Brevet FR2401884A1 — publié le 19790330

L'invention concerne une composition de ciment pour le moulage d'unités structurales légères ainsi que les unités structurales légères qui en sont moulées. De façon bien connue dans l'industrie du bâtiment, on utilise des blocs moulés et autres unités structurales, de façon très étendue, dans la fabrication de structures de maçonnerie. I1 est désirable que ces blocs soient relativement peu coûteux, outils aient la densité voulue pour permettre d'y insérer des-dispositifs de fixation, qu'ils aient de bonnes propriétés isolantes et que pourtant ils soient suffisamment solides pour convenir à l'usage désiré. I1 est désirable aussi que ces blocs présentent une apparence esthétique. Les tentatives récentes visant à répondre a chacune de ces conditions avec un même produit ont donné de bons résultats mais ceux-ci laissent généralement beaucoup à désirer. Par exemple, il est bien connu d'utiliser des additifs thermoplastiques sous la forme de pastilles pour améliorer les compositions et faire varier leur apparence, mais l'addition de ces pastilles a une influence nuisible et notable sur les capacités de charge du produit final. En conséquence, de telles compositions de ciment ne sont généralement recommandées que pour l'utilisation en l'absence de charge, par exemple comme matériau de parement. D'autre part, pour assurer une apparence agréable, il faut que les additifs thermoplastiques aient une grosseur et une configuration relativement uniformes. Cela augmente nécessairement le coût de ces compositions et des produits qui en sont tirés. Pour tenter de réduire le coût des compositions de ciment, il est connu d'utiliser les escarbilles, qui sont des déchets industriels, comme agrégat et aussi en remplacement partiel du constituant ciment. Plus récemment, la pénurie d'agrégats appropriés au ciment a causé une augmentation de prix et bien que l'utilisation des escarbilles aille dans le sens d'une amélioration, aussi bién pour la conservation que pour la réduction du prix de revient, on a toujours grand besoin d'autres produits du type des ciments pour répondre au besoin toujours croissant et ce a bas prix. L'invention vise à satisfaire ce besoin et propose une composition de ciment durcissable comprenant, en volume : (a) 1 à 4 parties de rubans de polyéthylène, (b) 2 à 8 parties d'agrégat, (c) 1 à 2 parties de ciment hydraulique, (d) 1 à 4 parties d'eau. On propose aussi des unités structurales à base de ciment, par exemple des blocs de construction, formés par moulage et durcissement d'une telle composition. Comme agrégat, on utilise de préférence le sable, la poussière de cheminée de cimenterie, les escarbilles, la perlite ou la vermiculite ou un mélange de deux ou plusieurs de ces matières. Consistant en des déchets peu coûteux, la poussière de cheminée de cimenterie et les escarbilles sont particulièrement préférées comme agrégats. Ainsi qu'il est évident, la particularité importante de l'invention est d'utiliser du ruban de polyéthylène comme charge dans des compositions de ciment hydraulique. L'invention tire donc parti d'un déchet pratiquement inutilisable antérieurement, obtenu par exemple dans la fabrication de cuvettes et recipients en panneau de fibres revêtus de polyéthylène. Dans l'industrie de fabrication de récipients, il se forme une quantité considérable de chutes de panneau de fibres revêtu de polyéthylène pendant le coupage et le rognage des plaques qui servent à former les récipients. En général, on traite à nouveau ces chutes pour récupérer la fibre cellulosique et il reste un déchet de polyéthylène contenant environ 2 % de fibres cellulosiques. Ces déchets de polyéthylène conviennent particulièrement à l'utilisation selon l'invention. Comme indiqué, le polyéthylène utilisé dans l'invention est sous forme de rubans. Ces rubans peuvent être de toute dimension appropriée mais ont de préférence un rapport d'allongement d'environ 32 t 1, par exemple une longueur d'environ 20 cm et une largeur d'environ 6,4 mm. Dans le produit final, les rubans de polyéthylène ne sont pas visibles mais leur effet est très apparent. Les rubans de polyéthylène assurent une meilleure prise et une meilleure permanence à des organes de fixation tels que vis, clous etc... Cette amélioration est attribuable à la forme aplatie des rubans et au fait que dans l'invention, iis se chevauchent et s'enchevêtrent. Un autre résultat de l'utilisation des rubans de polyéthylène est une plus grande imperméabilité à l'humidité. Non seulement le polyéthylène offre une grande résistance à la pénétration de l'humidité, mais en outre, les formes similaires à des rubans tendent à se chevaucher au hasard, opposant une barrière physique supplémentaire à la pénétration de l'humidité0 Comme indiqué plus haut, l'invention envisage-en outre d'utiliser de la poussière de cheminée de cimenterie ou des escarbilles en mélange avec le sable, la perlite ou la vermiculite, comme constituant d'agrégat de la composition de ciment. La poussière de cheminée est un sous-produit des opérations commerciales de fabrication du ciment portland et elle est actuellement considérée comme inutilisable dans le béton.Mais bien au contraire, on a trouvé que la poussière de cheminée de cimenterie convient très bien à l'utilisation dans la composition au ciment de l'invention. Bien entendu, les escarbilles sont un produit bien connu des ins tallations brûlant du charbon. Etant donné que la poussière de cheminée ainsi que les escarbilles sont considérées comme des sousproduits indésirables et même polluants, il est évident que leur qualité et leur composition précise peuvent varier largement, par exemple, selon leur source, les températures atteintes dans l'installation de fabrication de ciment, la qualité du charbon que l'on brQle, ltéquipement et le fonctionnement de l'installation a vapeur. Dans les compositions de l'invention, on peut utiliser tout ciment hydraulique utilisable mais un ciment portland ou ciment similaire contenant de la chaux est préférable0 Dans les procédés connus de préparation de compositions de ciment, il est usuel d'ajouter les agrégats au ciment avant toute addition d'eau. Tou tefois, ce procédé de mélange n'est pas satisfaisant pour la préparatlon des compositions de l'invention0 Au lieu de celas on commence par mélanger l'eau et les rubans de polyéthylène et on ajoute à ce mélange le ciment et finalement l'agrégat choisi. Les proportions des constituants utilisés dans la composition déterminent la résilience de l'unite structunle moulée à partir de celle-ci et en conséquence, en variant sélectivement les pro- portions de façon prédéterminée, on contribue à l'universalité des unités structurales obtenues. Des unités formées de la compoition sont propres à recevoir des clous, des vis, des agrafes, de la colle, du plâtre, de la peinture et peuvent être percées. En outre, en comparaison des profits de béton actuellement disponibles, les sites présentent des qualités d'imperméabilité notablement accrues. Des unités structurales formées par moulage de la composition selon l'invention absorbent seulement environ 20 % de leur propre poids lorsqu'elles sont complètement plongées dans l'eau pendant un temps atteignant 30 jours sans que l'on prenne de précautions supplémentaires pour renforcer les qualités d'imperméabilité des unités avant de les plonger. Dans les essais de résistance à la compression, une unité structurale fabriquée avec la composition de ciment aux déchets de polyéthylène selon l'invention supportent 2 sans rupture une compression atteignant 173 kg/cm sans rupture. D'autres éprouvettes, dans lesquelles on pratique intentionnellement des fractures parcourant 50 à 60 % de leur largeur, restent encore intactes après avoir été soumises à un effort de compression de tordre indiqué. On forme par moulage d'une composition selon 11 invention une plaque de 45 cm de largeur, 10 cm d'épaisseur et 1,8 m de longueur, dans laquelle sont enrobées deux barres d'armature de 16 mm, on la laisse durcir huit jours dans le moule et on la soutient aux deux extrémités par des appuis de 10 cm. On applique à la planche un effort de 938 kg en son milieu et la planche ne se brise pas et ne s'écroule pas mais fléchit seulement d'environ 19 . Une fois qu'on a supprimé la charge, la planche reprend entièrement sa forme en 20 minutes. Cet essai démontra que l'utilisation de rubans de polyéthylène dans l'invention communique une résistance à la traction et une résilience plus grandes que dans la technique antérieure. Cela est dû principalement au chevauchement et à I'enchevêtrement des rubans de polyéthylène. En outre, les unités structurales durcies fabriquées selon l'invention résistent au feu : dans un essai, on applique à un bloc de 5 cm, sans dommage appréciable, un chalumeau oxyacétylénique donnant une flamme d'une température d'environ 3 900 C. A titre de comparaison, lorsqu'on soumet a la même flamme pendant le même temps (l8 secondes) un bloc de béton de 5 cm, il éclate. Un bloc d'amiante de 5 cm est perforé complètement. Enfin, un essai à fréquence normale conduit avec du béton et avec la composition au ciment de l'invention montre que des unités structurales durcies fabriquées selon l'invention sont supérieures au béton d'environ 43 ,0 auant à la diminution du son. Par exemple, un bloc de béton de 20 cm d'épaisseur transmet 50 dB0 Un bloc de 10 cm formé selon l'invention ne transmet que 15 à 18 dB. L'invention est illustrée par les exemples suivants. Dans chacun des exemples, les quantités d'ingrédients sont exprimées en parties en volume et en outre, les ingrédients sont cités dans l'ordre de leur addition, c'est-à-dire que dans chaque exemple, on commence par mélanger les rubans de polyéthylène et l'eau et on ajoute alors le ciment. Finalement, on ajoute l'agrégat et lorsqu'on utilise deux ou plusieurs agrégats, on les ajoute de préférence dans l'ordre suivant s a) la poussière de cheminée, b) le sable, c) la perlite, d) la vermiculite, e) les escarbilles. De préférence, on n'utilise pas à la fois la perlite et la vermiculite comme agrégats dans la même composition. EXEMPLE I On forme une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement, en volume t rubans de polyéthylène 3,6 parties eau 2,4 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable) 5,2 parties Puis on moule la composition ci-dessus et on la durcit dans les conditions ambiantes dans le moule pendant environ huit jours pour obtenir une résistance pratiquement complète à la compression. On trouve que des unités structurales ainsi fabriquées ont une résis 2 tance a la compression de l'ordre de 33,4 kg/cm , sans subir de rupture. EXEMPLE II On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement rubans de polyéthylène 1,5 parties eau 2,3 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable) 5,0 parties On durcit comme dans l'exemple I des unités structurales formées par moulage de la composition ci-dessus. Des essais indiquent que les unités structurales ont une résistance a la compression 2 de ltordre de 132 kg/cm2 sans subir de rupture notable. EXEMPLE III On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement': rubans de polyéthylène 2,34 parties eau 2,34 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable) 5,07 parties Des unités structurales telles que des blocs formées par moulages de la composition ci-dessus, durcies dans le moule dans les conditions ambiantes pendant environ 8 jours et soumises a des essais normaux de résistance à la compression ont une résistance à la 2 compression de l'ordre de 87 kg/cm2 sans rupture notable.En outre, comme indiqué plus haut, des essais de retardement de combustion et d'absorption d'eau, conduits sur le produit obtenu, montrent qu'il convient très bien à des installations od la résistance au feu et l'imperméabilité à l'eau sont des facteurs importants. D'autre part, on trouve que les unités structurales formées se prêtent très bien à l'utilisation d'attaches mécaniques, d'adhésifs et de plâtre. EXEMPLE IV On prépare une composition de ciment aux déchets de polyethylène en mélangeant intimement t rubans de polyéthylène 1,0 partie eau -,34 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable, poussière de cheminée et perlite) 3,5 parties EXEMPLE V On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement t rubans de polyéthylène 2,0 parties eau 2,67 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (poussière de cheminée et perlite) 8,0 parties EXEMPLE VI On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement rubans de polyéthylène 1,69 parties eau 1,69 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable et escarbilles) 3,59 parties EXEMPLE VZI On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthy line en mélangeant intimement rubans de polyéthylène 2,35 parties eau 2,35 parties ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (sable) 5,0 parties EXEMPLE VIII On prépare une composition de ciment aux déchets de nolyé*thy- lène en mélangeant intimement t rubans de polyéthylêne -1,G pa-rtie eau 1,0 partie ciment hydraulique 2,0 parties agrégat (perlite) 6,0 parties EXEMPLE IX On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthy lène en mélangeant intimement : rubans de polyéthylène 1,0 partie eau 1,0 partie ciment hydraulique 1,0 partie agrégat (vermiculite) 2,0 parties EXEMPLE X On prépare une composition de ciment aux déchets de polyéthylène en mélangeant intimement : rubans de polyéthylène 1,0 partie eau 3,0 parties ciment hydraulique 2,0 parties agrégat (vermiculite) 6,0 parties. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Composition de ciment durcissable comprenant, en volume, 1 à 2 parties de ciment hydraulique, 2 a 8 parties d'agrégat, 1 à 4 parties d'eau et 1 à 4 parties d'une matière thermoplastique et caractérisée par le fait que la matière thermoplastique est le polyéthylène sous forme de rubans. 2.- Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les rubans de polyéthylène ont un rapport d'allongement d'environ 32 t lo 3.- Composition selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le ciment est un ciment portland ou un ciment portland contenant de la chaux. 4.- Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'agrégat est formé d'un ou plusieurs des agrégats suivants t le sable, la poussière de cheminée de cimenterie, les escarbilles, la perlite et la vermiculite. 5.- Unité structurale au ciment moulé,caractérisée par le fait qu'elle est formée d'une composition selon l'une des revendications 1 à 4. 6.- Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on commence par mélanger les rubans de polyéthylène à l'eau et que l'on ajoute ensuite à ce mélange le ciment et l'agrégat.