Brevet FR2458519A1 — publié le 19810102

1. La présente invention concerne un revêtement pour protéger les constructions, notamment contre le feu et la chaleur. Par "constructions", on désignera ci-après principalement les murs, plafonds, toitures, portes et charpentes des immeubles d'habitation ou des locaux industriels ou agricoles, les garages, hangars, réalisés en poutrelles, poutres et poteaux métalliques, fermes pleines ou ajourées ou en treillis, les cloisons, les panneaux en matière plastique, matériaux expansés ainsi que des faux plafonds et leurs profilés de suspension, les boucliers pare-feu, les gaines d'aération, les con- duits de fumée et d'incendie, les canalisations de transport, en particulier de produits pétroliers et matières inflammables analogues. Par "constructions", on désignera également dans la description ci-après, les structures flottantes telles que les navires, ainsi que les réservoirs de stockage de produits inflammables, comme les produits pétroliers et chimiques, les carcasses de turbines hydrauliques ou atomiques, les réacteurs atomiques et analogues. Pour protéger les constructions précitées contre les effets du feu et de la chaleur, on a déjà utilisé couramment des produits à base d'amiante, de fibres céra- miques, de fibres de laine de roche ou de verre, éven- tuellement enrobées dans un liant inorgarique ou organique. Parmi les liants les plus utilisés pour enrober les fibres précitées, on citera notamment les ciments ordinaires du type "Portland", les ciments magnésiens, le plâtre, le monophosphate et le chlorophosphate d'alu- minium et les liants phosphatiques. Ces produits anti-feu ont des densités comprises entre 0,3 et 1,2. Les produits légers ayant une densité de l'ordre de 0,3 à 0,4 sont généralement à base defibres minérales telles que la laine de roche, de basalte ou de 2 458519 scories de haut fourneau, additionnéesde ciment ordinaire de type "Portland" à raison de 40 à 50% de ciment et -50 à 70 % de fibres. La résistance en température de ces produits est assez médiocre, et leur pouvoir d'isola- tion thermique plutôt précaire. Leur durée de résistance au feu dépasse rarement une heure à une heure trente minutes, lorsqu'ils ne sont pas suffisamment tassés ou comprimés, pour augmenter leur densité jusqu'à 0,9 envi- ron, avec une épaisseur de protection supérieure ou égale à 30 millimètres. Les produits anti-feu ayant une densité supérieure comprise entre 0,9 et 1,2 environ, se présentent généra- lement sous forme de boue projetable, à base de plâtre ou de ciment ordinaire ou magnésien, additionnée de f ibres- ét de particules réfractaires. Ces produits anti-feu ont une meilleure tenue au feu et possèdent de plus un meilleur coefficient d'isola- tion thermique que les produits précités de densité plus faible. Toutefois, aucun des produits anti-feu connus précités ne résiste à une température supérieure à 800 - 900O C. En effet, ces produits perdent leur cohésion à ces températures du fait que le liant inorganique se désgèee devenant pulvérulent. Ainsi, le produit anti-feu se détache de la surface sur laquelle il était appliqué, de sorte que cette surface n'est alors plus protégée contre les effets du feu et de la chaleur. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des produits anti-feu connus, en pro- posant un revêtement pour protéger les constructions contre le feu et la chaleur, réalisé à partir de pro- duits bon marché et permettant d'obtenir un revêtement particulièrement résistant à l'égard du feu et de la chaleur, même à des températures supérieures à 800- 9000 C. Le revêtement pour protéger les constructions notamment contre le feu et la chaleur comprend des par- ticules réfractaires enrobées dans un liant inorganique. Suivant l'invention, ce revêtement renferme, en outre, des particules d'un fondant en une proportion suffisante pour assurer un frittage superficiel des particules réfractaires à une température inférieure ou sensiblement égale à celle o le liant inorganique se désagrège. Grâce à ce frittage, les particules réfractaires se soudent les unes aux autres, en maintenant ainsi de façon surprenante la cohésion du revêtement après fissu- ration et désagrégation du liant inorganique sous l'effet du feu et de la chaleur. Ainsi, le frittage des parti- cules obtenu grâce à l'ajout du fondant prend le relais de la fonction assurée par le liant inorganique jusqu'à sa température de désagrégation. Selon une version avantageuse du revêtement con- forme à l'invention, dans laquelle le liant inorganique est constitué notamment par du ciment magnésien ou alu- mineux, ou par du ciment ordinaire, la proportion et la nature du fondant sont tels que le frittage superficiel des particules réfractaires commence entre 850'C et 9000.C environ. La proportion de fondant ajoutée dans la compo- sition dépend principalement des paramètres suivants - nature et granulométrie des particules réfractaires; plus le point de fusion et la grosseur des particules réfractaires sont élevés, plus la quan- tité de fondant à ajouter doit être importante, - la nature du fondant; en règle générale, plus la température de fusion des particules réfrac- taires est élevée (cas par exemple de la magnésie), plus la température de fusion du fondant doit être basse, - la température de désagrégation du liant plus celle-ci est basse, plus la proportion de fondant ajoutée doit être forte, de façon que le frittage com- mence à une température au moins sensiblement égale à celle de la désagrégation du liant. Selon une version préférée de l'invention, le revêtement conforme à l'invention renferme, en outre, jusqu'à 20 % environ en poids de matière carbonée in- flammable. Cette matière carbonée inflammable peut être constituée par de la pâte à papier, la farine végétale, de la dextrine, ou une huile végétale. Contrairement à ce qu'on pouvait attendre,- la carbonisation de ces matières carbonées est favorable à la cohésion du revêtement exposé au feu et à la chaleur. En effet, on a constaté que la carbonisation de ces matières carbonées entraînait la formation de micro- pores au sein du revêtement. Ces micropores évitent la formation de fissures de plus grande dimension préjudi- ciables à la bonne tenue du revêtement. Le revêtement conforme à l'invention peut être appliqué sur la surface à protéger par projection d'une dispersion aqueuse durcissable à l'air, obtenue par mélange des constituants de la composition. Dans une autre version, le revêtement est cons- titué par des plaques obtenues par moulage et durcisse- ment d'une dispersion aqueuse d'un mélange des consti- tuants du revêtement, ces plaques étant fixées par exemple par collage ou clouage contre la surface à pro- téger. D'autres particularités et avantages de l'in- vention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la Figure 1 est une vue en coupe, à grande échelle, du revêtement conforme à l'invention, avant d'avoir été soumis aux effets du feu ou de la chaleur, - la Figure 2 est une vue en coupe, à grande échelle, de ce même revêtement, après avoir subi les effets du feu et de la chaleur. Le revêtement résistant aux effets du feu et de la chaleur, représenté sur la Figure 1, comprend des particules réfractaires 1 enrobées dans un liant inor- ganique 2. Ce revêtement renferme, en outre des parti- cules 3 d'un fondant, également enrobées dans le liant 2. Ces particules de fondant sont régulièrement répar- ties dans le revêtement, de sorte que ces particules s'intercalent entre les particules réfractaires 1. Conformément à l'invention, les particules de fondant 3 sont présentes dans le revêtement, en une proportion suffisante pour assurer un frittage superfi- ciel des particules réfractaires 1, à une température inférieure ou sensiblement égale à celle o le liant inorganique 2 se désagrège sous l'effet du feu et/ou de la chaleur. Les liants inorganiques utilisés couramment dans les revêtements destinés à protéger une surface telle qu'un mur, ou une porte d'une maison d'habitation, sont constitués par du ciment ordinaire, par exemple du type "Portland", du ciment magnésien ou du plâtre. Ces liants sont ordinairement additionnés de particules réfractaires telles que la silice, l'alumine ou la magnésie, pour augmenter la tenue mécanique et le pouvoir réfractaire du revêtement. De tels liants commencent à se fissurer le plus souvent vers 850 - 900 C, puis se désagrègent en se réduisant en poussière. Le revêtement se détache alors de la surface sur laquelle il était appliqué, de sorte que cette surface n'est plus protégée contre le feu et/ ou la chaleur. L'addition de particules de fondant 3 permet d'obtenir un frittage superficiel des particules réfrac- taires 1, à une température qui dépend de la nature des particules réfractaires 1, et de la nature ainsi que de la proportion des particules de fondant 3 utilisées. Le frittage des particules réfractaires obtenu grâce aux particules de fondant 3 a pour effet de créer entre les particules réfractaires 1 une zone vitrifiée 4 qui lie les particules réfractaires entre elles. Si le frittage des particules de fondant 3 a lieu à une température inférieure ou sensiblement égale à la température à laquelle le liant organique 2 commence à se désagréger ou à se fissurer, la zone de vitrification 4 créée assure le maintien de la cohésion du revêtement en remplacement du-liant inorganique. Le frittage des par- ticules réfractaires 1 maintient la température du revête- ment sensiblement constante pendant une durée qui dépend de la chaleur latente correspondant à la réaction de frittage. Les particules de fondant 3 atténuent le carac- tère réfractaire qui est conféré au revêtement par les particules réfractaires et le liant inorganique 2. Etant donné qu'en matière de protection anti-feu, on a toujours cherché à augmenter le caractère réfractaire des revête- ments utilisés, l'homme du métier était dissuadé d'ajouter du fondant à la composition d'un produit anti-feu. Le fondant 3 peut être choisi parmi de nombreuses substances minérales ayant un point de fusion inférieur à celui des particules réfractaires. Il importe, toutefois, que le point de fusion totale de l'ensemble des parti- cules réfractaires 1 et de fondant 3 soit supérieur à 1 2500 C, température correspondant généralement à la température maximale atteinte au cours d'un incendie. Il est important que le fondant soit réparti d'une manière aussi régulière que possible, au sein du revêtement, de façon à ce que toutes les particules réfractaires 1 soient entourées par une même quantité de fondant 3. Ceci implique que les particules réfractaires 1 et de fondant 3 soient relativement fines. Il a été constaté qu'il était avantageux d'ajou- ter aux constituants du revêtement, des matières car- bonées inflammables, telles que pâte à papier, farine de végétaux, et analogues. Ces matières carbonées confèrent au revêtement, non seulement un certain pouvoir isolant phonique et isolant thermique,(notamment à basse température), mais sont favorables à la bonne tenue du revêtement à l'égard des effets du feu et des hautes températures. Ce résul- tat est tout-à-fait inattendu, compte tenu de l'inflam- mabilité et par suite de la décomposition rapide de ces matières carbonées, lorsque le revêtement est exposé au feu. Ce résultat surprenant s'explique de la façon suivante: En brûlant, ces matières carbonées favorisent la formation de micropores dans le liant inorganique 2. Ces micropores favorisent l'élimination de l'eau de consti- tution du liant inorganique et évitent dans une large mesure, la formation au sein du liant inorganique, de grosses fissures qui ne pourraient être compensées par les zones de vitrification 4 résultant du frittage des particules réfractaires 1. Le revêtement peut être appliqué sur la surface à protéger, par projection ou pulvérisation, sous forme d'une dispersion aqueuse ou mélange pâteux des consti- tuants du revêtement. Le revêtement anti-feu peut également être cons- titué par des plaques préfabriquées obtenues par moulage et durcissement du liant inorganique. Les joints com- pris entre les différentes plaques peuvent être comblés au moyen d'un mélange à l'état pâteux des constituants du revêtement. Ces plaques peuvent être fixées à la surface à revêtir, au moyen d'une colle ou par des vis ou des clous. La composition appliquée directement contre la surface à protéger ainsi que les plaques préfabriquées moulées à partir d'une telle composition, durcissent par'simple séchage à l'air. Une certaine quantité d'eau reste dans le revêtement et forme l'eau de constitution du liant. Cette eau ne peut être éliminée du liant sans que ce dernier perde complètement ses propriétés. L'élimination de cette eau de constitution s'effectue progressivement entre 100 C et 8500 C - 900 C tempé- ratures auxquelles le liant, qui a perdu pratiquement toute son eau de constitution, se fissure et ne maintient plus la cohésion du revêtement. Dans le cas des plaques préfabriquées, il est avantageux d'ajouter'aux constituants du revêtement, de la fibre minérale, telle que laine de roche, de verre, de basalte, des fibres céramiques ou des scories. La quantité de fibres minérales ajoutée peut être comprise entre 10 et 60 % du poids total des constituants du revêtement. Ces fibres minérales permettent simultanément d'augmenter la résistance à la flexion des plaques, d'augmenter le pouvoir isolant thermique de ces plaques notamment à basse température, et d'accroltre leur pou- voir isolant phonique. On donne' ci-après des exemples de composition du revêtement conforme à l'invention. Exemple I. Particules réfractaires silice, perlite, vermi- culite, alumine, magnésie, cendres végétales,(cendres de cosses de riz ou cendres de paille de céréales), et le mélange de ces particules: 6 à 40 % en poids. Liant minéral ciment magnésien, ciment alumi- neux, ciment ordinaire (type Portland), liant phospha- tique, plâtre, silicate additionné de produit accéléra- teur de prise et le mélange de ces liants 15 à 85 % en poids. Fondant borocalcite, oxyde de fer, laitier de haut fourneau moulu, trisilicate de soude, oxalate de calcium, carbonate alcalin, cendres de centrale ther- mique ou électrique, silice colloïdale, en suspension, et/ou gel de silice, et le mélange de ces composés 1 à 20 % en poids. Matières carbonées inflammables pâte à papier, farine de végétaux tel que bois, mais, blé et analogues, huiles (type spindle) et/ou huile triglycéride, et dex- trine, ainsi que le mélange de ces matières 0 à 20 X en poids. Les liants et les fondants cités dans cet exemple présentent la particularité de retenir une quantité appré- ciable d'eau de constitution (plus de cinq à six molé- cules d'eau par molécule de liant). L'élimination de cette eau de constitution nécessite un apport de chaleur très important ce qui a pour effet de retarder fortement le seuil d'apparition des fissures dans le revêtement. Le revêtement obtenu après durcissement du liant de la composition précitée adhère fortement à la surface à protéger quelle que soit la nature de cette dernière. Le revêtement obtenu présente l'aspect d'une laque possé- dant une forte dureté. Ce revêtement peut être teinté dans la masse, dans n'importe quel coloris. Exemple Il. Particules réfractaires silice, perlite, ver- miculite, alumine, magnésie, cendres végétales (cendres de cosses de riz ou cendres de paille de céréales), et le mélange de ces particules: 30 à 60 % en poids. Liant minéral: ciment magnésien, ciment alumi- neux, ciment ordinaire (type -Portland), liant phospha- tique, plâtre, silicate additionné de produit accéléra- teur de prise: 10 à 70 % en poids. Fondant: borocalcite, oxyde de fer, laitier de haut fourneau moulu, trisilicate de soude, oxalate de calcium, carbonate alcalin, cendres de centrale ther- mique ou électrique, silice colloidale en suspension et/ou gel de silice, et le mélange de ces composés 1 à 20 % en poids. Matières carbonées inflammables pâte à papier, farine de végétaux tel que bois, mais, blé et analogues, huiles (type Spindle) et/ou huile triglycéride, et dex- trine, ainsi que le mélange de ces matières 0 à 20 % en poids. Matières fibreuses fibres de laine minérale, telles que laine de roche, de verre, de basalte, de scories, ou fibres céramiques et le mélange de ces fibres à 60 % en poids. Cette composition, qui renferme des fibres, con- vient particulièrement pour réaliser des plaques pré- fabriquées, destinées à être fixées à la surface à pro- téger. Le revêtement conforme à l'exemple Il possède une dureté inférieure à celle d'un revêtement selon l'exemple I, mais présente une résistance à la flexion supérieure à ce dernier, grâce aux fibres. Les plaques de revêtement préfabriqué obtenues à partir de la composition selon l'exemple II, ou le revêtement projeté sur la surface à protéger, à partir d'une composition selon l'exemple I, peuvent être ren- forcées par une armature métallique et/ou synthétique, comme par exemple un grillage ou une tôle perforée, noyée au sein du revêtement. Le revêtement projeté directement sur la surface à revêtir, ou le revêtement constitué de plaques, peut présenter une épaisseur comprise entre quelques milli- mètres et quelques centimètres suivant la protection anti-feu recherchée. Lorsque l'épaisseur du revêtement atteint plu- sieurs centimètres, ce revêtement apporte de plus une excellente isolation thermique et phonique. Après durcissement, le revêtement obtenu présente une densité qui varie entre 0,8 et 1,2 environ, suivant la nature des constituants du revêtement. Le revêtement obtenu présente dans tous les cas un point de fusion totale supérieure à 1 400 C, et une conductibilité ther- mique qui se situe aux environs de 0,100 Cal par degré centigrade par cm2 et par minute, entre 1 200 C et 1 400 C, et un indice de basicité compris entre 8 et 9,5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, le revêtement conforme à l'invention peut être appliqué sur toute surface métallique, en béton, en pierre, en bois ou en matière synthétique revêtue ou non par une couche de finition, par exemple en plâtre, ou par une couche d'isolation thermique telle qu'un matelas de fibres minérales. Avant projection de la composition du revêtement, il est avantageux d'appliquer sur la surface à protéger un enduit adhésif tel qu'une émulsion acrylique. La composition peut encore renfermer une certaine proportion de liant organique, par exemple une colle phénolique, résistant à une température de l'ordre de 2000 C à 3000 C. Ce liant organique peut remplacer en partie l'ajout de matières carbonées au revêtement. L'utilisation d'un tel liant organique améliore l'adhérence du revêtement à la surface à protéger. De plus, ce liant organique rend le revêtement étanche, ce qui est avantageux, notamment pour les cas o le revêtement est appliqué sur une surface exposée aux intempéries. En outre, le liant organique retarde l'élimination de l'eau de constitution du liant inorga- nique, de sorte qu'il prolonge la durée de résistance du revêtement au feu et à la chaleur. REVEND ICATIONS 1. Revêtement pour protéger les constructions notamment contre le feu et la chaleur, comprenant des particules réfractaires enrobées dans un liant inorga- nique, caractérisé en ce qu'il renferme, en outre, des particules d'un fondant en une proportion suffisante pour assurer un frittage superficiel des particules réfractaires à une température inférieure ou sensible- ment égale à celle o le liant inorganique se désagrège. 2. Revêtement conforme à la revendication 1, dans laquelle le liant inorganique est constitué par du ciment magnésien ou alumineux, ou par du ciment ordi- naire, caractérisé en ce que la proportion et la nature du fondant sont tels que le frittage superficiel des 1.5 particules réfractaires commence entre 8500 C et 900 C environ. 3. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il renferme en outre, jusqu'à 20 % environ en poids de matières car- bonées inflammables. 4. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il renferme un liant organique résistant à une température comprise entre 200 et 300 C environ. 5. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il renferme les constituants ci-après 6 à 40 % en poids de particules réfrac- taires choisies dans le groupe comprenant la cendre végétale, la silice, la perlite, la vermiculite, l'alu- mine, la magnésie et leur mélange, à 85 % en poids de liant inorganique choisi dans le groupe comprenant le ciment magnésien, le ciment alumineux, le ciment ordinaire, les liants phosphatiques, le plâtre, les silicates et leur méla..ge, 2 458519 e14 1 à 20 % en poids de fondant choisi dans le groupe comprenant la borocalcite, l'oxyde de fer, le laitier de haut fourneau moulu, le trisilicate de sodium, l'oxalate de calcium, les carbonates de métaux alcalins, la silice colloidale en suspension, et leur mélange, ô 0 à 20 % en poids de matières carbonées inflammables choisies dans le groupe comprenant la pâte à papier, la farine de végétaux tels que bois, mais, blé et analogues, des huiles telles que des huiles tri- glycérides, la dextrine et leur mélange. 6. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en-ce qu'il renferme les constituants ci-après 15. 30 à 60 % en poids de particules réfrac- taires choisies dans le groupe comprenant la cendre végétale, la magnésie, la silice, la silice fossile, la vermiculite, la perlite, et leur mélange, * 10 à 59 % en poids de liantinorganique choisi dans le groupe comprenant le ciment ordinaire, le ciment magnésien, les silicates, les liants phos- phatiques, le plâtre, la silice colloidale, le gel de silice, le ciment alumineux, et leur mélange, - 1 à 20 % en poids de fondant choisi dans le groupe comprenant la borocalcite, l'oxyde de fer, le laitier de haut fourneau moulu, le trisilicate de soude, l'oxalate de calcium, les carbonates de métaux alcalins, la silice colloidale en suspension, le gel de silice et leur mélange, 30. 0 à 20 % en poids de matières carbonées inflammables choisies dans le groupe comprenant la pâte à papier, la farine de végétaux, les huiles, la dextrine, et leur mélange, * 10 à 60 % en poids de charges fibreuses choisies dans le groupe comprenant les fibres de laine minérale telles que laine de roche, de verre, de basalte, de scories, les fibres céramiques et le mélange de ces fibres. 7. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est obtenu par projection et durcissement d'une dispersion aqueuse d'un mélange des constituants du revêtement. 8. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des plaques préfabriquées obtenues par moulage et dur- cissement d'une dispersion aqueuse d'un mélange des constituants du revêtement.