Brevet FR2205494A1 — publié le 19740531

L'invention concerne un procédé de fabrication d'éléments de construction en forme de plaques ou de panneaux, dénommés panneaux de construction ou carreaux de revêtement mural, à partir de liants hydrauliques, en particulier de plâtre ou de ciment Portland. Des plaques de platre de types variés et, dans une certaine mesure, des plaques de ciment Portland, sont utilisées très couramment dans l'industrie du ciment comme matériau de revêtement et d'habillage de murs intérieurs et de plafonds Les procédés classiques de fabrication de plaques de platre et de ciment de ce genre consistent à mélanger de l'eau et le liant hydraulique, qui peut être du gypse calciné ou en morceaux ou encore du ciment Portland, en une suspension de consistance appropriée, qui est façonnée en une couche uniforme par coulée ou par un autre moyen quelconque, généralement entre deux nappes de papier de recouvrement, couche qu'on laisse ensuite durcir et sécher.Pour améliorer les propriétés dtisolation acoustique et thermique des plaques, il est connu également de l'hoimne du métier de leur conférer une certaine porosité par addition d'un agent émulsifiant à la suspension de gypse ou de ciment. Il est connu de plus d'accroitre la résistance mécanique des plaques par une addition, à la suspension de gypse ou de ciment, d'un matériau fibreux, par exemple de fibres de verre ou de matières plastiques et de rés i- nes synthétiques, notamment de résines à base d'urée. On peut utiliser aussi d'autres additions, telles que des accélérateurs et des ralentisseurs, pour influencer la prise et le durcissement du liant hydraulique. Ces procédés classiques de fabrication de panneaux de construction à partir de liants hydrauliques sont affectés d'un grave inconvénient, a savoir nécessiter l'utilisation d'une quantité d'eau de beaucoup supérieure à celle qui correspond à la proportion stoechiométrique pour atteindre une consistance appropriée de la suspension aqueuse du liant hydraulique. Lorsqu'on met en oeuvre de cette manière du gypse, on n'aurait besoin théoriquement que d'environ 18 % d' eau,rapportée au poids de gypse, alors qu'on utilise en pratique, dans le procédé classique de fabrication de plaques de platre, plus de 70 % d'eau,rapportée au poids de gypse.Ce gros excédent d'eau retarde considérablement le durcissement ou la prise, et le séchage des plaques, en raison de l'obligation d'évaporer de grandes quantités excédentaires d'eau, et influence en outre défavorablement les propriétés des plaques, en particulier leur résistance mécanique. Si l'on additionne à la suspension aqueuse de liant hydraulique un materiau fibreux, il et d'autre part difficile d'en introduire une quan tité suffisante et souhaitable dans la suspension, car une proportion trop grande de matériau fibreux porte préjudice à la consistance de la suspension et à sa faculté d'élaboration. On peut y remédier naturellement par une addition d'eau supplémentaire, mais les difficultés précitées créées par l'eau en excédent deviennent alors encore plus graves.Pour obtenir la porosité désirée des plaques fabriquées, le moussage de la suspension, dont il a été parlé plus haut, est également indispensable. On sait d'ailleurs qu'une suspension de ciment classique et, plus encore, une suspension de plâtre classique, est très collante et adhère facilement aux récipients, appareils et autres outillages utilisés pour la préparation et le travail de la suspension, qui doivent être de ce fait rapidement et souvent nettoyés pour éviter la formation de croûtes dures. La présente invention a donc pour but principal de fournir, pour la fabrication de panneaux de construction à partir de liants hydrauliques, en particulier de platre ou de ciment Portland, un procédé amélioré exempt des inconvénients sus-mentionnés qui affectent les procédés de fabrication conventionnels. Le procédé selon l'invention est caractérisé en premier lieu en ce qu'on mélange un liant hydraulique pulvérulent, de préférence du gypse calciné ou en morceaux ou du ciment Portland, et de l'eau en un état sensiblement sec, le liant étant refroidi à cet effet à une température inférieure au point de fusion de l'eau et l'eau se trouvant en un état gelé sous la forme de glace fragmentée ou de neige, et en ce que le mélange des constituants obtenu, encore froid et à peu près sec, est étalé en une couche d'épaisseur sensiblement uniforme, qui est amenée par compression à la presse à l'épaisseur et à la densité voulues, et qu'on laisse ensuite durcir et sécher à une ten pérature supérieure au point de fusion de l'eau. Du fait que le liant et l'eau sont mélangés avec les constituants en un état solide sensiblement sec et que les opérations suivantes et l'élaboration du mélange des constituants à la forme souhaitée sont effectuées pareillement avec un mélange à l'état solide et sensiblement sec, on peut utiliser une quantité d'eau, rapportée à la quantité de liant, notablement plus faible que dans les procédés de fabrication classiques dans lesquels le liant est mélangé à de l'eau liquide en une suspension aqueuse. Selon le procédé de l'invention, on peut par conséquent mettre en oeuvre avantageusement de 20 à 50 % en poids d'eau sous la forme de neige ou de glace fragmentée, rapportes à t la quantité de liant hydraulique.De cette manière, la prise, Le durcissement et le séchage des plaques 3 près la compression sont consi dêrablement accélérés et la résistance mécanique des plaques obtenues est en même temps améliorée. La durée de la compression est choisie de préférence assez courte pour qu'il ne se produise pas de réaction de prise sensible du liant pendant la compression. La réaction de prise a donc lieu pour la plus grande partie après la compression. En dirigeant l'étage de compression, on peut faire varier entre de larges limites la densité (porosité) et la résistance mécanique des plaques fabriquées. Si la compression est effectuée de façon que la glace ou les cristaux de neige ne fondent pas dans le mélange des constituants pendant la compression, leur fusion se produira au cours du dégel suivant la compression, ainsi que lors du durcissement et du séchage, opérations pendant lesquelles l'eau sera fixée par le liant hydraulique et vaporisée en laissant subsister dans la plaque des cavirés dont le nombre et la grosseur dépendent de la quantité de glace et des dimensions des particules de glace dans le mélange de constituants. La plaque ainsi fabriquée atteint la structure poreuse désiree. Dans le cas où la compression entre des surfaces de pressage est effectuée à une température supérieure au point de fusion de 1' eau, la glace fond dans le mélange des constituants comprimés au voisinage des surfaces de pressage pendant la compression, de sorte que la plaque fabriquée présente des couches superficielles denses, de part et d'autre d'un coeur poreux. Ces couches superficielles denses confèrent à la plaque une résistance élevée aux chocs et à la traction par flexion et protègent simultanément le coeur intérieur poreux de l'eau et de l'humidité. Par un changement sélectif de la durée de compression et de la température des surfaces de pressage, on peut faire varier l'épaiseur de la couche superficielle dense des plaques obtenues. Il va de soi qu'on peut, si besoin, effectuer la compression sous un chauffage des surfaces de pressage et pendant un laps de temps tels que la glace fonde pratiquement en totalité pendant la compression dans le mélange des constituants, de sorte que la plaque obtenue possède une densité élevée sur toute son épaisseur. On peut influencer aussi la densité de la plaque en faisant varier la pression appliquée lors de la compression. La température des plaques comprimées, de même que la durée et la pression de la compression, peuvent être réglées entre de larges limites en fonction du résultat recherché La pression de compression peut être comprise par exemple entre 1 et 50 kp/cm2, la durée de compression entre I et 300 sec. et la température des plaques comprimées entre 20 et l000C.De façon générale, de longues durées de compression et des températures de compression élevées conduisent à des surfaces externes denses des plaques fabriquées, tandis qu'une courte durée de compression et de faibles températures de compression conduisent à des couches superficielles minces.Avec une forte pression de compression on obtient une plaque de densité plus élevée qu'avec une pression de compression plus basse. Du fait que Le liant hydraulique et l'eau sont mélangés entre eux à froid et à sec, il n'y a aucune difficulté à disperser uniformément dans le mélange des constituants des quantités même relativement grandes d'un matériau fibreux lorsqu'on veut obtenir des plaques renforcées de fibres. Il est avantageux dans ce cas de mélanger d'abord le liant et le matériau fibreux, puis de refroidir ce mélange à une températureinférieure au point de fusion de lleau et de le mélanger ensuite à la glace fragmentée ou à la neige. Pour fabriquer des plaques renforcées de fibres par le procédé de l'invention, on utilise de préférence une quantité de 1 à 5 % en poids de matériau fibreux, rapportée à la quantité de liant hydraulique.Des matériaux fibreux appropriés sont, par exemple, des fibres de verre lorsque le liant est du gypse, et des fibres d'acier ou de matière plastique lorsque le liant est du ciment. Si l'on désire améliorer la résistance mécanique et la stabilité à l'eau des plaques fabriquées par une addition de matières plastiques ou de résines synthétiques, on peut procéder à cette addition, soit en mélangeant la matière plastique ou la résine sous forme pulvérulente au liant hydraulique, soit en dissolvant la matière plastique ou la résine dans l'eau avant que celle-ci ne soit congelée en glace ou en neige. De la même manière, on peut ajouter d'autres additifs connus pour plaques de platre et de ciment, tels que des accélérateurs et des ralentisseurs par exemple. Lorsque le liant utilisé est du ciment de Portland, on additionne au mélange des constituants une quantité appropriée de sable. Le mélange de constituants mis en oeuvre suivant la procédé de l'invention peut contenir en principe tous les divers composants utilisés couramment pour la fabrication de plaques de plâtre et de ciment, la différence essentielle et importante résidant en ce que, dans le procédé selon l'invention, les constituants sont mélangés à l'état solide et sensiblement sec à une température inférieure au point de fusion de l'eau et donc à de l'eau à l'état gelé sous la forme de glace fragmentée ou de neige, ce qui permet d'utiliser beaucoup moins d'eau que jusqu'a présent. Le mélange de la glace fragmentée ou de la neige aux autres constituants refroidis à une température inférieure au point de fusion de l'eau peut être effectué, soit dans une ambiance froide, par exemple dans une chambre réfrigérée, soit par admission au mélange d'un fluide réfrigérant qui refroidit le mélange sans y être inclus, par exemple de neige carbonique ou d'un gaz liquéfié, notamment d'azote ou d'air liquide. Pour modifier à la demande les propriétés des plaques fabriquées, on peut additionner également, au mélange des constituants, un produit de charge, par exemple constitué par de l'argile gonflante en particules de grosseur comprise entre 1 et 10 mm. selon l'épaisseur des plaques fabriquées. Cette addition est particulièrement favorable pour des plaques terminées relativement épaisses et destinées à former des éléments de murs par exemple. Des barres ou des réseaux d' armature peuvent être pareillement enrobés dans la couche du mélange refroidi des constituants avant sa compression. Avant d'être réuni au mélange des constituants, le produit de charge, de même que le matériau de renforcement, peut être refroidi à une température inférieure au point de fusion de l'eau, ou, en variante, posséder une température supérieure au point de fusion de l'eau. Dans ce dernier cas, la glace contenue dans le mélange des constituants entrera partiellement en fusion au voisinage immédiat du produit de charge ou du matériau de renforcement de sorte que, pendant la compression ultérieure, on obtient un matériau plus dense au voisinage immédiat du produit de charge ou du matériau de renforcement, ce qui conduit à un ancrage plus énergique du produit de charge ou du matériau de renforcement dans la plaque. La compression formant l'un des étages du procédé de l'invention peut être effectuée à l'aide de presses de n'importe quel type usuel. On utilisera de préférence des presses du type employé à l'heure actuelle pour la fabrication de panneaux de fibres de bois ou de copeaux comprimés. Exemples L'invention va être décrite ci-après en référence à quelques exemples de fabrication de plaques de platre d'environ 10 mm. d'épaisseur. Dans tous ces exemples, la couche initiale du mélange refroidi de constituants possédait avant la compression une épaisseur de l'ordrede 3 à 4 cm. La longueur des fibres de verre utilisées était de 5 à 15 mm. et la grosseur des particules de l'argile gonflante additionnée de 1 à 3 mn. environ, La grosseur des particuLes de la glace fragmentée était comprise entre 0,1 et 1 mm.Le tableau suivant indique la composition du mélange des constituants, les conditions de la compression et les propriétés de la plaque fabriquée pour chaque exemple. Mélange de constituants Conditions de pression Propriétés Exem- Gypse Glace Glace Résine Fibres Argile Pression durée temp C densité Résis- Résistanple % en pure avec 15% d'urée de verre gonflan- tance ce aux poids % en de résine % en % en te kp/cm Sec. (env.) g/cm à la chocs poids d'urée poids poids % en traction kp. cm/ % en poide poids flexion cm kp/cm 1 100 35 3 1,5 10 10 100 oa 1 oa 70 2 100 40 1,5 10 1 20 1,05 64,4 4,6 3 100 40 3 10 120 20 1,5 145 14,6 4 100 40 1,5 1 90 20 1,16 85 9,4 5 100 40 3 1 240 20 1,21 103 12 6 100 30 3 70 10 150 20 1,19 53 7 100 38 3 33 10 300 40 1,19 61 Pour fabriquer par le procédé selon l'invention des panneaux ou des plaques de ciment renforcés de fibres, on peut utiliser, par exemple, un mélange formé des constituants ci-après ciment Portland : 100 parties en poids sable (granulométrie des particules glace fragmentée : 30 parties en poids fibres d'acier (diamètre 0,1 à 0,3 mm, longueur 5 à 25 oem : 1 à 5 % en volume. Pour réduire le poids d'un tel panneau de ciment renforce de fibres, ainsi que pour en améliorer la faculté de mise en oeuvre, par exemple par clouage, on peut additionner, au mélange des constituants, une charge d'argile gonflante et utiliser dans ce cas un mélange de constituants possédant la composition suivante ciment Portland : 100 parties en poids sable (granulométrie des particules charge d'argile gonflante : 30 à 70 parties en poids glace fragmentée : 30 à 35 parties en poids fibres d'acier : 1 à 4 % en volume. Plaques d'isolation lamifiées ou composites Pour améliorer encore davantage les propriétés d'isolation acoustique et thermique de plaques de plâtre et de ciment fabriquées conformément à l'invention, il s'est avéré favorable de réunir en une plaque de construction lamifiée la plaque de platre ou de ciment à une plaque ou une couche d'un matériau isolant. Une telle plaque de construction lamifiée peut être formée, par exemple, d'une plaque de plâtre ou de ciment fabriquée selon l'invention, fixée à une plaque ou une couche d'un matériau isolant, ou encore se composer de deux plaques de plâtre ou de ciment, fabriquées conformément à l'invention et réunies à une couche ou une plaque centrale intermédiaire d'un ma tériau isolant.Des matériaux isolants convenant à cet effet sont des panneaux poreux de fibres de bois, des panneaux de laine de verre, des panneaux de laine de scorie, des panneaux de laine de roche, des panneaux de matière plastique expansée ou alvéolaire, ou produits analogues. Pour fabriquer des plaques de plâtre ou de ciment en application du procédé de l'invention, on peut effectuer l'association de la plaque de plâtre ou de ciment et d'un panneau ou d'une plaque du matériau isolant en même temps que la fabricatinn de la plaque de plâtre ou de ciment, de manière à obtenir comme produit final une plaque stratifiée. Ce but peut être atteint par deux voies différentes : si le matériau isolant possède une résistance à la pression suffisante, par exem ple est constitué par un panneau poreux de fibres de bois, et est donc à même de supporter sans déformation la compression appliquée à l'étage de compression du procédé selon l'invention, on peut disposer la plaque ou le panneau du matériau isolant avec la couche du mélange de constituants froid utilise pour la plaque de plâtre ou de ciment, puis comprimer ensemble le panneau isolant et la couche du mélange des constituants conforme à l'invention. La compression, suivie de la prise, du durcissement et du séchage de la couche comprimée formée du mélange des constituants, conduit à une liaison énergique entre le panneau isolant et la plaque de plâtre ou de ciment.Si l'on cherche à obtenir une liaison encore plus énergique du produit composite, on peut enduire le panneau isolant, avant sa réunion au mélange des constituants, d'un adhésif approprié, par exemple à base de résine synthétique, notamment d'un adhésif de résine d'urée, d'un adhésif de chlorure polyvinylique, d'un adhésif d'acétate polyvinylique, d'un adhésif de résine époxy, ou encore d'une suspension aqueuse du liant hydraulique. Dans le cas contraire où le matériau isolant est de nature telle qu'il ne peut pas être soumis à la pression appliquée à l'étage de compression du procédé selon l'invention, par exemple s'il s'agit d' une matière plastique expansée ou alvéolaire, de laine de verre, de laine de scorie, de laine de roche ou matériaux analogues, on peut appliquer un procédé différent. Dans ce procédé, Z couche comprimée du mélange de constituants utilisé pour la plaque de plâtre ou de ciment, est réunie, aussitôt après la compression, à une plaque ou à un panneau du matériau isolant avec une couche intermédiaire ou un revé- tement d'un adhésif convenable, par exemple à base de résine synthétique, ou d'une suspension aqueuse du liant hydraulique. Pendant la prise ultérieure, le durcissement et le séchage de la plaque de plâ- tre ou de ciment, celle-ci est liée énergiquement à la plaque ou au panneau d'isolation, de sorte que l'on obtient la plaque composite désirée D'autres formes de réalisation entrent dans le cadre de l'invention. - REVENDICATIONS 1. Procédé de fab'rication de panneaux de construction à partir d'un liant hydraulique, caractérisé en ce qu'on mélange un liant hydraulique pulvérulent et de l'eau dans un état sensiblement sec, le liant étant refroidi à cet effet à une température inférieure au point de fusion de l'eau et l'eau se trouvant gelée, sous la forme de glace fragmentée ou de neige, et en ce que le mélange des constituants obtenu, froid et à peu près sec, est étalé en une couche d'épaisseur sensiblement uniforme, qui est amenée par compression à la presse à une épaisseur prédéterminée et qu'on laisse durcir et sécher à une température supérieure au point de fusion de l'eau. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on interrompt la compression avant que ne se soit produite une fraction notable de la réaction de prise du liant hydraulique. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue la compression pendan ne durée et à une température telles que l'eau gelée dans le mélange des constituants fond pendant la compression à travers la plus grande partie de l'épaisseur de la couche, en vue de l'obtention d'un panneau de construction possédant une densité élevée sur toute son épaisseur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue la compression pendant une durée et à une température telles que l'eau gelée dans le mélange des constituants ne fond pendant la compression qu'au voisinage immédiat des surfaces de la couche, mais reste gelée dans la partie centrale de la couche, en vue de l'obtention d'un panneau comprenant un coeur poreux et des couches superficielles plus denses. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la compression est effectuée à la température ambiante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la compression est effectuée entre des surfaces de pressage chauffées. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on ajoute un matériau fibreux au mélange des constituants. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on mélange d'abord le matériau fibreux au liant hydraulique, on refroidit le mélange obtenu à une température inférieure au point de fusion de l'eau et on le mélange ensuite à l'eau gelée. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange des constituants des matières plastiques ou des résines synthétiques. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on dissout les matières plastiques ou les résines synthétiques dans 1' eau avant de faire passer celle-ci à l'état gelé. ll. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange des constituants contient 100 parties en poids du liant hydraulique et de 20 à 50 parties en poids d'eau à l'état gelé. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le liant hydraulique est du plâtre. 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le liant hydraulique est du ciment Portland et en ce que le mélange des constituants contient également du sable. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'avant la compression la couche du mélange des constituants est réunie à un panneau d'un matériau isolant, l'ensemble ainsi obtenu étant ensuite comprimé. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la couche comprimée du mélange des constituants est réunie à un panneau du matériau isolant, après la compression, mais avant son durcissement. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé en ce qu'on interpose une couche d'un adhésif entre le panneau de matériau isolant et la couche du mélange des constituants.