Brevet FR2421856A1 — publié le 19791102

La presente invention concerne un additif isolant thermo-acoustique, particulièrement pour bétons allégés et mortiers, ainsi qu'un procédé pour sa préparation. On connait déjà dans la technique les bétons que l'on appelle "allégés" et parmi ceux-oi les types de bétons allégés obtenus par incorporation de matériaux légers, tels que du polystyrène expansé sous forme de "perles", dans l'aggloméré de béton. L'incorporation de perles de polyetyrène expansé dans l'aggloméré de béton présentait déjà de par elle-même certains inconvénients parmi lesquels le plue important résidait dans le manque d'homogénéité dans la répartition de ces perles dans la masse de l'aggloméré. Sn effet, en raison de leur faible densités les perles de polystyrène expansé tendaient à se concentrer vers la surface du mélange ou de l'aggloméré et durcissaient dans cette position en donnant lieu à des structures peu homogènes et à des produits manufacturés, obtenus à partir de ces mélanges, présentant des caractéristiques médiocres. Des nombreuses tentatives ont été effectuées dans le but d'éliminer ces inconvénients, parmi lesquelles, celle qui consistait à utiliser des matières collantes pour "lier" les perles de polystyrène dans la masse de l'aggloméré et de les maintenir dans cette répartition plus ou moine homogène pendant le durcissement de celui-oi. Quant aux liants, l'usage des composés polymères tels que par exemple les résines époxydes ou les résines mélaminiques s'est répandu. Toutefois ces tentatives n'ont pas donné des résultats tout-à-fait satisfaisants car l'additif ainsi obtenu devait être utilisé immédiatement après sa préparation. En effet, un des inconvénients majeurs que présentait l'adjonction de polystyrène expansé combiné avec des liants dans les agglomérés de bétonsallégés consistait dans la faible capacité de stockage de cet additif. Si celui-ci était stocké à l'état humide, il subissait une agglomération due à la présence du liant résineux, ce qui rendait difficile une successive incorporation dans les composants du béton. Si en revanche on procédait au séchage de ce même additif avant son stockage, des difficultés considérables surgissaient lors de la successive reprise dans l'eau et de son incorporation dans les composants de l'aggloméré en raison du comportement bien connu des substanoes polymères, présentes comme liants, dans l'eau. En effet la préparation du mélange nécessitant un temps trop long, cette solution se révélait peu économique. Le but principal de la présente invention est celui d'éliminer les inconvénients de la technique connue grâce à la réalisation d'un additif à pouvoir isolant thermique et acoustique, notamment pour bétons allégés ou mortiers, pouvant se répartir uniformément dans la masse d'un aggloméré de manière à pouvoir obtenir un produit manufacturé homogène et présentant des caractéristiques mécaniques et d'isolation très élevées. Un autre but de la présente invention consiste à réaliser un additif du type eusmentionné qui puisse présenter de bonnes propriétés de stockage, même pour des périodes prolongées, sans que les caractéristiques désirées puissent subir la moindre altération. Un autre but encore de la présente invention consiste à réaliser un additif, particulièrement pour bétons allégés, pouvant être facilement obtenu à partir de matières premières largement disponibles sur le marché et se révélant par conséquent avantageux au point de vue économique. Ces buts et d'autres encore qui apparaîtront mieux par la suite sont atteints par un additif isolant thermo-acoustiqus, particulièrement pour bétons allégés et mortiers constitué par un mélange homogène de particules de polystyrène expansé et par une solution ou dispersion aqueuse d'un agent tensio-actif dans laquelle ledit agent tensio-actif est présent dans une quantité variable entre 25 et 1000 gr. par mètre cube dudit polystyrène expansé. La présente invention se base, par conséquent, sur l'utilisation {'agent tensio-actifs en combinaison aveo des perles de polystyrène expansé. Les agents tensio-aotifs forment sur lesdites perles de polystyrène des pellicules invisibles extrêmement minces et, grâoe L leur structure icléculaire particulière qui présente, d'une part, des groupes tydrophiles et de l'autre des groupes lipophiles, sont en mesure d'assurer une dispersion uniforme desdites perles de polystyrène expansé entre les molécules d'eau présentes dans le mélange de béton et de les maintenir dans cet état de dispersion homogène même pendant le durcissement du mélange ou aggloméré. L'agent tensio-aotii pouvant être utilisé dans la présente invention pourra etre l'un quelconque de ceux disponibles dans le commerce, choisi parmi les agents tensio-actifs cationiques, anionique ou non ioniques, et il pourra être employé comme substance tensio-aotire unique ou comme mélange d'une pluralité de substances tensio-actives. Ainsi, on pourra par exemple utiliser comme substances tensio-actives anioniques des acides carboxyliques gras et leurs sels, de préférence dans un mélange avec des composés amino carboxylates; des aikyl-sulfonates ou le groupe allylique est constitué par un groupe biodégradable d'hydrocarbures,oléfine alpha sulfonates, alkylbenzène sulfonates dans lesquels le groupe allylique aura de préférence une chaine linéaire, naphtaline sulfonates, etc.; des phosphates et produits sulfatés tels que alcools sulfatés graisses et huiles naturelles sulfatées, etc. Comme substances tensio-actives non ioniques on pourra utiliser des dérivée polyéthoxylates d'alcools aliphatiques ou d'alkyl-phénols ou d'acides gras; des esters d'acides carboxyliques; des amides carboxyliques obtenus par la condensation d'acides gras avec des diéthanolamines ou éthanola- mines, etc. On pourra enfin utiliser comme substances tensio-actives cationiques des mono-, di- et polyamines aliphatiques; des alkylamines polyéthoxylates et sels quaternaires d'ammonium tels que par exemple halogénures de dialkyldimétbilammonium et similaires. Qu'il soit constitué par une seule substance tensio-active ou par un mélange de ces substances, l'agent tensio-actif est employé sous forme de dispersion ou de solution aqueuse avec une concentration allant de 1 à 250 gr. par litre de solution ou de dispersion. Le polystyrène expansé utilisé dans la présente invention pourra outre constitué par des perles de polystyrène expansé disponibles dans le commerce, ces perles étant caractérisées par une surface brillantes parfaitement lisse. On a pu constater, par ailleurs, qu'en faisant subir à ces perles, avant leur utilisation, un traitement superficiel en vue d'obtenir un defibrage plus au moins accentué de la résine de polystyrène sur leur surface extérieure, on pouvait obtenir des avantages appré- ciables au niveau du malaxage et de la formation d'un aggloméré homogène. Ce traitement peut être effectué par exemple en faisant passer ces perles du commerce à travers un broyeur à marteaux réglé de manière à obtenir uniquement un défibrage superficiel en évitant une action de désintégration des perles ou tout au moins en réduisant cette action au minimum. ainsi par ce traitement, on peut obtenir des perles de polystyrène présentant sur leur surface extérieure des petites fibrilles qui confèrent à cette surface un aspect rêche. La présence de ces fibrilles contribue à assurer uns meilleure-liaison des perles de polystyrène dans la masse de l'aggloméré et à maintenir leur répartition uniforme dans cette même masse. Le même résultat amélioré peut être obtenu à partir de plaques agglomérées de polystyrène expansé, ces plaques étant disponibles dans le commerce mamie comme déchets provenant de différentes fabrications. Ces plaques sont désagrégées en perles au moyen de broyeurs à marteau: lesquels, en m;ae temps que la désagrégation des plaques, assurent également le défibrage superficiel des perles, comme explique précédemment. L1additif avec des caractéristiques d'isolation thermo-acoustique pour butons allégés selon la présente invention peut en outre comporter d'autres composants normalement employés dans les agglomérés de béton, en particulier des composants plastifiants. Ces plastifiants sont constitués de préférence par des résines vinylique8 telles que acétate de poylvinyle ou par des résines acryliques ou méthacryliques. Les résines utilisées comme plastifiants ont de préférence une densité proche de celle de l'eau et, outre à l'action strictement plastifiante, elles exercent également une action coadjuvante en améliorant l'ancrage des perles de polystyrène dans la masse de l'aggloméré.La quantité de résines plastifiantes peut varier dans de larges limites, par exemple de 100 à 100 gr. de résine par m3 de polystyrène expansé. L'additif selon la présente invention est prépare suivant un procédé qui comprend une premiers phase qui consiste à mélanger ensemble tous les composants de l'additif selon l'invention, c'est-à-dire le polystyrène expansé sont forme de perles, l'eau, l'agent tensio-actif et, facultativement, le plastifiant, de préférence à l'aide d'un malaxeur du type planétaire. Les components peuvent être introduits individuellement dans le malaxeur ou bien, en alternative, on peut procéder par exemple en préparant d'abord la dispersion aqueuse de l'agent tensio-actif et en incorporant ensuite cette dispersion aux autres composants dans le malaxeur. Le mélange ainsi préparé à l'aide du malaxeur constitue l'additif selon la présente invention, prêt pour l'utilisation immédiate. Sn revanche, dans les cas où il est nécessaire de stocker l'additif, m8me pour des longues périodes, on procède ou soumettant l'additif obtenu à Itaide du malaxeur à une phase successive de séchage. Le séchage peut être effectué par n'importe quelle méthode conventionnelle, par exemple en insufflant des jets d'air chaud et sec dans la masse humide de l'additif sortant du malaxeur. On a toutefois constaté que l'on pouvait obtenir des résultats très avantageux si l'on porcédait au séchage en incorporant des poudres anhydres absorbantes an quantité sufficante pour assécher complètement l'additif isolant thermo-acoustique ainsi obtenu. Cette quantité peut varier dans une large @esure, par es-empie de 4 à 300 Kg environ par m3 de polystyrène expansé, suivant le poids désiré de l'additif. Comme poudres anhydres, on pourra de préférence utiliser les composants même du béton ou du mortier, tels que sable, ciment ou chaux sous forme de poudre à l'état anhydre.Le composant de l'additif selon la présente invention, constitué par le plastifiant, pourra etre tout aussi bien incorporé pendant cette phase de séchage au lieu de la phase de malaxage au cas où l'on utiliserait comme plastifiant de la résine vinylique en poudre. L'additif séché ainsi obtenu pourra Astre successivement emballé. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple qui va suivre, donné ici A titre purement indicatif. EXEMPLE: Dans un malaxeur du type planétaire on incorpore les composants suivants: I m3 de perles de polystyrène expansé, préalablement traitées dans un broyeur à marteaux de manière à obtenir leur défibrage superficiel; 10 1. d'eau; 200 gr. d'agent tensio-actif composé par un mélange d'environ 44 en poids de sels de sodium de l'acide dedécylbenzène sulfonique, 18* en poids d'une amide du commerce obtenue par condensation de diéthanolamine avec de l'acide laurique, et 4 4 en poids d'alcool laurylique; et 200 gr. de résine d'acétate de polyvinyle.On ajoute ensuite de la soude caustique, environ 9% par rapport au poids de l'agent tensio-actif, pour régler le pH du mélange dans l'intervalle de basicité, et on procède ensuite au malaxage pendant une durée d'environ 10 minutes. Â la sortie du malaxeur le mélange est asséché par incorporation de 15 Kg de poudre de sable. Le mélange séché ainsi préparé peut ensuite être emballé. L'additif selon la présente invention préparé suivant l'exemple ci-dessus pourra être employé à tout moment pour la préparation de bétons allégés ou mortiers Pour ce faire, on mélangera l'additif selon la présente invention, obtenu sous forme de matériau sec, aveo les composants choisis pour la préparation desdits bétons ou mortiers. On doit remarquer qu'avec l'eau présente dans l'aggloméré de béton, l'agent tensio-actif présent dans l'additif pourra garder intaotes toutes ses propriétés en permettant une répartition uniforme de l'additif dans la masse de l'aggloméré et en maintenant cette répartition homogène pendant toute la phase de durcissement de l'aggloméré. L'utilisation d'un agent tensio-actif à la place, par exemple, de liants résineux permettra de réduire sensiblement les temps de préparation et de malaxage de l'aggloméré de béton. Il va de soi que les proportions relatives des différents composants ajoutés au béton ou aux mortiers dépendra de l'usage auquel ceux-ci seront destinés. I1 ressort par conséquent très clairement de la description qui vient d'en être faite que l'additif, particulièrement pour bétons allégés ou mortiers, objet de la présente invention atteint pleinement les buts envisagés. En effet, gracie à la presenoe de l'agent tensio-aotif, on parvient à assurer une répartition uniforme des perles de polystyrène expansé dans la masse de l'aggloméré et à obtenir un produit homogène aveo de bonnes propriétés d'isolation thermique et acoustique.De plus, l'emploi d'un agent tensio-actif à la place de liants résineux de la technique connue permet le séchage de l'additif et sa conservation pendant des périodes très longues cars à la différence des résines susmentionnées, l'agent tensio-actif nrest aucunement altéré par le sé- charge et conserve intactes toutes ses propriétés spécifiques même pendant de longues périodes de stockage et peut de ce fait être facilement repris par l'eau contenue dans les agglomérés de manière à pouvoir assurer totalement sa fonction de liant des particules de polystyrène dans la masse de l'aggloméré. L'invention ainsi conçue est susceptible de nombreuses modifications et variantes accessibles à l'homme de l'art et rentrant toutes dans le cadre de la protection des revendications qui vont suivre. REVENDICATIONS 1) Additif isolant thermo-acoustique, notamment pour bétons allèges ou mortiers, comprenant un mélange homogène de particules de polystyrène expansé et une solution ou dispersion aqueuse d'un agent tensio-actif dans lequel ledit agent tensio-actif est présent dans des quantités variables allant de 25 à 1000 gr. par m3 dudit polystyrène expansé. 2) Additif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit agent tensio-actif est choisi dans le groupe comprenant les alkylbenzène sulfonates, les amides d'acides gras et diéthanolamine, les alcools gras et leurs mélanges. 3) Additif selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comprend un mélange de sels de sodium de l'acide dodécylbenzène sulfonique, d'amide d'acide laurique et diéthanolamine et d'alcool laurylique. 4) Additif selon l'une quelconque des revendications de 1 à à3, dans lequel ledit agent tensio-actif est ajouté sous forme de dispersion aqueuse ayant une concentration comprise entre i et 250 gr. par litre. 5) Additif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, par lequel les particules de polystyrène sont essentiellement en forme de perles à surface extérieure lisse. 6) Additif selon les revendications de r à 4, dans lequel les particules de polystyrène présentent sur leur surface extérieure de minuscules fibrilles de polystyrène. 7) Additif selon l'une quelconque des revendications de i à 6, comprenant en outre un agent plastifiant choisi dans le groupe comprenant les résines d'acétate de polyvinyle, les résines acryliques et les résines méthacryliques. 8) Additif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend ledit plastifiant dans une proportion allant de 100 à 1000 gre par m dudit polystyrène expansé. 9) Additif selon l'une quelconque des revendications de 1 à A- 8, comprenant en outre une poudre anbydre dessîcative choisie dans le groupe comprenant le sable, la poudre de ciment et la chaux en poudre. 10) Additif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite poudre anhydre dessicative est présente dans des proportions allant de 4 à 300 kg par m3 dudit polystyrène expansé. 11) Procédé pour prépàrer un additif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8 consistant à mélanger ledit polystyrène expansé, ladite solution ou dispersion aqueuse d'agent tensio-actif et ledit plastifiant de manière à obtenir un mélange homogène, et à sécher ledit mélange par insufflage d'air sec ohaud. 12) Procédé pour préparer un additif selon la revendication 9 ou 10, consistant à mélanger ledit polystyrène expansé ladite dispersion aqueuse d'agent tensio-aotif et ledit plastifiant de manière k obtenir un mélange homogène, et à sécher le mélange ainsi obtenu par adjonction do ladite poudre anhydre dessicative.