Brevet FR2267430A1 — publié le 19751107

La présente invention se rapporte à un élément de construction préfabriqué ayant la forme d'un panneau dont la hauteur correspond de prdférence à la hauteur d'un étage, et qui comporte au moins un canal s'étendant sur toute sa hauteur et est capable de recevoir une matière de remplissage ou un liant ou asglomérantv Linventlon porte aussi sur un procédé de fabrication de murs à l'aide de tels élé- ments préfabriqués. L'emploi d'éléments de construction préfabriques a récemment pris de plus en plus d'importance pour les modes de construction modernes. Pour économiser du temps et de l'argent, on s'efforce de fabriquer des éléments de construction dJune taille toujours croissante et de les assembler ensuite sur le chantier, en un minimum de temps. Pour les murs portants, on emploie, par exemple, des éléments de construction préfabriqués en béton lourd. Xais à cause de leur poids important, l'emploi de ces éléments préfabriqués est toujours resté limité à la construction de très grands immeubles où 11 emploi des grues d d'une puissance correspondante est rentable. Or un mur préfabriqué en béton lourd, par exemple, dXune taille de 4 n x 2,5 m x 0,3 m pèse environ 7,5 t. Un autre inconvénient des éléments préfabriqués en béton lourd réside dans leur faible capacité dtisole- ment thermique.Et pour le transport des éléments préfabriqués au chantier, on ne peut pas non plus dépasser un certain poids, si bien qu'il est souhaitable de fabriquer des éléments de construction en un matériau plus léger pour pouvoir leur donner les dimensions souhaitées. Pour assembler les éléments préfabriqués, on réalise les joints sous forme de joints de dilatation afin d'assurer ltigalisa- tion nécessaire des longueurs. Ces joints peuvent autre bouchés avec un mastic élastique, avec des bandes de garnitures ou d'autres organes ou matériaux analogues. MwZLgré ces joints de dilatation, les tensions internes provoquent toujours des fissures dans les murs et non seulement ces fissures sont inesthétiques mais encore elles exercent une influence négative sur la résistance des murs. Comme les murs de ce genre sont en général crépis, les fissures du béton et les mouvements de compensation le long des joints de dilation se manifestent par des fentes dans ltenduit des surfaces du mur. La présente invention a donc pour objet de réaliser des élé ments de construction préfabriqués en forme de panneaux du type décrit au préambule, qui possèdent au moins la même résistance à la compression que la maçonnerie en brique et présentent en même temps de bonnes qualités d'isolement thermique, des surfaces apparentes lisses, etc. Un autre objet de la présente invention est la réalisation d'un procédé de construction de murs d'une longueur quelconque sans joints de dilatation. L'élément de construction préfabriqué conforme à l'invention est caractérisé en ce qutil est réalisé sous forme d'un élément de mur consistant en un béton léger, fabriqué en utilisant des matériaux expansés, cet élément étant portant même sans remplissage du canal ou des canaux qu'il comporte. Dans une forme plus évoluée de l'invention, il est prévu que l'élément de mur consiste en un béton léger, préparé en utilisant du polystyrène expansé. Grâce à l'emploi de béton léger, les éléments de mur portants conformes à l'invention présentent un poids correspondant approxima- tivement à un quart du poids d'éléments de construction analogues en béton lourd, et en outre leur résistance à la compression est suffisante. I1 est évidemment possible de fabriquer des éléments de mur conformes à l'invention en diverses dimensions, de sorte fusils peuvent servir à l'assemblage de murs portants de diverses longueurs. Par suite du faible poids de ces éléments, il est possible de préfabriquer des murs entiers d'une longueur ou d'une largeur correspondant à celles d'une pièce d'habitation. Le poids d'un tel mur préfabriqué avec les dimensions quton vient de citer est réduit à environ 1,8 à 1,9 t, si bien que le transport et l'assemblage de ces éléments sont possibles de manière relativement simple L'écart entre les canaux mesure par exemple 5 centimètres et selon les contraintes que les murs devront supporter par la suite, aucun de ces canaux, ou un seul au plus, est rempli de liant, par exemple de béton lourd, ou plusieurs des canaux le sont. Naturellement, la section des canaux peut être choisie arbitrairement, soit ronde avec un diamètre d'environ 15 cm, soit carrée ou rectangulaire. I1 est, bien sflr, aussi possible d'armer le béton lourd servant au remplissage des canaux. Dans une autre forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu que le ou les canaux des éléments de mur soi(en)t dis pose(s) asymétriquement par rapport au plan de symétrie de llélé- ment, parallèle à ses surfaces extérieures. Cette forme de réalisation se preste par excellence à la construction de murs extérieurs. On dresse les éléments de murs sur le chantier, de sorte que l'écart entre les canaux et la face de l'e- lément est plus grand du cEté extérieur que du coté intérieur, de manière qu'on obtienne une isolation thermique améliorée par la couche de béton léger plus épaisse du caté extérieur. Selon l'invention, on prévoit aussi de préférence que l'élément de mur présente, au moins à 1 lune de ses surfaces servant d' ap- pui, un tablier qui déborde de sa hauteur Ce tablier faisant saillie au-delà du haut de l'élément de mur fait fonction de coffrage latéral pour le plafond et empêche en même temps la formation de voies de passage permettant la pénétration du froid entre les éléments de mur superposés des différents étages. Dans une autre forme de réalisation, au moins l'un des canaux est réalisé sous forme d'une rainure longitudinale creusée dans le chant de l'élément adjacent à l'élément voisin. Ces rainures longitudinales des deux éléments préfabriqués voisins peuvent également être remplies debéton lourd. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce quion fabrique d'abord des éléments de construction extensibles grâce à leur module d1e7asticité bas - inférieur à 5000 et de préférence de 4000 kplcm2 - et qu'on active, simultanément ou en une opération suivante, la capacité d'accrochage des chants verticaux des éléments préfabriqués, ctest-u-dire les surfaces adjacentes aux éléments voisins, et qu'on relie les éléments ensuite par un joint résistant à la traction - éventuellement après leur stockage - en introduisant un liant ou agglomérant entre eux. Les termes "activer la capacité d'accrochageJ' signifient qutcn prépare les surfaces latérales des éléments de telle façon qu'on obtienne une adhérence suffisante entre elles et le liant. Jusqu'ici on s'est efforcé, pour la fabrication d1éléments de construction préfabriqués en béton léger, dwobtenir pour les éléments préfabriqués une résistance aussi élevée que possible à la compression en y introduisant des matières de charge, ce qui augmentait évidemment leur densité, et par ailleurs leur module d'élasticité était relativement élevé, se montant tout au moins à 8000 kp/cm2.Or, il a été surprenant de trouver qu'en réduisant la quantité de charge minérale, par exemple la quantité de sable fin, on obtient une résistance suffisante, si bien qu'on peut employer sans plus les éléments préfabriqués en béton léger produits de cette manière pour la construction de pavillons ou d'autres bâtiments analogues. On peut par exemple produire selon l'invention des éléments préfabriqués en béton léger en employant du polystyrène expansé, qui répondent aux exigences formulées ci-dessus, en y incorporant 1100 1 de particules de polystyrène expansé 340 kg de ciment Portland 275 40 kg de sable fin d'une grosseur de grain de O à 0,5 mm 130 1 d'eau 0,135 kg d'adhésif et 0,365 kg de durcisseur les éléments de construction préfabriqués en béton léger de ce genre présentent après un stockage d'environ 90 jours et pour une densité de 500 kg/m3 une résistance à la compression de 15 kg/cm2 et ils prés entent en outre les caractéristiques suivantes 30 ffi environ de la valeur du retrait initial 0,55 mm/m module d'élasticité 4000 kg/cm2 résistance à la traction 2 ks/cm2 capacité de fluage 0,4 mm/m La capacité de fluage de tels éléments de construction préfabriqués peut cependant aller jusqu'à 2 mm/m. La consolidation des éléments préfabriqués peut aussi-être obtenue par un durcissement connu à la vapeur, en remplacement du stockage, et ils présentent alors les mêmes caractéristiques. Si les éléments préfabriqués présentent à leur chant latéral une rainure longitudinale, on peut en juxtaposer deux de sorte que le liant ne soit introduit que dans le canal délimité par les rainures longitudinales, ce qui rend inutile de prévoir un coffrage pour le joint. L'activation de la capacité d'accrochage est obtenue de préférence en rendant rugueux les chants latéraux des éléments voisins. Naturellement, l'activation de la capacité d1accrochage n'est pas limitée à cette méthode de rendre rugueuses les surfaces latérales des éléments. Selon l'invention, on peut tout aussi bien appliquer, sur les surfaces latérales, une couche d'un adhésif approprié. les couches susceptibles d'être appliquées sur les éléments de cons truction fralchement moulés mais qui ne perdent pas leurs propriétés adhésives par le stockage, ou celles dont les propriétés sont réactivées par le contact avec l'agglomérant utilisé pour l'assemblage des éléments de construction, se pretent le mieux à cet effet. Une autre forme de réalisation du procédé selon l'invention est caractérisée par ltemploi d'un liant ayant un module d'élasticité sensiblement plus élevé que celui de l'élément. Le béton lourd se prote particulièrement bien à cet emploi, et naturellement on peut aussi l'armer. Un autre avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que le remplissage des canaux avec du béton lourd renforce aussi les éléments de construction préfabriqués.Lorsqu'on emploie par exemple des éléments préfabriqués présentant la hauteur correspondant à un étage et une longueur d'un mètre, on forme par le remplissage des rainures longitudinales avec du béton lourd des colonnes de béton disposées à des intervalles de 1 m, ce qui augmente sensiblement la force portante des murs. L'accroissement de la capacité d'accrochage des surfaces latérales,par exemple en les rendant rugueuses, permet d'atteindre une adhésion entre la colonne de béton lourd et l'élément de construc tison allant jusqu'à 3 kg/cm2 et davantage. La contrainte d'adhésion se situe donc nettement au-dessus du maximum de la contrainte tractive qui pourrait intervenIr dans l'élément de construction. Le fait que les éléments sont à nouveau complètement mouillés et resséchés pendant la construction meme et aussi ultérieurement, par exemple en cas de pluies violentes, rie peut donc pas provoquer des fissures ou des fentes aux joints entre les éléments de construction, parce que l'élément de construction lui-même se déchirera t avant que le joint ne se détériore. le retrait résiduel des éléments de construction stockés ou traités à la vapeur, qui se monte à environ 0,85 mm/m, est complète- ment compensé par le procédé conforme à l'invention par suite du faible module d'élasticité auquel est dû l'allongement élastique élevé d'environ 0,3 mm/m et la capacité de fluage d'environ 0,4 mm/m Je lsélément de construction, de sorte que les tzars érigés avec ces éléments préfabriqués restent effectivement exempts de fissures, meme après des périodes prolongées et un vieillissement correspondant. Par conséquent, on peut se passer complètement des joints de dilatation. Les nouveaux éléments préfabriqués en béton léger contenant des matériaux expansés peuvent être fabriqués avec une grande pré ci- sion dimensionnelle et des surfaces latérales très lisses, si bien que les travaux de finissage ou de parement que la plupart des au tres modes de construction exigent sont réduits au minimum. C'est ainsi que, par exemple, les murs intérieurs, pourvus d?un enduit, peuvent être directement couverts de papier peint tandis qu'on n"ap- plique sur les parois extérieures qu'un crépi projeté mécaniquement. Le procédé de l'invention sera décrit ci-dessous plus en détail en référence au dessin annexé qui en représente plusieurs exemples d'exécution. Cependant, il est bien entendu que ces exemples donnés à titre purement illustratif ne limitent aucunement la portée de l'invention qui s'étend à toute variante dans le mtme esprit. Sur le dessin annexé La figure 1 est une vue fragmentaire en perspective dlun élément de construction préfabriqué, conforme à lZinvention; Les figs. 2 et 3 montrent deux autres formes de réalisation de lté- lément préfabriqué, en une représentation analogue à la figure 1; La figure 4 est une vue d'en haut en coupe d'un mur construit avec les nouveaux éléments de construction préfabriqués en béton léger, d'après le procédé de l'invention; et La figure 5 est un diagramme schématique du retrait de l'élément de construction en fonction du temps. L'élément de mur 1 est fabriqué en utilisant des matériaux expansés, par exemple du polystyrène expansé. Il présente au moins un canal ou plusieurs canaux 2, 6 qui s'étend(ent) verticalement sur toute la hauteur de l1 élément. Le canal 2 présente de préférence une section ronde, mais toutes les autres formes de section sont admissibles. Les canaux des exemples d'exécution suivant les figures 1 et 2 sont disposés symétriquement par rapport aux deux côtés de ltélément et par rapport au plan de symétrie 7. Les canaux 6 ménagés dans les chants verticaux 5 des éléments sont délimités par une rainure longitudinale dont la section est de préférence réalisée de sorte que la juxtaposition de deux éléments de mur 1 aboutit à la formation d'un autre canal fermé. l'élément selon la figure 2 présente à sa surface supérieure 4 un tablier 5 faisant saillie au-dessus de la hauteur de l'élément de mur 1 et pouvant servir de coffrage extérieur d'un plafond sXap- puyant sur la surface 4. Ce tablier empêche en même temps la formation de voies de passage permettant la pénétration du froid de l'ex- térieur à l'intérieur du batiment. le canal 2 présente de préférence un diamètre d'au moins t5cm. le diamètre des canaux et leur nombre varient selon la charge que le mur portant doit supporter, puisqu'ils sont destinés à être remplis de béton lourd. l'écart entre les canaux 2 peut être de 5 cm par exemple. Par ailleurs, on peut aussi envisager de disposer plusieurs canaux non seulement côte à côte dans le plan de symétrie 7 mais en deux ranges symétriques ou aussi en position décalée. En outre, on peut, pour renforcer le canal 2, y prévoir des armatures qui ne sont cependant pas représentées sur le dessin. Dans l'exemple d'exécution suivant la figure 5, les canaux 2 sont disposés asymétriquement par rapport à l'axe de symétrie 7 de l'élément de construction. Par conséquent, l'écart des canaux de l' une des faces de l'élément est plus grand que son écart de la paroi opposée. Cette forme de réalisation se preste particulièrement bien à la construction des murs extérieurs, parce qu'on peut tourner du côté extérieur la face de l'élément avec la couche de béton léger plus épaisse entre le canal 2 et la paroi pour améliorer l'isolation thermique. On fabrique les éléments de-mur 1 selon la formule citée cidessus, en une largeur de 1 m par exemple, avec un module d'élasticité de 4000 kg/cm2 et une capacité de fluage d'environ 0,4 mm/m. A moins qu'on n'ait recours au durcissement à la vapeur pendant la fabrication, on stocke les éléments de mur pendant 90 jours par exemple (figure 5), ce qui provoque un retrait d'environ 2 mm/m. On rend les rainures longitudinales 6 rugueuses pour assurer l'adhérence nécessaire au béton lourd, celui-ci constituant, après le remplissage des canaux, les colonnes 8 qui relient les éléments de mur. Le retrait résiduel est compensé par 11 allongement élastique des éléments de mur et par leur capacité de déformation élastique et de fluage. Le procédé de l'invention permet donc de construire des murs et cloisons sans fissures, qui se distinguent non seulement par les caractéristiques citées ci-dessus mais, en outre, par une haute Ca- pacité d'isolement thermique et acoustique. On peut, naturellement, employer à la place du polystyrène expansé d'autres matériaux, par exemple des schistes ou des argiles expansés et, en outre, le procédé dé de l'invention peut aussi être appliqué en utilisant pour la fabrication des éléments de construction du béton au gaz et d'autres matériaux analogues ou des agglomérés de particules de bois. R E V E N D I C A T I O N S 1- Elément de construction préfabriqué ayant la forme d1un pan neau dont la hauteur correspond de préférence à la hauteur d'un étage, comportant au moins un canal Si étendant sur toute sa hauteur et capable de recevoir une matière de remplissage ou un liant ou agglomérant, caractérisé en ce qui il est réa lisé sous forme d'un élément de mur consistant en un béton léger fabriqué de préSérenee en utilisant des matériaux ex pansés, cet élément étant portant même sans remplissage du canal ou des canaux qu'il contient. 2.- élément de construction préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de mur consiste en un béton léger, préparé en utilisant du polystyrène expansé. 5.- élément de construction préfabriqué selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de mur présente, au moins à l'une de ses surfaces servant d'appui, un tablier qui déborde de sa hauteur. 4.- Elément de construction préfabriqué selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les canaux des éléments de mur soi(en)t disposés) asymétriquement par rapport au plan de symétrie de l'élément, parallèle à ses surfaces extérieu res. 5.- élément de construction préfabriqué selon la revendication t, caractérisé en ce qutau moins l'un des canaux est réalisé sous forme d'une rainure longitudinale creusée dans le chant de l'élément adjacent à l'élément voisin. 6.- Procédé de construction de murs à l'aide déléments de cons traction préfabriqués selon l'une quelconque des revandica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on fabrique d'abord des éléments de construction extensibles gsâce à leur module d'élasticité bas - inférieur à 8000 et de préférence de 4000 kp/cm2 - et qu'on accrott, simultanément ou en une opé ration suivante, la capacité dXaccrochage des chaats verti caux des éléments préfabriqués, c1est-à-dire les surfaces ad jacentes aux éléments voisines, et quion relie les éléments ensuite par un joint résistant à la traction - éventuellement après leur stockage - en introduisant un liant ou agglomérant entre eux. 70- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on rend rugueuses les surfaces des chants latéraux des éléments préfabriqués, adjacentes aux émets voisins. 8.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on em ploie un liant avec un module d'élasticité sensiblement supé rieur à celui de l'élément en béton léger. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on em ploie du béton lourd en tant que liant. 10.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on in traduit le liant ou agglomérant seulement dans le canal déli- mité par la ou les rainures) longitudinale(s) des éléments de construction juxtaposés.