers of the total weight of the asphalt putty and obtained by a manufacturing process which consists in a first phase of mixing together dry sand, weak filler and cellulose fibers, in a second phase in converting these aggregates into an asphalt putty by adding hot liquid bitumen and, in a third phase, mixing this asphalt putty with calibrated gravel.
  • the object of the invention is to improve the resistance over time of such seals, in particular seals subjected to the passage of heavy traffic of heavy goods vehicles, and to temperature variations having a large amplitude.
  • the invention relates to a sealant characterized by the incorporation of a particular type of fiber.
  • the invention relates in its most general sense to an expansion joint for road works, of the type constituted by a binder formed by a hot mastic incorporating fibrous materials, characterized in that the fibers have an average length of approximately 1100 ⁇ .
  • the fibers have an average section of 45 ⁇ m.
  • a preferred embodiment consists in using fibers whose density is between 20g / l and 40g / l.
  • the expansion joint comprises approximately 4% by weight of cellulose fibers.
  • the fibrous materials consist of cellulose fibers, for example coconut fibers.
  • the binder is a bitumen modified by the addition of polymers.
  • the binder contains aggregates, the said aggregates being advantageously crushed of different particle sizes.
  • the binder incorporates aggregates formed by crushed granulometry
  • the binder has a finishing layer formed by sand with a particle size of 0.8 / 1.25.
  • the coconut fibers are chopped into particles and undergo, before incorporation into the mastic, a treatment consisting in degreasing them with water vapor charged with polyphosphate or surfactant and in eliminating their juices by means of water and alcohol. The substance obtained is then dried.
  • the binder incorporates mineral fillers representing approximately 20% of the total weight.
  • the joint is composed of a binder formed of approximately:
  • a particular embodiment of such seals consists in distributing the forces exerted on the seal using elements of expanded metal.
  • the expansion joint comprises elements made of expanded metal extending in the mass of the joint and anchored in the deck, near the connection zone with the mix.
  • the expansion joint comprises elements made of expanded metal extending in the mass of the joint and anchored in the mix.
  • FIG. 1 to 3 show examples of implementation.
  • an expanded metal frame is formed by two longitudinal wings (1, 2) made of expanded metal. These two wings (1,2) are anchored in the deck (3) by rods (4, 5).
  • the expanded metal has meshes inside which the joint is incorporated. It aims to reduce the forces exerted on the area of connection with the asphalt (7, 8). It thus avoids the rupture of the bonding zone, or the degradation of the asphalt.
  • a sheet (6) of metal covered with a non-stick material such as PTFE can be arranged transversely in a median plane.
  • This sheet (6) has the effect of decoupling the joint mass, when it has a significant thickness, for example more than 200mm.
  • Figure 2 shows an alternative embodiment in which the expanded metal wings (10, 11) are erected in a vertical plane.
  • Figure 3 shows another alternative embodiment in which the expanded metal wings (10, 11) are erected in a horizontal plane and are anchored in the mix by studs (12, 13) of 8mm section, ensuring all the 150 mm fixing the wings of expanded metal in the asphalt.

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Abstract

La présente invention concernant un joint de dilatation pour ouvrages routiers, du type constitué par liant formé par un mastic à chaud incorporant des matières fibreuses caractérisé en ce que les matières fibreuses sont constituées par des fibres de cellulose dont la longueur moyenne est d'environ 1100 mu m.

Description

JOINTS DE DILATATION POUR CHAUSSÉES INCORPORANT DES MATIÈRES FIBREUSES.
La présente invention concerne le domaine des joints de dilatation pour chaussées.
On connaît les joints de dilatation formés par des mastics à chaud. Pour améliorer la résistance de tels joints, on a proposé dans l'état de la technique d'incorporer des fibres cellulosiques. La demande de brevet français FR2696764 décrit par exemple une masse de remplissage pour joint viscoelastique continu pour ouvrage d'art en béton. La masse de remplissage pour joint viscoelastique continu est constituée d'un mélange homogène autoco pactable comprenant un bitume modifie à base d' élastomères de type SBS, des fibres de cellulose modifiée riche en matière minérale, un filler d'apport, du sable concassé et du gravillon concassé. Cette masse de remplissage est adaptée pour la réalisation d'un joint viscoelastique comprenant un boudin forcé dans 1 ' évide ent situé entre deux éléments de béton.
Le brevet européen EP584604 décrit des matières de charge ou fines pour matériaux enrobés bitumineux, en particulier asphalte mastic ou asphalte coulé avec gravillons qui sont constituées par un mélange de roche pulvérisée d'une part et de résine pulvérisée avec des matières fibreuses cellulosiques d'autre part.
Le brevet européen EP344141 divulgue quant à lui l'utilisation d'une composition bitumineuse pour travaux hydrauliques caractérisée en ce que la composition bitumineuse est une composition perméable à structure ouverte à base de gravillon calibre enrobe dans un mastic d'asphalte constitue à base de 45 - 70 % en poids de sable sec 15 - 30 % en poids de filler faible 12 - 25 % en poids de bitume et 0.1-0.7 % en poids de fibres de cellulose du poids total du mastic d'asphalte et obtenue grâce à un procédé de fabrication qui consiste dans une première phase à mélanger ensemble du sable sec, du filler faible et des fibres de cellulose, dans une deuxième phase à convertir ces agrégats en un mastic d'asphalte par addition de bitume liquide chaud et, dans une troisième phase à mélanger ce mastic d'asphalte à du gravillon calibré.
Le but de l'invention est d'améliorer la tenue dans le temps de tels joints, en particulier de joints soumis au passage d'un trafic important de poids lourds, et à des variations de température présentant une grande amplitude.
Dans de telles conditions, les joints de l'état de la technique finissent par présenter des nids de poule, en particulier l'été, lorsque la chaleur ramollie le mastic.
Pour remédier à cet inconvénient, 1 ' invention concerne un mastic caractérisé par l'incorporation d'un type particulier de fibres.
L'invention concerne dans son acception la plus générale un joint de dilatation pour ouvrages routiers, du type constitué par liant formé par un mastic à chaud incorporant des matières fibreuses caractérisé en ce que les fibres présentent une longueur moyenne d' environ 1100 μ .
Selon une variante préférée, les fibres présentent une section moyenne de 45 μm.
Un mode de réalisation préféré consiste à utiliser des fibres dont la densité est comprise entre 20g/l et 40g/l.
Avantageusement, le joint de dilatation comprend environ 4% en poids de fibres cellulosiques.
Avantageusement, les matières fibreuses sont constitués par des fibres de cellulose, par exemple de fibres coco. Avantageusement, le liant est un bitume modifié par l'adjonction de polymères. le liant contient des granulats, les dits granulats étant avantageusement des concassés de différentes granulométries .
De préférence, le liant incorpore des granulats formés par des concassés de granulometrie
10/14. Selon une variante préférée, le liant présente une couche de finition formé par du sable de granulometrie 0,8/1,25.
Selon une variante particulière, les fibres de coco sont hachées en particules et subissent avant incorporation dans le mastic un traitement consistant à les dégraisser par de la vapeur d'eau chargée de polyphosphate ou de tensioactif et à éliminer leurs sucs au moyen d'eau et d'alcool. La substance obtenue est ensuite séchée.
Avantageusement, le liant incorpore des charges minérales représentant 20% environ du poids total .
Selon un mode de réalisation particulier, le joint est composé d'un liant formé d'environ :
- 72 % de bitume
- 8 % d'élastomère - 20 % de charge, auquel est incorporé 4% en poids de fibres cellulosiques présentant les caractéristiques suivantes
- concentration en cellulose : environ 80% - longueur moyenne des fibres : environ 1100 μm
- section moyenne des fibres : environ 45 μm
- densité moyenne : de 20 à 40 g/1
- résidu sec après combustion à 850°C pendant 4 h environ 15 % - pH : environ 7 , 5 ± 1 Le joint selon cet exemple forme un mastic épais, qu'il convient de chauffer à une température minimale de 180 à 190 °C pour favoriser le remplissage sans formation de cavités. Le mastic est coulé en couches minces pour enrober de manière satisfaisante les charges minérales .
Il présente par rapport aux mastic à charges cellulosiques de l'art antérieur une meilleure tenue au fluage à températures élevées, de l'ordre de 40°C à 80°C.
Par ailleurs, il améliore son élasticité aux basses températures, de l'ordre de -18°C.
Contrairement aux mastics à charges cellulosiques de l'art antérieur, il évite le collage aux pneus jusqu'à des températures élevées, et ce pendant des temps longs .
Un mode de réalisation particulier de tels joints consiste à répartir les efforts s ' exerçant sur le joint à l'aide d'éléments en métal déployé. Dans une variante particulière, le joint de dilatation comporte des éléments en métal déployé s 'étendant dans la masse du joint et ancrés dans le tablier, à proximité de la zone de raccordement avec l'enrobé. Avantageusement, le joint de dilatation comporte des éléments en métal déployé s ' étendant dans la masse du joint et ancrés dans l'enrobé.
Les figures 1 à 3 représentent des exemples de mise en œuvre.
Selon l'exemple décrite en figure 1, un châssis en métal déployé est formé par deux ailes longitudinales (1, 2) réalisées en métal déployé. Ces deux ailes (1,2) sont ancrées dans le tablier (3) par des tiges (4, 5) .
Le métal déployé présente des mailles à l'intérieur desquelles le joint vient s'incorporer. Il a pour but de réduire les efforts s ' exerçant sur la zone de liaison avec l'enrobé (7, 8) . Il évite ainsi la rupture de la zone de liaison, ou la dégradation de 1 ' enrobé .
Une feuille (6) de métal recouvert d'un matériau anti-adhésif tel que du PTFE peut être disposé transversalement dans un plan médian. Cette feuille (6) a pour effet de découpler la masse de joint, lorsque celle-ci présente une épaisseur importante, par exemple plus de 200mm. La figure 2 représente une variante de réalisation dans laquelle les ailes de métal déployé (10, 11) sont érigées dans un plan vertical.
La figure 3 représente une autre variante de réalisation dans laquelle les ailes de métal déployé (10, 11) sont érigées dans un plan horizontal est sont ancrées dans l'enrobé par des goujons (12, 13) de 8mm de section, assurant tous les 150 mm la fixation des ailes de métal déployé dans 1 ' enrobé .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers, du type constitué par liant formé par un mastic à chaud incorporant des matières fibreuses caractérisé en ce que les matières fibreuses sont constitués par des fibres de cellulose dont la longueur moyenne est d'environ de 1100 μm.
2 - Joint de dilatation selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fibres présentent une section moyenne d'environ 45 μm.
3 - Joint de dilatation selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la densité des fibres est comprise entre 20 g/1 et 40 g/1. 4 - Joint de dilatation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend environ 4% en poids de fibres cellulosiques .
5 - Joint de dilatation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les fibres sont constituées par des fibres de cellulose.
6 - Joint de dilatation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les fibres sont constituées par des fibres de coco.
7 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le liant est un bitume modifié par l'adjonction de polymères.
8 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le liant incorpore des charges minérales représentant 20% environ du poids total . 9 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers selon la revendication 7 caractérisé en ce que le liant contient des granulats, les dits granulats étant avantageusement des concassés de différentes granulométries .
10 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des éléments en métal déployé s ' étendant dans la masse du joint et ancrés dans le tablier, à proximité de la zone de raccordement avec 1 ' enrobé .
11 - Joint de dilatation pour ouvrages routiers selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des éléments en métal déployé s ' étendant dans la masse du joint et ancrés dans l'enrobé.
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