Appareillage de mesure

3 L'appareillage de mesure est constitué d'une cellule en deux parties, de contrôleurs pression-volume dont l'objectif est d'appliquer la pression désirée sur chacune des faces de la géomembrane et de mesurer les variations de volume dans chacune des chambres de la cellule, et d'un ordinateur pour l'enregistrement des données (figure 1).

figure 1

figure 1

Appareillage de mesure selon la norme NF EN 14150 (ordinateur non représenté).

4 L'éprouvette de géomembrane est enserrée entre les deux parties de la cellule cylindrique. Un mastic bitumineux peut être appliqué aux bords de la cellule dans le cas où des géomembranes bitumineuses sont testées pour éviter les fuites. Dans les deux parties de la cellule générées par l'installation de la géomembrane, les deux chambres de 0,2 m de diamètre permettent d'appliquer une différence de pression entre les deux faces de la géomembrane.

5 À l'aval de la géomembrane, un disque en inox fritté permet de prévenir toute déformation de la géomembrane liée à la différence de pression appliquée entre les deux faces, supérieure à l'amont. Les deux chambres de la cellule sont équipées de purges afin d'évacuer l'air de la cellule avant le démarrage de l'essai (Lambert et Touze-Foltz, 2000).

Procédure d'essai

6 La norme NF EN 14150 indique d'appliquer dans la phase de mesure du flux des pressions égales à 150 et 50 kPa respectivement à l'amont et à l'aval de la géomembrane. Le résultat est exprimé en termes de flux d'eau traversant la géomembrane. Pour les géomembranes des sites 1 à 5, la mesure de flux n'a pas pu être effectuée avec une différence de pression de 100 kPa car les flux auraient été trop élevés pour être mesurables avec les dispositifs expérimentaux disponibles au laboratoire. La procédure expérimentale a en effet dû être adaptée pour appliquer des différences de pression plus faibles. On a alors utilisé un bac à niveau constant pour appliquer une charge hydraulique à l'amont de la géomembrane, tandis qu'à l'aval de celle-ci, laissée à pression atmosphérique, le flux d'eau ayant traversé la géomembrane était recueilli et quantifié par pesée.

7 Cette procédure a dû être suivie lorsque les éprouvettes de géomembrane présentaient à leur surface des micro-craquelures comme celle de la photo 1. Cela était le cas pour toutes les géomembranes testées qui n'étaient pas recouvertes. Les différences de charge hydrauliques appliquées entre les deux faces de la géomembranes ont alors varié entre 0,1 et 2 m pour ces éprouvettes au lieu des 10 m spécifiés dans la norme. Au contraire, la géomembrane du site 6, qui était recouverte, ne présentait aucune micro-craquelure à sa surface. Bien que l'échantillon de géomembrane ait été prélevé trente ans après l'installation du matériau, la procédure décrite dans la norme NF EN 14150 a pu être suivie.

Photo 1

Photo 1

Aspect de la surface de la géomembrane du site 5 au moment du prélèvement.

Géomembranes testées

8 Les géomembranes bitumineuses sont des matériaux manufacturés composés de différentes couches qui sont, du bas vers le haut, une barrière racinaire constituée par un film en polyester, un géotextile non tissé en polyester imprégné de bitume et une surface sablée qui permet d'augmenter l'angle de frottement et de faciliter l'installation.

9 Il existe deux types de liants différents qui peuvent entrer dans la composition des géomembranes bitumineuses : les bitumes oxydés et les bitumes modifiés par un élastomère.

10 Les bitumes oxydés sont des bitumes dont les propriétés rhéologiques ont été modifiées de façon substantielle par une réaction avec de l'air à haute température. Cette oxydation conduit à la formation de fonctions oxygénées (carbonyles, alcools) polaires qui forment des liaisons hydrogènes (Mouillet et al., 2008).

11 Les bitumes modifiés par des élastomères sont obtenus par l'ajout au bitume d'un copolymère qui peut être du styrène-butadiène-styrène (Peggs, 2008).

12 Il est important de noter que ces deux types de liants bitumineux ont des propriétés différentes. Dans cet article on traite exclusivement de géomembranes en bitume oxydé ; les résultats obtenus pour ce type de géomembrane ne peuvent en aucun cas être étendus aux géomembranes en bitume modifié par un élastomère.

13 Le tableau 1 donne quelques détails relatifs aux sites sur lesquels des géomembranes en bitume oxydé ont été prélevées entre 2000 et 2006. On indique en particulier la nature du site (bassin ou barrage), l'âge de la géomembrane au moment du prélèvement lorsqu'il est disponible, l'épaisseur de la géomembrane et la présence d'une éventuelle protection ou d'eau au contact de la géomembrane. Seule la géomembrane du site 6 était protégée. La géomembrane du site 5 n'était pas recouverte, mais située en permanence sous l'eau au sein d'un barrage destiné aux loisirs aquatiques et par conséquent toujours plein, sauf au moment des vidanges décennales.

Tableau 1

Tableau 1

Description des caractéristiques de la géomembrane en bitume oxydé et des différents sites de prélèvement.

Résultats

14 Les valeurs de flux obtenues pour les différentes géomembranes testées ont été reportées sur la figure 2 où on a également indiqué le flux qui serait obtenu avec un mètre de matériau argileux de conductivité hydraulique égale à 10 ^-9 ou 10 ^-8 m/s. On observe que les flux les plus forts obtenus sur les sites 1 à 3 sont du même ordre de grandeur que ceux qui seraient obtenus avec une couche d'argile compactée d'un mètre d'épaisseur de conductivité hydraulique égale à 10 ^-8 m/s. On observe également que dans le cas de la géomembrane du site 5, non protégée mais immergée, après vingt-six ans en service, le niveau d'étanchéité est assez proche de celui de géomembranes vierges qui sont compris entre 10 ^-7 et 10 ^-6 m ³ /m ² /j. Pour autant, il ne faut pas perdre de vue que les charges hydrauliques utilisées pour tester la géomembrane du site 5 (de 0,1 à 2 m) sont moindres que celles utilisées dans les essais réalisés selon la norme NF EN 14150 (10 m).

figure 2

figure 2

Comparaison des flux obtenus avec ceux d'une couche d'argile compactée soumise à la même charge hydraulique.

15 Dans le cas de la géomembrane du site 6, l'essai a pu être réalisé selon la norme NF EN 14150 et le flux mesuré était inférieur à 10 ^-6 m ³ /m ² /j.