PRODUIT GEOTEXTILE OU D'ARMATURE COMPOSITE ET SON PROCèDE DE FABRICATION

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un produit géotextile composite, comprenant plusieurs couches textiles assemblées, destinées à renforcer une strate de bitume ou de béton. Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un tel produit géotextile composite.

L'objet de l'invention se rapporte donc au domaine des géotextiles et des matériaux de construction.

ETAT ANTéRIEURDE LA TECHNIQUE

De manière connue, il est nécessaire de renforcer une strate de bitume ou de béton à l'aide d'un produit géotextile composite formant une armature apte à reprendre les contraintes mécaniques qui s'exercent sur la strate de bitume ou de béton. Une telle armature permet ainsi d'augmenter la durée de vie de la strate de bitume ou de béton en limitant sa fissuration. De plus, un tel produit géotextile permet de favoriser l'adhérence d'une telle strate de bitume sur le sol ou le maintien de la cohésion d'une structure en béton.

Pour réaliser une telle armature, on connaît de l'art antérieur des produits géotextiles formés par une grille de renfort positionnée sous la strate de matériau à renforcer. Une telle grille est simplement constituée de fils mécaniquement résistants selon l'une et/ou l'autre de ses directions principales, et notamment à base de fibres de verre ou de fils haute ténacité. Il existe aussi des grilles extradées étirées notamment en polypropylène ou en polyéthylène.

Néanmoins, l'adjonction d'une simple grille de renfort au niveau de la strate en bitume ou béton à renforcer n'est pas satisfaisante en termes de résistance mécanique et d'adhérence de la strate. En fait, la superficie de l'interface entre la grille et la strate à renforcer est insuffisante pour reprendre les contraintes mécaniques et pour favoriser une bonne affinité avec le matériau.

C'est pourquoi les produits géotextiles de l'art antérieur comprennent généralement une couche supplémentaire solidarisée à la grille de renfort. Dans l'art antérieur, la couche supplémentaire est généralement constituée d'un non-tissé. Une telle couche supplémentaire est généralement assemblée avec la grille de renfort au moyen d'une liaison par collage ou par thermo fixation en de multiples points de contact entre la grille et la couche supplémentaire.

Cependant, de tels produits géotextiles composites présentent des inconvénients tels qu'ils ne remplissent pas de façon satisfaisante leurs fonctions de renfort et d'adhérence. Cela est particulièrement vrai lorsque le produit géotextile doit être installé ou doit fonctionner dans des conditions environnementales difficiles, telles qu'avec une température ou une hygrométrie élevée, en présence de sols abrasifs et/ou de sollicitations mécaniques importantes exercées sur la strate de bitume ou de béton. En particulier, la présence d'eau de pluie sur le chantier rend l'installation de la strate très délicate, car il faut éviter la formation de bulles de vapeur lors de la pose de bitume chaud. Les ouvriers doivent pour cela attendre que le sol sèche, voire le sécher au chalumeau.

En outre, la solidarisation de la grille de renfort avec la couche supplémentaire au moyen d'une liaison par collage ou par thermocollage s'est avérée trop fragile pour supporter les contraintes mécaniques élevées susceptibles de s'exercer sur la strate de bitume ou de béton, que ce soit en cisaillement, en traction ou autre. Ainsi, en présence de telles contraintes, les points collés peuvent être rompus, entraînant la désolidarisation de la grille et de la couche supplémentaire ou la formation éventuelle de plis et, partant, la défaillance du produit géotextile composite, donc la détérioration de la strate.

Au surplus, on doit également veiller à la compatibilité des colles utilisées au regard des contraintes liées à la température (notamment dans le cas de renfort des bitumes) et du milieu chimique, et par exemple du pH, réduisant de fait de manière importante le choix du fabricant.

D'autre part, la structure du matériau constituant la couche supplémentaire, notamment réalisé en non tissé, empêche une imprégnation optimale du produit géotextile au sein de la strate de bitume ou de béton. En effet, les ouvertures d'une telle couche supplémentaire ne permettent pas le passage d'un bitume ou d'un béton présentant une viscosité élevée voire simplement moyenne, comme c'est fréquemment le cas.

Par conséquent, il s'avère nécessaire de prévoir une opération de perforation du matériau constituant la couche supplémentaire. Or, une telle opération représente un surcoût d'autant plus important que la superficie à traiter est grande. En outre ces trous amoindrissent la résistance mécanique de la couche supplémentaire, même lorsqu'ils sont de faibles dimensions et/ou peu nombreux.

En outre, une couche supplémentaire en non tissé présente une masse surfacique relativement importante, alourdissant ainsi le produit géotextile composite. Or, le transport, le stockage et la mise en œuvre d'un tel produit géotextile s'avèrent fastidieux.

La présente invention a donc pour objectif de proposer un produit géotextile ou armature de matériau de construction composite dont la couche supplémentaire sera parfaitement liée à la grille de renfort et qui n'empêche pas le passage du matériau à renforcer, donc le coût et le poids surfacique ne seront pas trop élevés.

EXPOSE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un produit géotextile ou armature composite apte à renforcer une strate de matériaux tel que béton ou bitume, dont la grille de renfort et la couche supplémentaire sont aptes à supporter des contraintes mécaniques élevées, tout en permettant une imprégnation ou une miscibilité substantielle avec le matériau à renforcer, pour un coût et un poids surfacique raisonnables.

La présente invention se rapporte donc à un produit géotextile composite pour renforcer une strate de béton ou de bitume, comprenant au moins une grille de renfort constituée de fils mécaniquement résistants selon les directions de chaîne et/ou de trame.

Selon l'invention, le produit géotextile composite comprend en outre au moins une couche d'un textile ajouré issu de tissage ou de tricotage, le textile ajouré présentant des ouvertures de dimensions inférieures à celles des mailles de la grille, ce textile ajouré étant tricoté avec la grille au moyen de fils de liage, de manière à permettre une miscibilité substantielle du béton ou du bitume dans le produit textile composite.

En d'autres termes, la couche supplémentaire est formée par un textile, dont les fils sont suffisamment espacés et mutuellement solidarisés pour favoriser l'imprégnation par le matériau de la strate, tout en résistant aux contraintes mécaniques que subit cette strate. De plus, avec un textile tissé ou tricoté, les ouvertures sont dimensionnées et juxtaposées de manière bien régulière, conduisant à une porosité contrôlée, ce qui garantit l'uniformité de l'adhérence du matériau de la strate sur la grille et le textile ajouré, et ce qui favorise l'intégration de cette couche de textile ajouré dans le béton ou le bitume, facilitant l'évaporation de l'eau que ces matériaux contiennent. En effet, en l'absence d'irrégularité, il ne peut pas se former de point faible, contrairement aux produits géotextiles composites de l'art antérieur.

Par « miscibilité », à la différence de l'acception commune, on désigne la capacité du matériau de la strate à noyer le géotextile ou l'armature, même s'il n'y a pas de mélange des matériaux, car les matériaux peuvent continuer à exister indépendamment les uns des autres.

En pratique, la largeur et/ou la longueur des mailles du textile ajouré peut être comprise entre 0,1 mm et 3 ou même 10 mm, et avantageusement 0,85 mm. En outre, la largeur et/ou la longueur des mailles de la grille est comprise entre 10 mm et 100 mm, et avantageusement 25 mm.

De telles dimensions permettent une miscibilité optimale dans le produit textile composite de matériaux relativement visqueux, tels que béton ou bitume.

De manière pratique encore, le textile ajouré est composé de fils dont le titre peut être compris entre 8 dtex et 200 dtex, et avantageusement 22 dtex, la masse surfacique du textile ajouré étant comprise entre 8 g/m ² et 100 g/m ² , et avantageusement 17 g/m ² . Un tel produit géotextile est ainsi relativement léger, ce qui se révèle avantageux pour son transport, son stockage et son installation sur site.

Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les matériaux composant la grille de renfort et le textile ajouré présentent une température de fusion supérieure à la température de mise en œuvre d'une strate de bitume, soit environ 170 à 230 ⁰ C.

Alors que la grille de renfort ne fond pas lorsqu'elle est recouverte de matériaux chauffés (bitume ou résine), conservant ainsi ses propriétés mécaniques nécessaires au renfort de la strate, le textile ajouré assure la fonction d'amélioration de la « miscibilité » avec la matrice et la cohésion finale obtenue. Ce textile ajouré peut dans

certains cas assurer la fonction au moment de la mise en œuvre favorisant par exemple l'évacuation de l'humidité présente ou même provoquant une réaction chimique par la nature d'une fibre spécifique ou d'une enduction adaptée et être ainsi quasi-éliminé à l'issue de cette mise en œuvre.

En pratique, la grille peut être composée d'un matériau choisi dans le groupe comprenant le polyester, le polypropylène, le polyéthylène haut module, le polyvinyle acétate, les fibres de verre, les fibres de basalte, les fibres d'aramide. Ce matériau est choisi pour s'adapter au pH de la matrice ou de sa mise en œuvre.

De tels matériaux présentent des propriétés de résistance mécanique et chimique qui les qualifient pour renforcer une strate de bitume ou de béton ou de résine.

De manière pratique, le textile ajouré est composé d'un matériau choisi dans le groupe comprenant le polyester, le polyamide, le polypropylène, les fibres de verre, les fibres de basalte, les fibres d'aramide, ou éventuellement d'une fibre ou enduction permettant une réaction chimique de cohésion.

De tels matériaux présentent des propriétés de résistance mécanique et chimique qui les qualifient pour renforcer une strate de bitume ou de béton. Ils permettent en outre la miscibilité, telle que définie précédemment dans le produit géotextile, avec adaptation en rapport avec le milieu chimique dudit produit, outre les conditions de pH et de température.

Le textile ajouré ainsi réalisé est susceptible de se dissoudre après avoir favorisé la mise en oeuvre du produit géotextile ou de l'armature composite. Ainsi, les fils textiles qui le constituent sont de nature soluble ou thermofusible à une température déterminée, dans le béton ou le bitume constitutif de la strate à renforcer.

En pratique, les fils de liage peuvent être composés d'un matériau choisi dans le groupe comprenant notamment le polyester, le polyamide, le polypropylène, le polyéthylène haut module, le polyvinyle acétate, les fibres de verre ou de basalte, les fibres d'aramide ou similaire tels que commercialisés sous la marque déposée NOMEX ®.

Un tel fil est ainsi apte à résister aux contraintes mécaniques et chimiques, que subit le produit lors de sa mise en oeuvre.

Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le produit géo textile comprend en outre une deuxième couche en un textile ajouré issu de tissage ou de tricotage, cette deuxième couche présentant des ouvertures de dimensions inférieures à celles des ouvertures de la couche textile ajouré.

Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un produit géotextile ou d'une armature composite pour renforcer une strate de béton ou de bitume. Selon l'invention, ce procédé consiste :

" à tricoter une grille de renfort constituée de fils mécaniquement résistants selon les directions de chaîne et/ou de trame ;

" à tisser ou à tricoter un textile ajouré présentant des ouvertures de dimensions inférieures aux mailles de la grille ; " à tricoter ce textile ajouré avec cette grille de renfort au moyen de fils de liage.

En d'autres termes, la grille de renfort et le textile ajouré sont assemblés l'un à l'autre par tricotage.

Selon une forme de réalisation particulièrement pratique de l'invention, deux ou trois de ces étapes du procédé sont réalisées concomitamment.

Une telle caractéristique permet une fabrication rapide, donc économique, du produit géotextile composite objet de la présente invention.

Un tel tricotage permet de conférer au produit géotextile composite des résistances mécaniques élevées.

Dans le cas particulier de la réalisation d'une armature composite pour renforcer une strate de bitume, le procédé comporte en outre une étape d'imprégnation ou d'enduction de ladite armature au moyen d'une solution bitumineuse.

Cette étape d'imprégnation ou d'enduction s'effectue en ligne, favorisant ainsi la finition du produit en termes d'homogénéité, de dimensions, de géométrie droit-fil, en raison de l'absence de toute étape de reprise.

Elle permet notamment de conférer une certaine raideur au produit ou à l'armature, facilitant sa mise en oeuvre sur le chantier. Elle favorise en outre l'intégration du matériau dans le complexe final, permettant d'optimiser les performances de ce dernier.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention et ses avantages qui en découlent, ressortiront aussi de la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins qui représentent, de façon nullement limitative, des exemples de réalisation de l'invention.

La figure 1 est une représentation schématique en vue de face d'un produit géotextile ou d'armature conforme à l'invention.

La figure 2 est une représentation schématique en section du même produit La figure 3 est une représentation schématique en vue de face de la mise en œuvre du même produit dans une application génie civil ou de bâtiment.

La figure 4 est une représentation schématique en section du procédé de fabrication conforme à l'invention.

La figure 5 est une représentation schématique en section d'une application d'un produit d'armature selon l'invention pour un matériau de construction.

La figure 6 est une représentation schématique en vue de face d'un produit géotextile ou d'armature conforme à une forme de réalisation particulière de l'invention.

MODE DE RéALISATION DE L'INVENTION

La figure 1 illustre un produit géotextile composite 100 comprenant une grille de renfort constituée de fils 101,102 s 'étendant selon les directions de chaîne 101 et de trame 102. Conformément à l'invention, les fils 101 et 102 présentent des propriétés mécaniques telles, qu'ils sont aptes à résister aux contraintes normalement subies par une strate de matériau en béton ou en bitume. En effet, lorsque le produit géotextile composite est substantiellement imprégné d'un tel matériau, il doit reprendre les contraintes mécaniques que ce matériau lui transmet.

Typiquement, les fils 101, 102 constituant la grille de renfort sont constitués de fils techniques à haute résistance, et à haut module de traction, permettant de fait de présenter un faible allongement. Au surplus, ces fils présentent un faible retrait sous l'action de la température lorsqu'ils sont soumis à la chaleur de la solution bitumineuse.

Les fils 101 et 102 de la grille de renfort sont ici constitués du même matériau, en l'occurrence en fil de verre communément appelé sous l'expression anglo-saxonne « rovings ».

Les mailles de la grille de renfort présentent ici une forme carrée d'environ 25 mm de coté. Bien évidemment, la taille et la géométrie de ces mailles peuvent être adaptées selon la destination du produit géotextile ou de l'armature.

Conformément à l'invention, le produit géotextile composite 100 comprend en outre une couche supplémentaire constituée d'un textile ajouré 104. En l'occurrence, le textile ajouré 104 est réalisé par tricotage à partir de fils en polyester, matériau thermiquement suffisamment résistant pour supporter la température élevée à laquelle peut être porté du bitume lors de la mise en oeuvre.

Le textile ajouré 104 est ainsi tricoté de manière à présenter des mailles d'environ 0,85 mm. De telles ouvertures, dont les dimensions sont inférieures à celles des mailles de la grille (25 mm), permettent le passage de matériaux relativement visqueux, comme le béton ou le bitume. Ainsi, lors de leur dépôt, de tels matériaux de construction peuvent noyer le produit textile composite 100. Ce dernier présente en effet une miscibilité substantielle avec de tels matériaux, grâce aux ouvertures du textile ajouré 104.

De plus, les ouvertures du produit géotextile composite 100 permettent l'évacuation des bulles de vapeur susceptibles de se former lors du dépôt de bitume. Au contraire, avec les produits géotextiles composites de l'art antérieur, ces bulles de vapeur risquent de rester emprisonnées, limitant ainsi la résistance de la strate de bitume, outre entraîner des fissurations.

Pour fabriquer le produit géotextile 100 illustré par la figure 1, on a sélectionné les fils du textile ajouré 104 avec une densité de 22 dtex. En conséquence, la masse surfacique du textile ajouré 104 est de l'ordre de 17 g/m ² pour la géométrie de mailles précédemment décrite. Une telle masse surfacique, particulièrement légère, facilite la pose du produit géotextile 100, y compris à partir de rouleaux de grandes dimensions. De plus, une telle densité linéique confère aux fils constitutifs du textile ajouré suffisamment de finesse et de souplesse pour qu'il passe directement à travers les aiguilles du métier à tricoter, favorisant ainsi l'intégration complète dudit textile ajouré avec la grille de renfort.

Bien évidement, on peut sélectionner le titre (grosseur) du fil composant le textile ajouré 104 pour obtenir une masse surfacique et des propriétés mécaniques spécifiques à l'application recherchée. De même, on peut sélectionner le matériau constitutif du textile ajouré 104 dans le groupe comprenant le polyester, les fibres de verre, les fibres

de basalte, les fibres d'aramides, ou encore un fil technique tel que le NOMEX® (marque déposée).

Enfin, on peut également choisir pour ces fils un matériau soluble ou thermofusible à une température déterminée, pour permettre la disparition de la structure après mise en place, notamment lors de la mise en oeuvre en qualité de renfort d'une strate de bitume.

De la même façon, on peut choisir le matériau constitutif des fils 101 et 102 de la grille de renfort en fonction de l'application recherchée. Un tel matériau peut, par exemple, être sélectionné dans le groupe comprenant le polypropylène, le polyvinyle acétate, les fibres de verre, les fibres de basalte ou les fibres d'aramide.

Par ailleurs, il est possible de dimensionner différemment le textile ajouré 104, en fonction de la résistance mécanique et de la viscosité du matériau à mettre en œuvre. Du reste, comme on peut le voir sur la figure 1, il y a en fait deux types de mailles différentes successivement juxtaposées, à savoir une maille carrée et une maille rectangulaire. L'essentiel est de conserver une bonne régularité dans les dimensions et la juxtaposition des ouvertures du textile ajouré, ce qui garantit l'uniformité de l'adhérence entre géotextile et strate, donc la résistance de l'ensemble, outre l'intégration du textile ajouré dans le matériau, et notamment dans la solution bitumineuse. La densité linéique, la masse surfacique et la forme de la ou des maille(s) sont déterminées notamment par les contraintes mécaniques à reprendre.

Ainsi, la maille du textile ajouré peut également présenter une forme hexagonale ou rectangulaire ou tout autre forme réalisable sur métier chaîne ou Rachel ou sur métier à tisser selon l'adhérence et/ou la résistance mécanique recherchée pour la strate de matériaux de construction.

Conformément à l'invention, la grille de renfort est tricotée avec le textile ajouré 104 au moyen d'un fil de tricotage 103 en polyester. Conformément à une caractéristique de l'invention, le tricotage du textile ajouré avec la grille est réalisé au moyen d'un métier à mailles jetées de type Rachel. Un tel tricotage permet d'assurer une cohésion mécanique élevée entre le textile ajouré 104 et les fils 101 et 102 formant la grille de renfort.

Selon une réalisation particulière, il est possible d'employer un métier à tricoter de type « Rachel grand trameur », ce qui permet de fabriquer un produit géotextile ou une armature composite avec une cadence rapide et une grande largeur, typiquement supérieure à 5 m, voire à 6 m. Une telle largeur de produit géotextile peut être particulièrement adaptée, par exemple pour la construction de rubans routiers, la grande largeur du produit géotextile procurant alors un avantage important car elle permet une installation très rapide.

Comme le montre la figure 2, les fils de trame 202 sont comprimés entre les fils de chaîne 201 et le textile ajouré 204 par l'intermédiaire d'un fil de tricotage 203. La tenue des fils de trame 202 est donc effectuée par une simple mise sous pression.

Un avantage important d'un tel textile ajouré réside dans la régularité des ouvertures qu'il présente, contrairement à d'autres textiles comme les non tissés. Ainsi, la pénétration du bitume ou du béton à travers le produit géotextile composite s'effectue de manière uniforme, éliminant ainsi les points de faiblesse de la strate déposée.

Avec de telles ouvertures dans la grille et le textile ajouré, il est possible de réaliser une imprégnation ou enduction par une substance bitumineuse ou autre solution permettant d'améliorer sa cohésion avec la strate à renforcer bitume, béton ou résine directement en ligne avec la machine de production, ce qui facilite notablement l'installation sur le site de construction, car ces éléments ainsi recouverts présentent une bonne affinité avec la matrice de la strate déposée ou du panneau réalisé.

Cette imprégnation ou enduction est réalisée par des dispositifs connus de l'homme du métier, directement installé en sortie du métier à tricoter.

Ainsi, les risques de perte d'adhérence ou de délaminage de la strate de bitume, de béton ou de résine peuvent être notablement diminués par l'utilisation du produit géotextile objet de la présente invention. De plus, la miscibilité de celui-ci avec les strates à renforcer est nettement augmentée, ce qui accroît la résistance mécanique de la strate à renforcer dans la mesure où le produit géotextile reprend davantage de contraintes mécaniques.

En outre, compte tenu de l'assemblage par tricotage des éléments du produit géotextile composite de l'invention, le coût de revient d'un tel produit est inférieur à ceux des produits géotextiles de l'art antérieur, car le nombre d'opérations et/ou la quantité de colle et/ou l'énergie calorifique nécessaire à sa fabrication se trouvent réduits ou

éliminés. Il est ainsi possible de fabriquer un produit géotextile composite dont la résistance en traction peut varier de 20 kN jusqu'à 400 kN selon les contraintes subies par l'ouvrage à renforcer.

La figure 3 illustre une étape de construction d'une strate de bitume 320 sur une chaussée ou sur un sol à renforcer 330. Le produit géotextile ou l'armature composite de la présente invention est ici mis en œuvre sous forme de rouleau 300 développé sur la chaussée ou le sol 330, puis recouvert et complètement imprégné par le bitume ou la résine 320.

Dans l'exemple de la figure 3, le textile ajouré 304 est positionné contre la chaussée ou le sol 330 à renforcer, tandis que la grille de renfort constitué des fils de chaîne 301 et de trame 302 est placée au dessus du textile ajouré au plus près de la couche bitumineuse. Dans d'autres cas la grille de renfort pourra être placé sous le textile ajouré

La figure 4 illustre un dispositif de fabrication du produit géo textile selon l'invention. Le textile ajouré 404 provient d'un rouleau 414. Il est introduit avec les fils 421 et 422 de la grille de renfort simultanément. Ces éléments sont associés grâce aux fils de liage 423, dans les organes de tricotage d'un métier Rachel trameur. Les aiguilles à tricoter et les guide-fils sont ici schématisés simplement dans la région 420 de la figure 4. En effet, la technique de tricotage à maille jetées sur un métier de type Rachel est largement connue de l'art antérieur. Pour cela, il faut néanmoins s'assurer de la compatibilité de la jauge du métier à tricoter tout en veillant à positionner correctement les aiguilles et les guide-fils.

Dans une variante on pourra rajouter un deuxième textile ajouré ou non 411, qui pourra également être un voile ou un film papier ou synthétique

Dans une variante, au cours de ce même procédé, le textile ajouré 404 est réalisé par tricotage au moyen d'aiguilles 420, concomitamment à l'assemblage des fils de chaîne et de trame 401, 402. L'ensemble grille et textile ajouré est tricoté simultanément de manière à réaliser un produit géotextile ou une armature composite 400 fini. Dans ce cas la jauge et la disposition des organes de tricotage sont particulièrement adaptées pour obtenir la simultanéité des géométries et des écartements de fils de la grille de renfort et du textile ajouré. La figure 6 illustre cette configuration

II est même possible, par un tel procédé de fabrication directe, de réaliser un textile ajouré 604, tel qu'illustré par la figure 6, composé d'un premier textile ajouré 605 présentant de grandes mailles et d'un second textile ajouré 606 présentant des mailles plus petites. Un tel textile ajouré 604 présente alors une surface supérieure exposée au béton, au bitume ou à la résine, conférant ainsi au produit géotextile ou à l'armature une plus grande interface affinitaire avec la strate et une résistance mécanique supérieure.

Par ailleurs, la figure 5 illustre un produit d'armature de bâtiment composite 500 conforme à l'invention noyé au sein d'une strate 520 en béton ou résine. L'ensemble forme ainsi un panneau préfabriqué présentant des propriétés mécaniques renforcées. Le produit 500 peut même être précontraint dans la matrice 520 qui le reçoit, afin d'optimiser les propriétés mécaniques du panneau ainsi réalisé.