Réalisation du moulage de l’interface

Nous avons retenu la seconde méthode citée plus haut. Elle consiste globalement à mouler la géomembrane, à mouler la surface du sol et, après repositionnement exact de ces deux surfaces, à mouler au silicone l’espace entre les deux surfaces, c’est à dire l’interface. Il faut ensuite récupérer, après solidification, le moulage de l’interface en silicone fixé totalement sur l’un des 2 moulages, géomembrane ou sol. Cet ensemble est transporté sur le lieu de mesure où se trouve le rugosimètre laser. On procède à une première mesure du moulage de silicone de l’interface fixé sur le moulage support puis, sans modifier la position du moulage support, on retire la couche de silicone, ce qui nécessite l’utilisation d’un matériau non-adhérent et souple. Une seconde mesure topographique est effectuée sur le

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moulage support suivant un maillage identique au précédent. Par différence des hauteurs mesurées lors des deux balayages de surface par le rugosimètre, on obtient en chaque point du maillage l’épaisseur de l’interface.

Lorsque l’on examine le problème plus en détail, on s’aperçoit qu’il convient de réaliser le moulage exact des parois de l’interface, dans les conditions qui régnaient au moment de l’écoulement mesuré. Si l’argile compactée peut être moulée après démontage du dispositif d’étanchéité, car le sol est plastique et les déformations qu’il a subi suite à l’application des contraintes mécaniques persistent après leur suppression, il n’en est pas de même pour la géomembrane. En effet, il s’agit d’un produit élastique. La suppression des contraintes exercées provoque une réponse élastique de sa géométrie par rapport à sa forme sous contrainte, sauf au niveau de quelques points d’application de contraintes localisées au niveau d’éléments de la couche granulaire, où la déformation de la géomembrane en PEHD est irréversible. Par conséquent, pour acquérir la géométrie de la géomembrane telle qu’elle est au cours de la phase d’essai hydraulique, il faut figer sa topographie telle que sous l’application de la contrainte, c’est à dire en présence de la couche granulaire.

Pour cela, nous avons placé 4 tuyaux plastiques rigides de diamètre 8 mm, indépendants du circuit hydraulique (cf. figure IV-11), qui traversent la couche granulaire jusqu’à atteindre la géomembrane. En fin d’essai hydraulique, les tuyaux sont utilisés pour injecter un matériau de moulage fluide qui va se répandre dans la couche granulaire et mouler la surface de la géomembrane en présence de la contrainte mécanique.

Tuyau d’alimentation Tuyau d’alimentation hydraulique Moulage de la géomembrane Interface

Figure IV-11 : Coupe schématique illustrant le protocole utilisé pour mouler la surface de la géomembrane en présence de la couche granulaire

et de la contrainte mécanique

L’utilisation de ce protocole permet d’obtenir, après solidification du matériau de moulage, la surface supérieure de la géomembrane. Le matériau de moulage doit posséder les propriétés suivantes : (1) il doit être rigide et non-déformable car il faut que la plaque soit d’une épaisseur limitée (à cause du poids) tout en étant transportable (2) il doit être assez fluide pour pouvoir descendre par gravité dans les tuyaux plastiques de diamètre restreint et pouvoir parfaitement s’écouler entre les granulats reposant sur la géomembrane (3) sa prise doit être suffisamment lente pour que tout le matériau ait le temps de s’écouler depuis le récipient d’alimentation jusqu’à la totalité de la surface de la géomembrane. Nous avons

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retenu la résine époxy, en choisissant parmi les nombreux produits disponibles celui offrant un bon compromis entre la fluidité, le temps de prise et la dureté finale de la résine après polymérisation. La résine retenue est l’Araldite CY219 combinée au durcisseur HY5161 (Ciba Polymers).

En supposant que l’épaisseur d’une géomembrane PEHD lisse de 2 mm est constante à une échelle de 1 m (ce qui semble une hypothèse acceptable d’après les résultats obtenus par Dove, 1996) nous disposons d’une plaque (ayant piégé la couche de granulats qui était en contact avec la géomembrane) dont la surface inférieure est lisse, qui peut être transportée car son poids est de l’ordre de 50 kg et qui correspond exactement à la géométrie de la géomembrane.

Une fois le moulage de la géomembrane réalisé, on procède à la pose de repères sur celui-ci par rapport à des points fixes extérieurs. Ces points fixes qui sont utilisés par la suite pour replacer les deux moulages (moulage géomembrane et moulage sol) sont (1) le centre du dispositif expérimental. On fixe un anneau au piston de la presse hydraulique, qui est au centre de la colonne et un fil à plomb suspendu indique le centre avec précision ; (2) les montants latéraux de la presse sont utilisés pour tendre 2 fils, qui servent à tracer des lignes de recalage sur les moulages et (3) un dernier repère est nécessaire pour pouvoir définitivement replacer les moulages dans l’espace. Un repère perpendiculaire aux montants de la presse est marqué sur la tranche des moulages, qui indique leur orientation finale une fois centrés.

Les repères marqués à la surface des moulages sont présentés sur les figures IV-12 et 13. 1 2 3 4 Directions transversales Centre (fil à plomb)

Repère face 3 2 4 1

Figure IV-12 : Schéma de principe du placement des repères sur les moulages pour le repositionnement

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Figure IV-13 : Détail de la mise en place des repères centraux et de direction transversale pour marquage de la plaque moulant la géomembrane

Le moulage de la géomembrane est alors retiré de la colonne, ainsi que la géomembrane qui reste généralement fixée au moulage.

Figure IV-14 : Retrait du moulage de la géomembrane et de la géomembrane après solidification de la résine époxy

Moulage de la géomembrane

Géomembrane

Sol compacté

La surface du sol d’argile compactée se trouve donc exhumée et nous rappelons ici que celle-ci ne correspond plus à l’état de surface reproduit puisque les contraintes mécaniques appliquées ont modifié la topographie du sol. On procède au moulage de cette surface par du silicone Rhodorsil RTV-3428. Isakov et al. (2001) ont reproduit des surfaces

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de fractures rocheuses par moulage avec un silicone semblable (Silastic RTV E) et ont observé au MEB que la finesse des détails moulés permet de conclure que la reproduction est extrêmement fidèle lorsque l’on utilise ces produits. On prend soin d’obtenir une surface supérieure de cette couche de silicone parfaitement plane en appliquant une plaque de métal à sa surface le temps que la réaction de prise du matériau se fasse. Ce moulage de silicone est ensuite décollé du sol, sa souplesse permettant cette opération sans difficulté majeure, nettoyé puis contre-moulé au plâtre polyester. Cette étape est similaire au protocole présenté dans Yeo et al. (1998) hormis le fait que le plâtre polyester remplace dans notre méthodologie la résine époxy. Les auteurs ont conclu que la réplique de la surface ainsi formée par procédé de double moulage est absolument fidèle à l’originale.

Silicone = empreinte négative de la surface du

l

Etat de surface de sol à reproduire

Plâtre polyester = moulage conforme au sol

i i l Sol argileux

Silicone

Plâtre polyester Silicone Rhodorsil

Etape 4 : Obtention d’un moulage rigide de

plâtre polyester, peu épais, conforme à la géométrie du sol argileux

Etape 3 : Moulage du silicone par du plâtre

polyester

Etape 2 : Retrait du moulage de silicone Etape 1 : Moulage de la surface du sol

argileux par le silicone Rhodorsil RTV 3428

Figure IV-15 : Protocole de reproduction de l’état de sol après l’essai expérimental On obtient donc à l’issue de ce protocole un moulage rigide, de faible épaisseur donc transportable, correspondant exactement à l’état de surface du sol argileux après application des contraintes. On reporte sur ce moulage les repères suivant la méthodologie décrite à la figure IV-12.

Il reste donc à replacer ce moulage sol en plâtre polyester suivant les repères dans la colonne d’essais, de préparer du silicone que l’on dépose à sa surface et ensuite de replacer immédiatement par-dessus le moulage de la géomembrane, en résine époxy. Sous le poids de cette plaque, le silicone frais est répandu dans l’ensemble des ouvertures de l’interface, l’excès s’écoulant par les bords. Le moulage géomembrane s’immobilise lorsqu’il entre en contact avec le moulage sol.

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Silicone RTV

Moulage sol

Interface

Retrait de l’un des moulages rigides, le moulage silicone de l’interface reste collé sur l’autre

Silicone liquide étalé à la surface du moulage sol

Application du moulage géomembrane

Silicone RTV

Moulage sol

Le moulage géomembrane est placé suivant les repères

Silicone RTV

Moulage sol

Figure IV-16 : Protocole de moulage de l’interface par du silicone

Après solidification, on procède au retrait de l’un des moulages (celui du sol généralement) en prenant soin que le silicone à l’interface demeure parfaitement collé à l’autre moulage. Ce protocole de moulage de l’interface par du silicone déposé entre les deux parois rigides est identique à celui développé par Yeo et al. (1998), hormis le fait que dans leur procédure le moulage de l’ouverture n’est pas conservé sur l’une des surfaces : le moulage de l’ouverture est découpé en bandelettes de 5 mm de large et l’épaisseur de ces bandelettes est mesurée manuellement tous les 5 mm en utilisant une sorte de comparateur micrométrique. En utilisant cette technique, il est probable que la mesure de l’ouverture qu’ils obtiennent correspond localement à l’ouverture réelle, mais la géométrie tridimensionnelle ne pourra être acquise réellement suivant ce protocole car le silicone est déformé par sa mise à plat pour la détermination de l’épaisseur. Ce problème, explicité sur la figure IV-17, a été évité dans notre étude par la mesure optique du moulage en silicone de l’interface sur son support formé par l’un des moulages rigides qui délimite l’interface, toute déformation du moulage d’interface étant ainsi impossible.

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Silicone remplissant l’ouverture

Points de mesure d’ouverture distants de 5 mm

Mise à plat pour la mesure d’épaisseur = Modification de la géométrie globale

Géométrie réelle de l’ouverture

Figure IV- 17: Protocole de mesure de l’ouverture selon Yeo et al. (1998) introduisant une erreur dans la mesure de l'ouverture

Le protocole de moulage de l’interface est alors terminé, les plaques sont transportées sur le lieu de mesure de leur topographie.