Notre dossier étanchéité #2 : les géomembranes PeHD
PeHD : les géomembranes les plus posées en France
Les géomembranes ont pour vocation d’assurer l’étanchéité d’un ouvrage hydraulique ou environnemental. Cette famille particulière de géosynthétiques a un rôle extrêmement important car de leur bonne mise en œuvre dépendent les caractéristiques des ouvrages.
Les géomembranes PeHD (Polyéthylène Haute Densité) sont apparues dans les années 1990 mais sont aujourd’hui les géomembranes les plus posées chaque année en France.
Ces géomembranes sont utilisées pour les travaux d’étanchéité en environnement (bassins de rétention, bassins d’accumulation, installations de stockage de déchets…) ainsi que pour travaux de bassins d’agréments (bassins de retenue d’eau, bassins végétalisés).
Le groupe Galopin applique chaque année près de 1 000 000m² de ce type de géomembranes. Nos 25 soudeurs disposant de la certification ASQUAL de soudage de géomembrane PeHD disposent d’une très grande expérience et leur savoir-faire est reconnu dans l’ensemble de la profession.
Les géomembranes PeHD sont protégées par différentes couches de géotextiles ou de géocomposites de drainage suivant la destination de l’ouvrage.
Tous nos travaux réalisés à l’aide de géomembrane PeHD sont couverts par une garantie décennale.
Caractéristiques des membranes PeHD
Les membranes PeHD sont fabriquées à partir de granulés de polyéthylène auxquels sont adjoints différents matériaux comme le noir de carbone qui sert à assurer sa résistance aux rayonnements ultra-violets (UV).
Ce type de membrane présente une très bonne durabilité dans le temps ainsi qu’une très bonne résistance aux produits chimiques ou aux hydrocarbures.
La cristallisation compacte des molécules d’éthylène dans la géomembrane lui confère une certaine rigidité qui est à la fois un avantage est un inconvénient.
La limite élastique du matériau (seuil d’écoulement) est de l’ordre de 10% pour les géomembranes PeHD. C’est-à-dire qu’au-delà de 10% d’élongation les déformations qui apparaissent sur la géomembrane sont permanentes.
Compte tenu de la sensibilité des géomembranes aux variations de température (dilatation quand la température augmente et retrait quand les températures baissent), il est important que les lés de géomembranes PeHD ne soient pas trop tendus afin d’éviter tout risque de surtension lors de l’utilisation de l’ouvrage.
Lorsque vous observez un bassin étanché à l’aide d’une géomembrane PeHD, il est normal de constater la présence de plis car ceux-ci ont pour vocation de permettre d’absorber les variations de température.
Les géomembranes PeHD sont plus légères que l’eau et flottent si des mesures de lestage ne sont pas mises en place dans les bassins.
Les fabricants AGRU, ATARFIL, SOLMAX GSE, JUTA, NAUE, NUMA, SIPLAST et SOTRAFA produisent ou distribuent tous des géomembranes d’épaisseur allant de 1mm à 3mm. Les géomembranes de 1,5mm et 2mm d’épaisseurs disposent de la certification ASQUAL garantissant une régularité de production.
En fonction des lignes de fabrication, les lés de géomembrane ont des largeurs comprises entre 5m et 8m.
Les géomembranes PeHD peuvent présenter des surfaces lisses ou texturées sur une ou deux faces afin d’améliorer la stabilité du complexe d’étanchéité.
Le PeHD est un matériau qui brûle facilement en dégageant une fumée noire non toxique sentant la bougie. Même en dehors d’une flamme les géomembranes PeHD continuent à brûler. Ceci est très important car en cas d’incendie (dans une ISD par exemple), des dégâts importants peuvent survenir sur le complexe d’étanchéité.
L’assemblage des géomembranes PeHD
Les géomembranes PeHD font partie de la famille des thermoplastiques et elles peuvent être assemblées par fusion ou par extrusion (apport de PeHD vierge).
Conditions de pose
Comme pour toutes les géomembranes, il n’est pas possible de souder les lés entre eux s’il pleut, neige ou s’il y a du brouillard.
Compte tenu des grandes dimensions des bandes de membranes, en cas d’épisodes venteux, il y a des risques d’envol des lés et il est recommandé de mettre en œuvre un dispositif de lestage adapté dès que les lés auront été déroulés.
L’ASQUAL définit une plage de température optimale pour les opérations de soudage comprise entre +5°C et +30°C.
En tant qu’entreprise disposant de la qualification ASQUAL d’Application de Géomembranes PeHD, en dehors de cette plage de température, nos soudeurs et chefs de chantiers ne peuvent procéder aux opérations d’assemblage des lés.
Le matériel nécessaire pour l’assemblage des géomembranes PeHD
Pour dérouler de la géomembrane PeHD, il est nécessaire d’utiliser des moyens mécaniques adaptés comme une pelle à chenilles, un chariot télescopique, des barres et chaînes de levages ou des portiques dérouleurs.
De soudeuses automatiques à pannes chauffantes comme ceux des fabricants LEISTER, BAK ou HERZ permettent de chauffer les lés supérieurs et inférieurs de géomembrane à une température d’environ 420°C) en appliquant une pression constante. L’avancée de la machine à une vitesse de 2 mètres par minute permet de créer une double soudure avec un canal central.
Les doubles soudures peuvent être contrôlées par mise en pression du canal central afin de garantir la conformité de nos travaux.
L’extrusion se fait par meulage puis apport de matière vierge à l’aide d’une machine adaptée.
Les extrusions sont réalisées autour des points singuliers ou pour la réalisation de réparations et rustines.
Méthodologie de pose et d’assemblage
Nos soudeurs formés en interne dans notre école de formation appliquent une méthodologie précise pour la réalisation des travaux.
1. Le déroulage et positionnement des lés
Les rouleaux sont généralement positionnés sur un portique dérouleur en partie haute des talus afin de faciliter les opérations de déroulage manuel.
Quand cela est possible nous mettons à disposition de notre personnel des brouettes à chenilles ou des treuils afin de diminuer la pénibilité des travaux.
Les lés sont positionnés avec un recouvrement d’au minimum 12,5cm qui correspond à la largeur de la machine à souder. En usine les fabricants apposent un marquage particulier permettant à notre personnel de bien positionner les lés.
Une attention particulière est apportée au respect du sens de tuilage des lés afin de permettre le bon écoulement des eaux.
2. Le calibrage des appareils de soudure
Afin de garantir une bonne tenue des soudures, un calibrage des appareils est nécessaire avant tout assemblage.
Pour cela, nos équipiers réalisent une planche d’essai à chaque reprise de travail (à minimum) sur la géomembrane qui est utilisée sur le chantier. Des échantillons sont prélevés à la fois sur la soudure et en dehors de la soudure pour permettre la comparaison entre l’assemblage et la valeur dite neutre de la feuille d’étanchéité.
On réalise la moyenne de 3 échantillons en traction-cisaillement et 3 échantillons en traction-pelage pour chaque cordon de la double soudure. En divisant chacune de ces valeurs par la moyenne de 3 échantillons de géomembrane hors soudure, on obtient un facteur de soudage qui doit atteindre les valeurs suivantes :
- 90% pour la traction-cisaillement
- 70% en traction-pelage pour les doubles soudures
- 65% en traction-pelage pour les extrusions
En aucun cas les soudures ne doivent rompre au niveau des soudures. Seul le mode de rupture hors soudure est accepté.
3. L’assemblage
Une fois que les planches d’essai sont validées par le chef de chantier ASQUAL, le soudeur peut commencer à assembler les lés entre eux. Les soudures débutent généralement par le point bas des talus en remontant vers les tranchées d’ancrage.
a. Par double soudure
Le soudeur positionne les 2 lés de géomembrane entre les galets d’entraînement et enclenche la marche de la machine.
Le soudeur vérifie continuellement la direction de la machine afin d’éviter les sorties de machines qui nécessiteraient la réalisation de pièces de réparations.
Une fois la soudure terminée, le soudeur ouvre les mâchoires de la machine, vérifie la propreté des galets d’entraînement ainsi que la température de la machine.
b. Par extrusion
Le soudeur ASQUAL commence par réaliser un meulage fin de la géomembrane afin de retirer la couche superficielle de matériaux oxydés.
A l’aide d’un souffleur à air chaud, la pièce de la membrane supérieure est pointée sur la géomembrane inférieure puis le soudeur ASQUAL commence par apporter de la matière vierge à l’aide du patin de l’extrudeuse.
Le soudeur réalise son extrusion sur la périphérie de la pièce et sécurise les extrémités de son assemblage.
Les contrôles
1. Contrôle des doubles soudures
Dans le cadre de l’autocontrôle, les doubles soudures sont contrôlées par mise en pression du canal central.
Pour cela, le soudeur vérifie la continuité du canal central en faisant passer de l’air dans la soudure. Après avoir vérifié cette continuité, les extrémités sont obturées puis à l’aide d’une aiguille de gonflage et d’un manomètre, une pression de 2 à 3 bars est stabilisée dans le canal.
Après 2 à 3 minutes, le chef de chantier vérifie que la perte de pression n’est pas supérieure à 10% de la pression initiale.
Après validation du contrôle, le soudeur réalise la sécurisation des extrémités du canal à l’aide d’une pièce ou d’une extrusion.
2. Contrôle des extrusions
Pour les extrusions, on réalise premièrement un contrôle à la pointe sèche en faisant passer une pointe émoussée le long de tout l’assemblage sur les 2 côtés de celui-ci. En appliquant une légère pression on vérifie qu’il n’y a pas de décollement. Ce contrôle est qualitatif pour vérifier la continuité de l’assemblage.
Les points particuliers peuvent être contrôlés à l’aide d’une cloche à vide en appliquant une dépression de 0,5bar sur la zone recouverte d’eau savonneuse. On constate s’il y a apparition de bulles dans la cloche. La présence de bulles signifie qu’il y a une fuite sur la zone contrôlée.
D’autres méthodes sont applicables sur chantier comme les contrôles diélectriques ou la lance à air comprimé.
Suivant les exigences de chaque chantier, EGC Galopin peut réaliser ces types de contrôles.
Ancrages et points singuliers
Les tranchées d’ancrage
Les géomembranes PeHD présentent des surfaces relativement lisses. L’angle de frottement d’interface entre ce type de géomembrane et les géotextiles en contact sont généralement faibles (de l’ordre de 10°). Ceci est défavorable pour le calcul des frottements d’interface en cas de nécessité de stabilisation d’une couche de sol mince selon la norme NF G 38-067.
Pour les bassins de rétention d’eau sans couverture de la géomembrane, une tranchée d’ancrage de section 50cm par 50cm est reconnue comme suffisante d’après le Comité français des Géosynthétiques.
Dans les autres cas comme les bassins végétalisés le bureau d’étude d’EGC Galopin réalise des dimensionnements en fonction des paramètres d’entrée de chaque projet.
Pour les ISD, une vérification de la stabilisation des ancrages peut être réalisée afin de reprendre les efforts générés par les couches successives de déchets.
D’autres solutions d’ancrages peuvent être dimensionnées comme les ancrages à plat, le lestage ou les ancres d’ancrage de type GRIPPLE®.
Le raccordement sur les ouvrages en béton – Fixation mécanique étanche
Généralement les bassins de rétention d’eau sont équipés de débouchés en entrée et/ou en sortie.
Les entreprises de génie civil ou de terrassement réalisent des massifs en béton autour de ces débouchés afin de nous permettre de réaliser des fixations mécaniques étanches.
Pour cela, le massif béton doit être dosé à environ 350kg/m², avoir une épaisseur minimale de 20cm et un espace d’environ 30cm doit être ménagé de part et d’autre de la génératrice extérieure du collecteur.
Notre équipe positionne un joint compressible de type 3M entre le béton et la géomembrane. Un plat en fibre composite ou en acier inoxydable (en fonction des liquides contenus dans le bassin) est mis par-dessus le joint et un perçage tous les 8 à 10cm environ est réalisé. Des chevilles à frapper ou des goujons d’ancrage sont mis en œuvre pour assurer une compression du plat sur le joint.
Le raccordement sur les collecteurs lisses – Manchette étanche
Dans le cas d’un débouché réalisé à l’aide d’un collecteur lisse sans massif béton, nos soudeurs sont formés pour réaliser des manchettes en PeHD autour de ces débouchés en les adaptant sur site à la pente des talus ou de l’ouvrage.
Pour cela, une découpe particulière aux dimensions du collecteur est réalisée puis foncée sur le tube.
Une extrusion permet de raccorder cette pièce de géomembrane à la membrane en partie courante.
Une jupe est alors réalisée sur une longueur d’environ 50cm le long du collecteur et un collier de serrage est mis en œuvre sur la géomembrane au droit du joint compressible qui aura été mis en œuvre entre le tube et la géomembrane.
ATTENTION : il n’est pas possible de réaliser ce type de raccordement sur des collecteurs annelés.
Nous espérons avoir pu répondre à une majorité de vos interrogations sur ce type de membranes, ses avantages et le process de mise en place. Pour toute question complémentaire, n’hésitez pas à nous contacter.