Brevet FR2190768A1 — publié le 19740201

La présente invention concerne un élément de construction préfabriqué à plusieurs couches, notamment un élément de mur extérieur pour des bâtiments à construire en préfabriqué, avec une couche de base en béton, recouverte d'une sous-couche en béton léger à base de liants hydrauliques, d'agrégats poreux et de matériaux additionnels et avec une couche extérieure rapportée sur la sous-couche, telle qu'une couche de peinture ou d'enduit, l'invention concernant également un procédé de réalisation. On connatt déjà de nombreux éléments de construction préfabriqués à plusieurs couches, qui sont constitués des couches les plus diverses de béton et de mortier. On connatt également des procédés dans lesquels les différentes couches de béton et de mortier sont déposées les unes au-dessus des autres dans un moule, au cours d'un processus continu, et où ensuite toutes les couches sont durcies par chauffage. Au cours de la fabrication d'éléments de construction de ce genre, de préférence avec un durcissement thermique final, il apparat cependant en général des difficultés, du fait que les divers retraits des différentes couches amenent, au cours de la prise, des fissures dans les couches, ce qui rend nécessaire une nouvelle enduction conteuse. On connaît déjà différents procédés devant empêcher l'apparition de fissures de retrait indésirables. C'est le cas par exemple pour des éléments de mur extérieur à plusieurs couches,avec une couche porteuse de béton lourd puis, par-dessus, une couche isolante de béton à base de copeaux de fois formée d'un mélange de bois imprégné, de ciment et de trass, ainsi qu'avec une couche d'enduit en mortier de chaux et de ciment rapportée sur la couche isolante. Les tensions apparaissant naturellement à l'intérieur des couches au cours de la prise dans ces sortes d'éléments de mur doivent etre relâchées au travers de la couche de béton de copeaux de bois.Alors que dans le béton léger traditionnel, les tensions conduisent à des fissures aux surfaces de séparation, fissures qui se propagent au travers des couches, dans le cas du béton à base de copeaux de bois, où les copeaux sont seulement attachés les uns aux autres par des liaisons ponctuelles, il se produit apparemment une rupture d'un certain nombre de ces liaisons, ce qui se traduit par une suppression des tensions dans la zone des points de fissure . Les fissures doivent, en effet, se produire séparément dans l'assemblage des différents points de contact, mais non pas traverser la couche entière. Gracie à l'utilisation de la couche isolante décrite, il est donc possible de fabriquer un élément de construction utilisable à plusieurs couches. Etant donné que la couche isolante n'est pas résistante aux conditions atmosphériques et à l'humidité, il faut revêtir un élément de mur extérieur d'un enduit de protection résistant aux influences dégradantes des conditions atmosphériques. Il est vrai que dans ces éléments de mur extérieur, le danger de formation de fissures pendant la fabrication est diminué; cependant, à l'état durci, des influences nuisibles de l'environnement car il s'agit d'un corps rigide- peuvent provoquer des fissures dans certaines couches. I1 s'ajoute à cela que les éléments de construction de ce genre sont relativement alourdis pour la couche de béton lourd, ce qui est justement très désavantageux pour l'ouvrage préfabriqué. De plus, on connaît des produits pour enduit qui, pour éviter la formation de fissures, sont mélangés à des fibres organiques ou inorganiques. Outre les fibres, ces produits contiennent une forte proportion de ciment et de chaux comme liant ainsi que des perles en mousse de plastique et des lapillis gonflés servant d'agrégats poreux, ainsi-que des petites additions d'éther de cellulose soluble dans l'eau et de polymère de vinyle pouvant se disperser dans l'eau, lesquelles améliorent la liaison entre les liants et les agrégats, doivent augmenter l'adhérence sur la couche des produits pour enduits et contiennent également des additifs hydrofuges. Des produits d'enduction de ce genre ont en vérité un bon pouvoir d'isolation thermique, mais ils ne présentent à la traction-flexion et à la pression qu'une faible résistance, égale à celle des enduits en mortier de chaux, Pour une couche apte à la construction d'un élément à plusieurs couches, ces produits d'enduction ne sont pas utilisables. Le but de l'invention est de réaliser pour les murs extérieurs de batiments un élément de construction à plusieurs couches qui, du fait de son poids total, est très léger et d'une grande valeur au point de vue physique de la construction, qui se compose au moins d'une couche de base en béton léger d'une faible masse volumique et d'une sous-couche, les dernières couches étant isolantes et devant résister aux efforts mécaniques -que ce soit pendant la construction ou à l'état terminé- et qui se laisse monter économiquement. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que la sous-couche est déformable de façon limitée pour supporter les tensions internes dans les couches voisines de la sous-couche, tensions dues à la technique de construction et aux influences du milieu. On obtient une réalisation avantageuse de l'élément de construction quand la couche de base se compose d'un béton léger-ave-c des matériaux poreux, de prférence de argile expansée et du ciment, et quand la sous couche est formée de la combinaison des composants suivants, en pourcentage du poids total de l'ensemble des composants a) 10 à 15 % de ciment b) 8 à 12 % d'eau c) 18 à 25% d'argile expansée d) 10 à 14 % de gravier caverneux e) 35 à 45 % de sable f) 2 à 6 % de matériaux additionnels. Comme matériaux additionnels, on peut utiliser les composants a à f et éventuellement g à i en pourcentage du poids total de tous les matériaux additionnels: a) 20 à 40 % de polymère (par exemple copolymère de vinyle) en dispersion fine dans l'eau, b) 0,1 à 1 % de produit de gonflement ou d'homogénéisation (par exemple éther de cellulose), c) 0,5 à 3 % de produit hydrofuge (par exemple composé de silicone, stéarate), d) 0,3 à 2 70 de fibres de polymère (par exemple polyacrylonitrile), e) 0,2 à 1 Z de produit antimoussant (par exemple hydrocarbures), f) 2 à 8 % de produit filmogène ou mouillant (par exemple mono ou polyalcool et leurs dérivés), g) 0,1 à 1 % de produit fongicide ou bactéricide (par exemple composés stannoorganiques), h) 0,2 à 1 % de produit passivant (par exemple sels des acides phosphorique et benzoique), i) 40 à 70 % de régulateurs de viscosité (par exemple eau, produit mouillant). Etant donné que la couche de base présente une texture ouverte et fournit par suite une très bonne isolation thermique, il est nécessaire, conformément aux exigences établies, que la sous-couche présente une structure fermée. Pour obtenir ceci et cependant avoir un bon comportement thermique, il est particulièrement avantageux que l'argile expansée de la sous-couche 3 ait une masse volumique de moins de 350 kg/m et une granulométrie de 4 à 8 mm et que le gravier caverneux de la sous-couche ait une masse volumique de moins 3 de 620 kg/m ainsi qu'une granulométrie de 0,1 à 3 nia. Avec la granulométrie indiquée des agrégats poreux en liaison avec le sable et les autres matériaux, la sous-couche parvient, d'après la loi des tassemeno;épais en sphères, à un assemblage fermé et une surface lisse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin unique annexé représentant un joint. Dans le joint représenté, les références 1 et 2 désignent deux portions d'élément de construction qui se composent essentiellement d'une couche de base 3 avec une épaisseur H et d'une sous-couche 4 avec une épaisseur h. Sur sa face opposée à la sous-couche 4, la couche de base 3 est recouverte d'un aggloméré en carton-pl & re 5. De plus la couche de base 3 est entourée sur ses côtés étroits par un cadre réalisé en éléments de profilé 6. Pour des raisons tenant essentiellement à un meilleur aspect et à l'augmentation de la résistance aux intempéries, on a apporté sur la sous-couche de l'élément de construction 1 une peinture usuelle à dispersion de matière plastique servant de couche extérieure. Sur l'élément 2, on voit qu'à la place de la peinture à dispersion 7, on peut utiliser un enduit courant 8 aux résines synthétiques. I1 est essentiel que les couches extérieures 7 et 8 soient perméables à la vapeur d'eau. Pour la constitution, conforme à l'invention, de la sous-couche 4 il n'est pas absolument nécessaire d'ajouter une couche extérieure à la souscouche parce que celle-ci est imperméable aux liquides et cependant perméable à la vapeur d'eau et au gaz carbonique. La couche de base 3 qui présente une composition courante, a une 3 2 masse volumique de 600 kg/m et une résistance à la compression de 30 kg/m Les valeurs relativement basses indiquées pour la résistance à la compression est néanmoins suffisante parce que le cadre réalisé en profilé 6 sert d'élément porteur. Pour la réalisation de la sous-couche 4 conforme à l'invention, on donne ci-après comme exemple un mélange pour béton trouvé particulièrement favorable. Les valeurs données sont des pourcentages en poids par rapport au poids total de la sous-couche. Composition de la sous-couche 4 1. Ciment 13 % 2. Eau 10 % 3. Argile expansée 21 % (granulométrie 4/8 nia : masse volumique = 340 kg/m3) 4. Gravier caverneux L2 % (granulométrie 0,1/3 mm : masse volumique : 610 kg/m 5. Sable 41 Z0 6 Mat(ritut additiunels 3 XX Les matériaux additionnels indiqués à la rubrique 6 comprennent les composants suivants en pourcentage de poids par rapport au poids total de tous les matériaux additionnels 1. Dispersion de matière plastique (composants solides) 28 % 2. Epaississant 0,3 % 3. Produit hydrofuge 1 X 4. Fibres de polymères 0,7 % 5. Antimoussant 0,6 % 6. Produit filmogène 4 % 7. Fongicide 0,2 % 8.Passivant 0,5 % 9. Eau 64,7 % Dans l'exemple développé ci-dessus, la dispersion de matière plastique dans l'eau comporte des polymères de vinyle finement divisés qui contribuent à l'amélioration des valeurs de l'adhérence et de la résistance interne de la sous-couche. Gracie à cet additif, on obtient de plus un mélange de béton léger plastique et homogène, qui se laisse mieux travailler et qui est stable en phase liquide. De plus, cela augmente les capacités d'allongement de la sous-couche. Comme épaississant, on utilise l'éther de cellulose grace auquel le mélange de béton atteint ses propriétés rhéologiques optimales. Comme produit hydrofuge, on se sert de résines de silicone qui donnent à la sous-couche la stabilité à l'eau indispensable. Les fibres synthétiques du mélange se composent de polyacrylonitrile et ont différentes longueurs de 0,1 à 6 ma, de préférence 2 nnn, et une épaisseur de 0,04 à 0,1 ma. L'augmentation de la résistance à la traction n'est que peu augmentée par ces fibres, mais la prise est accélérée et le danger de fissures est amoindri. Comme antimoussant, on se sert d'un hydrocarbure benzénique qui diminue le volume des bulles d'air. Le produit filmogène ajouté, un dérivé du glycol, améliore l'homogénéisation du mélange et accélère le processus de prise. Comme fongicide, on utilise des composés organostanniques qui permettent la conservation de la sous-couche. Enfin, comme produits passivants, on ajoute des sels de l'acide benzoïque pour améliorer le mouillage des couches limitrophes. La sous-couche 4 réalisée avec les mélanges ci-dessus a une conductibilité thermique de X = 0,32 kcal/m/h/oC et une résistance à la 2 2 traction-flexion après 7 jours de 15 kg/cm et après 28 jours de 18 kg/cm 2 La résistance à la pression atteint après 7 jours environ 75 kg/cm et après 2 28 jours 90 kg/cm . Ces valeurs montrent qu'une sous-couche 4 réalisée de cette façon correspond aux normes établies. Le procédé de fabrication des éléments de construction conforme à l'invention se déroule comme suit D'abord un bati formé des profilés 6 est déposé dans un moule en forme de caisse, ouvert en haut, dont le fond et les parois peuvent ventre chauffés et aussitôt après la couche de base 3 y est déposée et la souscouche 4 est étalée automatiquement sur la couche précédente encore humide. I1 est avantageux que les couches 3 et 4 soient amenées déjà chaudes dans le moule, aux environs de 60 à 700C, et ensuite durcies, le moule étant chauffé éventuellement aux environs de 60 à 70"C. En cas de fabrication en série, les différents moules sont déposés les uns sur les autres de façon qu'à chaque fois le fond chauffé du moule supérieur recouvre le moule inférieur et que la couche supérieure du moulue inférieur soit réchauffée. Après le durcissage intervient éventuellement un ravallement extérieur au cours duquel la chaleur emmagasinée dans les couches est utilisée avantageusement pour la formation rapide d'une pellicule de la couche extérieure. Des essais ont montré qu'il était avantageux que le rapport entre les épaisseurs H et h de la couche de base 3 et de la sous-couche 4 atteigne 4:1, le rapport des épaisseurs pouvant aussi se trouver dans un domaine compris entre 3:1 et 6:1. Les avantages obtenus avec l'invention consistent notamment en ce quton a réalisé un élément de mur extérieur d'une haute valeur en ce qui concerne la physique de la construction, qui peut étre construit économiquement en série, du fait de son élaboration en plusieurs couches et de la composition de ses couches, et qui peut etre intégré dans un projet sans qu'on ait à craindre de formations de fissures, surtout dans la zone périphérique des différentes couches.C'est grâce en particulier à la composition trouvée pour la sous-couche qu'il est devenu possible d'utiliser comme couche de base un béton léger d'une faible masse volumique, d'une haute isolation thermique et d'une résistance relativement faible, parce que la sous-couche constitue une couche de protection qui d'une part est perméable à la vapeur d'eau et au gaz carbonique et d'autre part étanche aux liquides et qui présente une résistance sensiblement plus élevée que la couche de base, si bien que les avantages de la couche de base peuvent autre entièrement utilisés. Par ailleurs, la souscouche est inaltérable par les produits chimiques, résistante à l'attaque des champignons et aux insectes ainsi qu'aux influences mécaniques extérieures. L'avantage le plus important de la sous-couche composée conformément à l'invention tient au fait que la sous-couche reste déformable d'une façon liaitée pendant et après la prise, donc présente un comportement plasto élastique grace auquel les tensions internes dues à la construction et aux influences extérieures sont relâchées dans les couches limitrophes de la sous-. couche, ce qui empêche l'apparition de la moindre fissure. De ce fait également l'élément de construction reste stable en cours de stockage et de transport. Les essais de résistance au gel et au dégel réalisés, avec les éléments de mur extérieur conformes à l'invention, dans une chambre climatique pour des variations de température entre +70 et -400C, ont mis en évidence leurs propriétés avantageuses. De plus la sous-couche possède une texture fermée avec une surface extérieure lisse malgré sa structure poreuse améliorant l'isolation thermique, si bien qu'une enduction préalable ou un traitement analogue n'est pas nécessaire avant le revêtement de la couche extérieure. Du fait des surfaces lisses et étanches de la composition, conforme à l'invention, de la sous-couche, une couche extérieure peut aussi sous certaines conditions entre abandonnée. On pourrait imaginer que dans ce cas la sous-couche soit notamment colorée; il est également possible d'appliquer cette sous-couche comme couche de protection sur d'autres supports que ceux présentés ici. Enfin on obtient, dans l'autre domaine qui est celui des joints, des surfaces internes lisses permettant d'insérer des profilés d'étanchéité. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'hotmne de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'étire décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de construction préfabriqué à plusieurs couches, notamment élément de mur extérieur pour des bâtiments à construire en préfabriqué, avec une couche de base en béton, recouverte d'une sous-couche en béton léger à base de liants hydrauliques, d'agrégats poreux et de matériaux additionnels, et avec une couche extérieure rapportée sur la sous-couche, telle qu'unie couche de peinture ou d'enduit, caractérisé en ce que la souscouche est déformable de façon limitée pour supporter les tensions internes dans les couches voisines de la sous-couche, tensions dues à la technique de construction et aux influences du milieu. 2. Element de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de base se compose d'un béton léger avec des matériaux ayant la porosité d'éléments en vrac, de préférence de l'argile expansée et du ciment. 3. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la sous-couche est formée de la combinaison des composants suivants, en pourcentage du poids total de l'ensemble des composants a) 10 à 15 % de ciment b) 8 à 12 % d'eau c) 18 à 25 % d'argile expansée d) 10 à 14 Z de gravier caverneux e) 35 à 45 % de sable f) 2 à 6 7 de matériaux additionnels 4. Elément de construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que argile expansée de la sous-couche a une masse volumique de moins 3 de 350 kg/m et une granulométrie de 4 à 8 mm et que le gravier caverneux 3 de la sous-couche a une masse volumique de moins de 620 kg/m ainsi qu'une granulométrie de 0,1 à 3 mm. 5. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme matériaux additionnels de la sous-couche les composants a à f et éventuellement g à i en pourcentage du poids total de tous les matériaux additlionnels a) 20 à 40 % de polymère (par exemple copolymère de vinyle) en dispersion fine dans l'eau, b) 0,1 à 1 % de produit de gonflement ou d'homogénéisation (par exemple, éther de cellulose), c) 0,5 à 3 % de produit hydrofuge (par exemple composé de silicone, stéarate) d) 0,3 à 2 % de fibres de polymère (par exemple polyacrylonitrile), e) 0,2 à 1 % de produit antimoussnt(par exemple hydrocarbures), f) 2 à 8 % de produit filmogène ou mouillant (par exemple mono ou polyalcool et leurs dérivés), g) 0,1 à 1 % de produit fongicide ou bactéricide (par exemple composés stannoorganiques), h) 0,2 à 1 % de produit passivant (par exemple sels des acides phosphorique et benzoïque ), i) 40 à 70 % de régulateurs de viscosité (par exemple eau, produit mouillant). 6. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre les épaisseurs H et h de la couche de base et de la sous-couche atteigne 4:1 à 6:1, de préférence 4:1. 7. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche principale est recouverte d'une plaque en aggloméré carton-platre sur sa face opposée à la sous-couche. 8. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche de base est entourée sur ses cOtés étroits par un cadre en éléments de profilé. 9. Procédé de fabrication d'un élément de construction à plusieurs couches selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, dans un moule en forme de caisse contenant un cadre, on dépose d'abord la couche de base et aussitôt après la sous-couche, les couches étant encore humides, et qu'ensuite toutes les couches sont durcies par chauffage. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de base et la sous-couche sont amenées chaudes dans le moule. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la couche extérieure est appliquée sur la sous-couche après obtention d'un durcissement des couches à la chaleur.