Elastocoast Manuel Aout 2008

111 Pages·2008·11.01 MB·French

Edition Août 2008
Elastocoast® - Process innovateur dans la construction d’ouvrages en enrochements dans le
cadre de la protection du littoral maritime et fluvial … … Aujourd’hui et Demain
TABLE DES MATIÈRES

1. Résumé 2
1.1. Polyuréthannes (PUR) 3
2. Elastocoast® : Une Innovation 4
2.1. Ouvrages conventionnels 4
2.2. Elastocoast® : Le Concept 5
2.3. Process et mise en œuvre 5
2.4. Performances des constructions hydrauliques 6
2.4.1 Caractéristiques, évaluation hydraulique 6
2.4.2 Dimensionnement 8
2.4.3 Overtopping 8
2.4.4 Monitoring 9
Au laser 9
Observation des vagues et du vent 10
2.5 Résistances aux intempéries 12
2.6 Compatibilité environnementale 13
2.6.1 Sur les systèmes écologiques environnants 13
2.6.2 Colonisation par la faune et la flore environnantes 13
Pilote ZUIDBOUT 13
Pilote PETTEN 14
Tests en laboratoire 14
Résumé 15
2.7 Fin de vie et mise en décharge 16
2.8 Eco-Efficience 16
2.9 Rentabilité économique 18
3. Projets de référence 19
4. Autres applications 34
Notes additionnelles 38
Documents 38
Articles 38
Publications dans les notes additionnelles 39
Publications en dehors des notes additionnelles 39

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Elastocoast® - Process innovateur dans la construction d’ouvrages en enrochements dans le
cadre de la protection du littoral maritime et fluvial … … Aujourd’hui et Demain
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Résumé

Le revêtement Elastocoast® est un procédé nouveau et innovant pour la protection du littoral maritime
et fluvial. Elastocoast®, matière plastique polyuréthanne bi-composants, a le pouvoir de lier de
manière permanente un ouvrage en enrochements aux points de contact entre les pierres.

Exemple de construction d’un ouvrage en enrochements avec Elastocoast®.
Un projet de recherche mené en commun par la société Elastogran GmbH, filiale du groupe BASF, et
par l’Université de Technologie Hamburg -Harburg (TUHH) en Allemagne a permis de démontrer
l’utilisation d’Elastocoast® dans le cadre de la protection côtière ainsi que sa résistance dans le temps
aux agressions environnementales. Des études supplémentaires basées sur des normes
internationales, complétées par une procédure de dimensionnement des ouvrages en enrochements
ou GOLFKLAP, menées en coopération avec l’Université de Technologie de Delft et avec le Groupe
Arcadis aux Pays-Bas ont confirmé l’utilisation d’Elastocoast®
Elastocoast®, compatible avec l’environnement et en faible quantité, lie entre elles les pierres pour
créer un ouvrage poreux, tridimensionnel, monolithique et stable dont la caractéristique majeure est
d’absorber l’énergie des vagues et par conséquent de mieux la dissiper. Le résultat est une réduction
de la hauteur de vague et une diminution du potentiel de détérioration.
Cette nouvelle technologie présente un intérêt économique grâce à la résistance du polyuréthanne qui
limite de manière importante les quantités de matériaux mises en œuvre.
Elastocoast® est constitué à 50 % de matières premières renouvelables et a été nommé pour le
BIOPLASTICS Award 2007 de « l’European Plastics News » (Cf. annexe jointe). Le nom Elastocoast®
est maintenant reconnu en tant que process innovant par un grand nombre d’Experts. Plusieurs
projets de référence, pour une surface totale de 15 000 m2, attestent que les ouvrages en
enrochements construits avec Elastocoast® sont une solution viable dans le domaine de la protection
du littoral et, qu’Elastocoast® est en bonne voie de devenir une technologie de premier plan.
Ce rapport a été conçu comme une source d’informations et de conseils destinés aux différents
acteurs dans le cadre de la protection du littoral côtier et fluvial (Architectes, responsables de
planification, ingénieurs, sociétés de travaux publics, etc.). En plus des principes de mise en œuvre,
des caractéristiques hydrauliques et de la compatibilité environnementale d’Elastocoast®, le lecteur
trouvera également un descriptif des projets de référence en Allemagne, en Hollande, en France, et
en Angleterre.
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1.1. POLYURETHANNES (PU)
Le polyuréthanne – «matériau aux multiples applications» – est principalement composé de deux
types de matières premières, à savoir un isocyanate et un polyol. Le résultat du mélange de ces deux
composants est une mousse de type rigide, souple, ou intégrale dont les caractéristiques dépendent
de la composition du polyol et des proportions respectives des deux composants.
Les applications sont aussi nombreuses que ceux pour qui elles ont été développées.
Le Groupe Elastogran propose une large gamme de systèmes polyuréthannes pour l’industrie
automobile, l’industrie du meuble, le sport, les loisirs, l’industrie électronique, l’industrie du matériel
médical et le secteur de la construction.
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cadre de la protection du littoral maritime et fluvial … … Aujourd’hui et Demain
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Elastocoast® : Une Innovation

La mise au point d’une nouvelle technique d’enrochements est soumise à des exigences variées telles
que par exemple la résistance aux contraintes hydrauliques. En plus de la stabilité dans le temps, la
neutralité en matière d’écotoxicité et l’intégration du matériau dans l’environnement naturel sont tout
aussi importants.
La stabilité à long terme d’un revêtement garantit la fonction protection d’un ouvrage. Notamment, les
dégradations dues à la désolidarisation des pierres constituent un risque non négligeable.
2.1 OUVRAGES CONVENTIONNELS
Les ouvrages en enrochements sont des constructions qui servent à protéger les berges et les côtes
contre l’érosion. Ils sont constitués soit d’enrochements libres, soit d’enrochements renforcés.

Fig.2.1.1 à Fig 2.1.2: Enrochement libre érodé dans une voie d’eau - Blocs de bétons assemblés.
Les enrochements libres tiennent en place sous le seul effet de leur poids et ne sont généralement
pas adaptés à la protection des côtes soumises à des conditions difficiles, autrement dit à des forces
hydrauliques conséquentes.
Les pierres des ouvrages renforcés sont consolidées par des liants pour former une structure
monolithique.

Figures 2.1.3 à 2.1.5: Enrochements renforcés Bitume - Open Stone Asphalt – Béton.

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L’Open Stone Asphalt (OSA) et le bitume doivent être préparés à une température d’environ
200 °C.En général les enrochements solidarisés par du béton, du bitume ou de l’asphalte sont très
« fermés » (Fig. 2.1.3 à 2.1.5) et imperméables.
Toutefois avec les OSA (Fig. 2.1.4), il est possible d’obtenir une perméabilité partielle mais le volume
libre de l’ouvrage est considérablement réduit en raison de la proportion de liant comprise entre 20 et
30 %. L’utilisation des enrochements du type OSA pour la protection des côtes, soumises à des
conditions hydrauliques difficiles, est restreinte car le matériau ne présente qu’une résistance limitée à
l’érosion.
Les enrochements complétement fermés doivent affronter l’intégralité de la pression exercée par
l’impact des vagues ce qui entraîne des phénomènes d’abrasion, d’érosion et des ruptures d’’ouvrage
ainsi qu’une transmission de l’énergie non dissipée de la vague vers le rivage.
En conclusion une construction présentant une porosité élevée est préférable mais la proportion
importante de liant entraîne toujours une perte complète ou partielle de celle-ci. Toutefois, elle est
nécessaire et essentielle afin de concevoir des ouvrages en enrochements à base d’asphalte ou de
béton suffisamment stables pour offrir une résistance à l’érosion la meilleure possible.

2.2 ELASTOCOAST® : LE CONCEPT
Il est évident qu’un matériau présentant une grande résistance et une forte élasticité serait
idéal…premièrement pour garantir une porosité suffisante avec une proportion d’agent de liaison
faible, deuxièmement pour offrir une forte résistance à l’érosion, sans oublier une mise en œuvre
simple même dans les conditions difficiles et le respect de l’environnement.
Cette problématique complexe a trouvé une solution en coopération avec l’Université de Technologie
Hamburg - Harburg (TUHH) en Allemagne, Institut spécialisé en génie hydraulique. Le résultat n’est
pas seulement un nouveau matériau polyuréthanne mais également un concept entièrement nouveau
pour la construction d’ouvrage en enrochements dans le cadre de la protection du littoral maritime et
fluvial : Elastocoast®. De mise en oeuvre simple, offrant un coefficient de vide élevé, il s’intègre
aisément dans le paysage et respecte l’environnement.
Les principales caractéristiques de ce nouveau matériau et des enrochements revêtus par
Elastocoast® ont été étudiées de manière expérimentale et traduites en lois physiques.
Le Groupe BASF / Elastogran s’est chargé de définir les caractéristiques physiques, chimiques,
mécaniques, de stabilité et de compatibilité environnementale, l’Université de Technologie Hamburg-
Harburg (TUHH) a étudié les aspects hydromécaniques de la construction sur un projet pilote et a
réalisé dans le temps des analyses de surface par balayage au laser après de fortes conditions
météorologiques.
2.3 PROCESS ET MISE EN ŒUVRE
Le process de construction est très simple et réalisable sur place (Fig. 2.3.1 à 2.3.3). Il consiste à
mélanger à froid dans une bétonnière classique des pierres de petit calibre avec environ 3 % du
volume correspondant d’Elastocoast® pendant environ 5mn, puis à répandre le mélange sur la
surface à protéger. Le revêtement ainsi fabriqué peut être exposé à la charge après une journée.
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cadre de la protection du littoral maritime et fluvial … … Aujourd’hui et Demain

Fig. 2.3.1 à 2.3.3 : Les étapes de mise en oeuvre d’un enrochement lié par Elastocoast® sur le site d’ Hallig Gröde, 2007.
Les enrochements utilisés doivent être propres et secs au toucher (Cf. fiche conseils en dix points). Au
premier abord cette condition semble être une difficulté mais des mesures simples de manutention et
de logistique permettent de s’y conformer.
La structure fortement cavitaire ou poreuse de l’ouvrage offre à la faune et la flore des possibilités de
colonisation. Les revêtements Elastocoast® s’intègrent aisément dans le paysage grâce à la
transparence du matériau. Il est alors difficile de les différencier d’un enrochement libre naturel.
(Fig. 2.3.4 et 2.3.5).

Fig. 2.3.4 à 2.3.5 : Revêtement Elastocast® poreux à Hallig Gröde environ 3000 m².
Avant que la résine ne soit totalement sèche au toucher, la projection de sable sec sur la surface du
revêtement permet d’éviter de glisser et donne un aspect naturel à l’ouvrage.
2.4 PERFORMANCES DES CONSTRUCTIONS HYDRAULIQUES
2.4.1 CARACTERISTIQUES HYDRAULIQUES
Comme nous l’avons écrit plus haut, la structure poreuse de l’ouvrage offre des avantages non
négligeables.
Lorsqu’une masse d’eau rencontre une surface fermée, elle se transforme en une vague qui se brise
avec toute la puissance destructrice dont elle est capable avant de rebondir (Fig. 2.4.1.1).
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En revanche en présence d’une surface poreuse, une partie de l’énergie hydraulique est absorbée par
friction dans le volume des pores et se transforme en énergie thermique. C'est ce que l’on appelle la
capacité d’absorption de l’ouvrage dont la conséquence est la réduction de la hauteur de la vague qui
présente alors une énergie hydraulique moindre et un potentiel destructeur réduit. (Fig. 2.4.1.2).

Fig. 2.4.1.1 à 2.4.1.2 : Porosité des ouvrages en enrochements soumis aux vagues.
Effet de rebond et d’éclatement sur un ouvrage en enrochements avec du béton - Capacité d’absorption d’un ouvrage avec
Elastocoast®.
La réduction de la course de la vague a été mise en évidence au cours d’un essai avec un générateur
de vagues réalisé sur un ouvrage en enrochements avec Elastocoast® (Fig. 2.4.1.3).
La proportion moindre de liant et une granulométrie plus importante des pierres permettent d’obtenir
une structure plus ouverte et par conséquent un jet de rive moins puissant.

Figure 2.4.1.3 : Réduction du jet de rive - Ouvrage en enrochements avec Elastocoast® - Simulateur de vagues
Université de Technologie de Delft – Pays Bas.
Une plus grande porosité présente un avantage supplémentaire. A marée haute le corps de la digue
en se remplissant d’eau est soumis à une pression excédentaire. Lorsque la marée redescend cette
pression excédentaire, qui peut entraîner une déstabilisation, est libérée plus rapidement et plus
sûrement avec un enrochement poreux.
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