Brevet FR2520780A1 — publié le 19830805

Dispositif de protection thermique totale pour façades La présente invention concerne un dispositif d'une protection thermique totale de façades, comprenant une masse adhésive consistant en produit adhésif et ciment, des plaques de façade isolantes, une masse d'enrobage d'armature constituée en produit adhésif et ciment, une nappe d'armature, un enduit préalable1 et un enduit final de surface en résine synthétique. Le développement de nouveaux matériaux et ltemploi de nouvelles techniques se sont accrus rapidement dans les années récentes dans le domaine de la construction de bâtiments. Ainsi, notamment à la suite de l'augmentation du prix du fuel de chauffage, de nouvelles voies ont été recherchées pour une amélioration de l'isolation thermique dans les constructions neuves et anciennes. En plus de la conversion du fuel en d'autres possibilités de chauffage une isolation thermique améliorée a donné une importance particulière à une protection totale des façades à l'égard de la chaleur. Ce système de protection thermique totale des façades s'est largement répandu dans une possibilité d'application quasi universelle dans les bâtiments neufs et anciens. I1 est important que, pour cette application, le caractère des façades ne soit pas, autant que possible, modifié.A cela s'ajoute son prix relativement avantageux. I1 s'agit là donc nettement d'une production en série. Le système de protection thermique totale des façades ou une telle protection rapide dénommée VWS est une conception décisive d un système d assemblage à plusieurs couches d'après la norme DIN 4108, art 2 (Octobre 79) correspondant à "plus du triple des conditions minimales exigées pour les éléments individuels d'une construction", en ce qui concerne l isolation thermique La condition pour une protection thermique économiquement optimale est remplie lorsque le coefficient de traversée de chaleur de la paroi extérieure (coefficient K) est égal à 0,5 Watt/m2. K, ou W = Watt et K = Kelvin. Le but réside dans l'économie d'énergie de chauffage et la réalisation d'une climatisation agréable et saine des locaux d'habitation. Pour les différentes couches en lesquelles le système d'assemblage est composé, l'association des producteurs de protection VWS (dans l'association de l'industrie des producteurs de mousse expansée durcie) a fixé la nomenclature ci-après Pour la protection thermique totale des façades, l'ensemble du système est constitué comme suit - "Masse adhésive" : désignation de la matière ou de la couche qui est employée pour la liaison par collage des plaques isolantes de la chaleur. - "Plaques isolantes pour façades EPS" : désignation des plaques isolantes de la chaleur, constituées notam ment en polystyrène expansé en mousse dure extrudé. - "Masse d'enrobage" : désignation du matériau pour l'en robage de-la nappe d'armature. - "Nappe d'armature" : désignation d'une nappe à grandes mailles en fibres de verre avec une grandeur de mail les par exemple de 5 mm. - "Enduit préalable" : enduit de fond pour la couche d'habillage finale. - " Enduit de revêtement en résine synthétique' : dési gnation de la dernière couche pour la protection con tre les intempéries et pour l'aspect de la façade. Pour la liaison de 2 ou plusieurs couches différentes, les conceptions suivantes sont fixées, selon les objectifs fonctionnels principaux - "Couche d'armature" : elle est constituée d'une masse d'enrobage et nappe d'armature. - "Disposition en plusieurs couches d'enduit armées" la couche principale se trouve sur des plaques iso lantes de façade E.P.S. La présente invention a notamment pour but d'améliorer les propriétés caractéristiques mécaniques de la disposition d'ensemble mentionnée ci-dessus pour la protection thermique totale de façades, plus particulièrement la force d'adhérence et la sécurité de maintien de la masse adhésive et de la masse d'enrobage d'armature contenues dans cet ensemble. Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif de protection thermique totale de façades du type ci-dessus, caractérisé en ce que la masse adhésive de base et/ou la masse d'enrobage d'armature contiennent une proportion en poids de carbonate de calcium comprise entre 20 et 80 X. L'invention s'étend à divers modes de réalisation décrits dans la suite. Conformément à l'invention, la masse adhésive et la masse d'enrobage d'armature ne contiennent, dans leur mélange, que de faibles proportions de ciment, mais des proportions plus importantes d'un matériau organique. Avec ce mélange spécial, il se produit avantageusement une réaction inattendue entre le ciment et le carbonate de calcium. Le choix d'une répartition déterminée des grains du mélange par enduction est essentiel pour l ob- tention d'une structure compacte et d'un séchage exempt de retrait. Conformément à l'invention, on préfère en conséquence, le remplacement de quartz moulu en farine employé jusqu'à ce jour par du carbonate de calcium avec une même répartition de grains. Les carbonates de calcium présentent, contrairement à la poudre de quartz, une teinte plus claire, un caractère abrasif plus réduit et l'absence de danger de silicose. I1 en est ainsi aussi bien pour l'introduction de carbonate de calcium dans les enduits en résine synthétique que pour leur emploi dans les masses adhésives et les masses d'armature. La description ci-après se rapporte à un exemple d'un ensemble de protection thermique totale de façades conforme à l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'un ensemble pour protection thermique totale de façade. - la figure 2 est une vue au microscope électronique d'une masse adhésive conforme à l'état antérieur de la technique. - la figure 3 est une vue au microscope électronique d'une masse adhésive conforme à l'invention. Une description de tous les points de vue relatifs à la plysique de construction qui sont à considérer dans l'emploi de dispositifs de protection thermique totale de façades, n'est pas nécessaire pour une explication de la présente invention. Dans ce qui suit -ne seront exposées que les conditions exigées les plus importantes pour les matériaux et les compositions des différentes couches de la disposition obéissant au système d'assemblage. La figure 1 montre la constitution d'un ensemble pour la protection thermique totale de façade, qui se compose d'une masse adhésive de base 1 qui sert à la fixation par collage de plaques isolantes de la chaleur 2. Sur les plaques isolantes 2, se trouve une masse d'enrobage d'armature 3 destinée à l'enrobage d'une nappe d'armature 4, par exemple une structure à grandes mailles en fibres de verre avec une grandeur de maille d'environ 5 mm. Sur la masse d'enrobage d'armature 3 est prévu un enduit préalable 5 pour un revêtement final en forme par exemple d'une couche en résine synthétique 6. Ce revêtement en résine synthétique constitue ainsi la dernière couche pour la protection contre les intempéries et pour l'aspect esthétique de la façade. a masse d'enrobage d'armature 3, la nappe d'armature 4, l'enduit préalable 5, ainsi que la couche en résine synthétique 6, constituent une structure de revêtement de façade en plusieurs couches et armée. Masse adhésive La masse adhésive 1 a pour fonction de maintenir une liaison durable et solide entre, d'une part, la façade à protéger thermiquement, habituellement une maçonnerie, du béton ou un enduit au mortier, et d'autre part les plaques d'isolation thermique 2. On peut utiliser à cet effet des mélanges usuels, du genre de mortier, de ciment et de matières synthétiques, telles que masses à base de dispersion de matières synthétiques applicables à ia palette ou à la truelle. Immédiatement avant l'emploi, on ajoute, conformément à l'état de la technique, à la masse adhésive en question de 30 à 50 X en poids, éventuellement jusqu'à 100 % de ciment Portland. Plaques isolantes Comme plaques thermiquement isolantes pour façades 2, celles d'emploi de beaucoup le plus important sont des plaques de polystyrène expansé en mousse dure conformes à la norme DIN 18 164 (types de protection PS 15 SE ou PS 20 SE). Selon l isolation thermique prévue, elles sont réalisées en majorité en épaisseurs de 20 à 80 mm. Comme matière isolante thermiquement, il est également possible de mettre en oeuvre des plaques en polyuréthane expansé en mousse dure, ou des plaques de fibres de verre ou de fibres minérales expansées en mousse. Masse d'enrobage d'armature La masse d'enrobage d'armature 3 est dans la plupart des cas identique à la masse adhésive. Généralement, conformément à l'état de la technique, on incorpore dans la masse d'enrobage d'armature, une faible proportion de ciment, de 20 à 50 X au maximum, en vue d'obtenir une plus grande élasticité et capacité de conformation de la masse. Dans cette masse 3 est enrobée la nappe d'armature 4. L'épaisseur de la masse d'enrobage 3 s'élève, selon les cas, jusqu'à 5 mm. Nappe d'armature Comme nappe d'armature 4, sont notamment prévues des structures en fibres de verre exemptes d'alcalins, c'est-à-dire des nappes en fibres de verre résistantes à l'hydrolyse, qui se distinguent déjà par une bonne résistance aux produits alcalins, et sont pourvues en outre, par traitement, d'une protection de surface lisse résistante aux alcalins, par exemple un revêtement en acrylate. Un tel revêtement de surface en dispersion de résine synthétique, appliqué sur les fibres de verre individuelles de la nappe, protégent celles-ci contre des sollicitations mécaniques. La structure en fibres de verre égalise notamment les tensions apparaissant à l'intérieur de l'ensemble. Enduit préalable L'enduit préalable est un enduit de fond qui sert de barrage contre l'absorption d'eau et qui améliore l'adhérence de la couche de revêtement. Notas ment dans le cas d'emploi d'enduits par frottement, il est recommandé de prévoir un accord dans la coloration de cet enduit préalable. Enduit de revêtement en matière synthéti que Pour ce revêtement final 6, on utilise des enduits à liant en résine synthétique qui sont applicables en une variété de structures et qui apportent à la façade l'aspect esthétique désiré, ainsi que la résistance aux intempéries nécessaire. Les conditions exigées pour les enduits de façades sont décrites dans la norme DIN 18 558 relative aux "Enduits en résine synthétique Dans le domaine des industries du béton, il est déjà connu de mettre en oeuvre du carbonate de calcium comme produit favorisant l'enduction. D'après les documents ci-après, l'utilisation de carbonate de calcium comme additif d'enduction a également pour effet une amélioration de la solidité du béton. - R. Zipelius " Helle Sande in weissem Sichtbeton", W.P.C.P.-Tagung, Kopenhagen 30.4-2,5.1973. - E Spohn, W. Lieber "Reaktionen zwischen Calciumcarbonat und Portlandzement", Zement-Kalk-Gips NO 9/1969. - H. Martin "Uber den Einfluz verschiedener Zuschläge auf die Betonfestigkeiten", Betonstein-Zeitung, n01/1968. 1. Formule pour la fabrication de produits adhésifs à liant en résine synthétique : (parties en poids) 239,0 Eau 9,3 Propylène-glycol 3,0 Agent de conservation (chloracétamide avec liant en quart.ammonium) 3,0 Alcool polyvinylique 5,7 Méthyl-hydroxy-éthyl cellulose hautement éthérifié. 4,0 Expanseur en mousse 540 Agent d'enduction suivant le point 2. 2 Acétate de butyl-di-glycol 4 Lessive de soude à 10 % 19Q Dispersion de ter-polymère à 50 % à ba se d'éthylène, d acétate de vinyle, de chlorure de vinyle 40 Eau 1040 parties (Proportions en poids). 2. Agent d'enduction éprouve (farine de quartz-carbonate de calcium) Essai 1 : Répartition des grosseurs de grain (microns) Couche suérieure Diamètre moyen 190 parties de farine de quartz 100 15 350 " 400 300 540 parties Essai 2 108 parties de car bonate de calcium* 25 5 432 X " 400 130 540 parties *Comme carbonate de calcium a été utilisé Calcidar 5 et Calcidar 130 du commerce de la firme Omya GmbH. Les valeurs des produits des essais sont données dans le tableau 1. Tableau 1 Mélange Grosseur de particules Poids couche diamètre spécifique supérieure moyen arme de quartz 100 microns 15 microns 2,6 400 microns 300 microns 2,6 arbonate de calcium 25 microns 5 microns 2,7 400 microns 130 microns 2,7 3. Préparation de la masse adhésive (adhésif + Ciment) Avant la fabrication, c'est-à-dire avant la préparation des produits soumis aux essais, on est parti du mélange suivant avec le ciment - 100 parties d'adhésif à liant en résine synthétique - 75 parties de ciment Portland PZ 350. 4. Préparation des produits d'essais Pour leur observation au microscope électronique, les masses adhésives contenant du ciment ont été versées dans des coquilles. Après séchage pendant 5 minutes jusqu'à 28 jours, s'est produite dans les pores, aux emplacements des fractures, la croissance épitactique et topotactique des cristaux. Pour l'épreuve de résistance mécanique, après 28 jours de séchage, on a constitué des prismes de mortier de 4 x 4 x 16 centimètres. 5. Représentation des résultats Seuls ont été reconnus individuellement des cristaux rudimentaires sur les échantillons dans lesquels du quartz avait été mis en oeuvre comme addition. En vue de démontrer la croissance de cristaux très différente entre bloc de ciment et chacun des agents de facilitation de l'enduction, on peut comparer entre eux les deux clichés de microscope électronique de l'essai avec quartz 1 et de l'essai avec carbonate de calcium 2. Les observations ont eu lieu après 7 jours de séchage et sous un grossissement de 60 000 fois. D'après la figure 3, il est visible que, entre le bloc de ciment et le carbonate de calcium se sont produits, contrairement à la figure 2, des croissances intenses de cristaux, qui ont poùr conséquence une amélioration importante des propriétés mécaniques, notamment de la résistance à la pression et de la résistance à la flexion, et en outre une réduction du volume des pores. Les valeurs de résistance mécanique de l'essai 1 (quartz) et de l'essai 2 (carbonate de calcium) sont reportées dans le tableau 2. Tableau 2 Essai 1 Essai 2 (quartz) C03Ca) Résistance à la flexion (N.mm2) 0,87 1,07 ésistance à la pression (N.mm2) 1,90 2,95 volume des pores (Vol X) 14,7 12,8 D'après les résultats des essais, notamment du tableau 2 et des figures 2 et 3, il est évident que l'introduction conforme à l'invention de carbonate de calcium dans la matiere adhésive pour la masse adhésive et pour la masse d'enrobage d'armature procure des propriétés mécaniques considérableme-nt meilleures, ce qui, pour un materiau tel que celui de protection thermique totale de façades, représente un énorme progrès technique. Le tableau 2 montre l'augmentation importante de la résistance à la flexion et de la résistance à la compression par rapport à l'état de la technique. La figure 3 montre nettement les croissances épitactique et topotactique des cristaux. Par ces concepts on comprend la croissance de cristaux sur la surface, ou la formation de nouvelles surfaces ainsi qu'une croissance orientée et des croissances de type différent, cependant pour des cristaux de constitution analogue à la grille de structure. Ces cristaux imbriqués entre eux dans la masse adhésive et dans la masse d'enrobage d'armature contenant du carbonate de calcium doivent être considérés comme la cause de l'accroissement de la résistance à la flexion et de la résistance à la compression. Etant donné que cette croissance de cristaux se produit principalement dans les espaces vides et les pores, le volume de ces derniers se trouve réduit et la possibilité d'admission d'eau du système est amoindrie. Ci-dessous est exposé l'emploi conforme à l'invention de carbonate de calcium dans l'enduit de revêtement en résine synthétique. L enduit de revêtement à liant en résine synthétique remplit deux fonctions 1. Protection de la maçonnerie, ainsi que du dispositif de protection thermique totale appliqué sur elle, con tre les influences des intempéries, notamment de l'humidité. 2. Apparence décorative de la construction dans sa cou leur et dans sa structure. Avant l'application de l'enduit de revêtement à liant en résine synthétique, il peut être avantageux, de procéder tout d'abord à une enduction d'une teinte de façade comme couleur de fond. Cette mesure se recommande pour des raisons techniques en vue d'améliorer la résistance à l'humidité ainsi que pour des raisons décoratives, notamment si cette teinte de fond est en accord avec la couleur de l'enduit final de revêtement. Recette pour la réalisation d-un enduit à la taloche avec une granulation moyenne à base de "DURCAL" et "GRANIT CALCIUM" 120,0 parties en poids Dispersion Terpolymère à 50 % à base d'éthylène, acétate de vi nyle, chlorure de vinyle, 1,0 ammoniac concentré 60,0 solution à 5 % d'un composé hy droxy-éthyl-cellulose faiblement éthérifié 2,0 anti-mousse 1,0 Produit de conservation (chlora cétate avec liaison quart-ammo nixum) 10,0 solution de sodium à 10 % 17,5 dioxyde de titane (rutile) 50,0 carbonate de calcium diamètre moyen 5 microns 120,0 carbonate de calcium diamètre moyen 15 microns 280,0 carbonate de calcium diamètre moyen 130 microns 250,0 carbonate de calcium en granulats de 0,35 à 0,7 mm 75,0 carbonate de calcium en granulats de 1 à 2 mm 13,5 Benzine point d'ébullition 145-2000C 1000,0 en poids REVENDICATIONS 10) Dispositif de protection thermique totale pour façades comprenant une masse adhésive de base (1) consistant en produit adhésif et ciment, des plaques de façade isolantes de la chaleur (2), une masse d'enrobage d'armature (3) constituée en produit adhésif et ciment, une nappe d'armature (4), un enduit préalable (5), et un enduit final de surface en résine synthétique (6), dispositif caractérisé en ce que la masse adhésive et/ou la masse d'enrobage d'armature contiennent une proportion de 20 à 80 % en poids de carbonate de calcium. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse adhésive et/ou la masse d'enrobage d'armature contiennent entre 30 et 50 % en poids de carbonate de calcium. 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enduit final de revêtement en résine synthétique contient une addition de 50' à 85 X, et notamment de 60 à 80 % en poids de carbonate de calcium. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à.3, caractérisé en ce que la masse adhésive et la masse d'enrobage d'armature contiennent un mélange de carbonate de calcium, avec une couche supérieure de 400 microns d'épaisseur, et un diamètre moyen de particules de 110 microns. 50) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comme produit adhésif pour la masse adhésive de base et pour la masse d'enrobage d'armature, on utilise un adhésif à liant en résine synthétique qui est mélangé dans une proportion de 20 à 100 % en poids à du ciment Portland.