Brevet FR2518529A1 — publié le 19830624

COMPOSITION DE BETON POUR LA CONSTRUCTIQN D'OUVRAGES tE GENIE CIVIL Les bétons standards destinés aux constructions d'ocre vraies de génie civil ont des compositions plus ou moins judicieuses selon trois critères qui sont : la résistance mécanique, l'ouvrabilité et le prix de revient. Les préoccupations esthétiques interviennent si peu que la plupart du temps les bétons mis en place sont des tinés à être recouverts par des peintures, des enduits, des parements en pierres artificielles, -en metal, en verre etc... pour masquer l'aspect grisâtre et rebutant de leur état naturel. Pour remédier à ce grave défaut, on a déjà imaginé des bétons "architectoniques" qui ajoutent aux trois critères ci-dessus celui de l'aspect extérieur lorsque l'ouvrage est terminé. Cet aspect exterieur est obtenu parfois en ajoutant des colorants aux composants traditionnels et en établissant une composition qui assure un certain dosage de liant hydraulique, de sable et de granulats afin qu'après décoffrage ou démoulage, les éléments obtenus puissent recevoir un traitement de surface tel qu'un sablage, ou un grèsage. Parfois, on obtient l'effet de surface recherché en recouvrant l'inte- rieur du moule d'un produit qui s'oppose à la prise normale du liant hydraulique, de sorte qu'un simple lavage permet de retirer la partie de liant hydraulique non prise pour obtenir des effets esthétiques grâce auxquels les granulats apparaissent de maniere régulière sur toute la surface de l'é- lément moulé ou par endroits sélectivement déterminés. La présente invention concerne un béton qui présente, bien entendu, toutes les caractéristiques voulues pour respecter les impératifs de solidité mécanique, d'ouvrabilité et de prix de revient mais qui, en plus, permet d'obtenir des éléments de couleurs inconnues à ce jour et d'une très grande variété et, cela, avec un état de surface (ou "peau") particulièrement attrayant du fait que la lumière naturelle du jour y joue librement, ce qui n'est pas le cas avec les enduits colorés ajoutés après coup. Un béton selon l'invention est destiné notamment aux travaux de génie civil, et est du type comprenant un liant hydraulique, du sable et un agrégat, ce béton étant carac térisé en ce que soit le liant hydraulique seulement, soit le sable seulement, soità la fois le liant hydraulique et le sable, comprend ou comprennent deux fractions de couleurs différentes tandis que le granulat est composé à raison d'au moins 75% de graviers non pas concassés mais soit de la ca-tégorie de ceux nommes "semi-concassés" soit, de préférence, de la catégorie de ceux qui sont roulés naturellement et qui ont des formes essentiellement courbes, sans facette dJeten- due notable. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les deux fractions de couleurs differentes du liant hydraulique proviennent de deux ciments Portland artifi ciels. - le rapport poids total de liant hydraulique poids total de sable est constant et compris entre 0,42 et 0,50 - le béton comprend un colorant tel qu'un pigment bleu d'outremer ou un oxyde de fer brun à raison -de 0,2 à 3,5% du poids total de liant hydraulique. - le béton devant être gâche avec de l'eau, le rapport : poids d'eau poids total de liant hydraulique a une valeur voisine de : 1 soit 0,5 2 - la composition du béton pour un metre cube à gacher est la suivante ciment blanc ........................ 275 a 380 kg . sable de couleur claire de granulomé trie de 0,06 à 5 mm ............ 275 à 330 kg . sable de nuance ocre de granulométrie de 0,06 à 4 mm ...................... 375 à 430 kg . graviers dont au moins 75S de graviers roules naturellement et 11semi-concassés" de granulometrie de 4 b 30 mm .......... 1.260 à 1.350 kg eau de gâchage ........................ 130 à 200 kg La composition du béton pour un metre cube à gâcher est la suivante ciment blanc ......................... 245 à 270kg . ciment gris ....................... 30 à 110 kg . sable de couleur claire de granulomé trie de 0,06 à 5 mm .................... 275 a- 330 kg . sable de nuance ocre de granulometrie de 0,06 à 4 mm , 375 à 430 kg . graviers dont au moins 75% de graviers roulés naturellement et "semi-concassés de granulometrie de 4 à 30 mm ....... 1.260 à 1.350 kg . eau de gâchage ........................ 130 à 200 kg L'invention sera bien comprise par la description détaillée ci-apres- faite en référence au dessin annexé.Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques montrant un béton obtenu avec des granulats concassés non conformes à la présente invention. Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques correspondant aux figures 1 et 2 et représentant le résultat obtenu avec un beton conforme a l'invention. Le but de l'invention est d'obtenir une piece en béton dont l'aspect extérieur soit le plus proche possibl-e de celui des pierres natu-relles dans un endroit géographique donné. On sait que, traditionnellement, les constructions en pierres sont réalisées à partir des carrières les plus proches du lieu de construction ce qui donne un aspect local marqué selon la couleur et le grain des pierres d'un endroit déterminé. Or, à l'heure actuelle, le coût de la construction d'édifices en pierres de taille est tel qu'il est positivement obligatoire d'utiliser du béton. Le but de la présente invention est de permettre la construction d'édifices en béton qui bénéficient de tous. les avantages du beton sans être affectés par l'aspect rebutant du béton brut mais qui, au contraire, présentent un aspect extérieur adapte dans chaque cas à un grain et une couleur déterminés. Ainsi, il est possible de donner au béton un aspect qui se rapproche des pierres locales traditionnelles ou d'adopter des teintes originales. A l'égard de la couleur, on choisit un ou deux ciments et un ou deux sables selon leur coloration et, à l'égard du grain que doit présenter la "peau" dubeton, on doit choisir la granulométrie du sable dans une gamme plus ou moins fine selon la finesse du grain désiré. Il est important de noter que ce sont -les éléments les plus fins qui donnent la coloration. Lors du coulage du beton gâche dans un moule, on soumet celui-ci å des vibrations pour obtenir un tassement, ainsi que cela est connu en soit cela a pour effet de faire tomber dans le fond du moule les éléments les plus lourds c'est-à-dire essentiellement le sable etles granulats, le tout, bien entendu, noye dans le liant hydraulique. Apres démoulage, la face apparente de la pièce moulee est celle.qui etait si-tuée au fond du moule. Lorsque l'on veut obtenir un grain relativement fin, il est impératif que les granulats ne soient pa-s présent sur la-face visible'c'et- à-dire qu'ils n'atteignent pas le fond du moule en lui presentant une surface trop grande. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit respecti-vement en coupe et en perspective extérieure une pièce en béton non conforme a ltinvention, contenant des graviers concassés. On sait que le concassage de blocs est destiné à obtenir des fragments d'un certain calibre et dont les f-ormes, bien qutaleatoires, présentent toujours des grandes faces résultant du clivage provoque par le concassage. Comme on l'a rappelé plus haut, la vibration du moule dans lequel on a coulé le béton a pour effet de tasserl'en- semble, d'évacuer les bulles d'air et de créer un certain étagement des composants d'où il résulte que le granulat, qui se trouve dans la partie inférieure de la masse et au voisinage immédiat du fond du moule, a tendance a créer des impacts" c'est-à-dire des points par lesquels il apparait en surface. Lorsque les graviers sont du type concasse, ils se placent. comme n'inporte quel granulat, selon des orientations aleatoires mais, statistiquement, il est sur que certains d'entre eux se placent contre le fond du moule selon l'une de leurs grandes faces. Ainsi, sur la figure 1, on voit un schéma montrant en coupe une partie d'une masse de béton placée dans un moulue, ce béton comprenant des graviers concassés. Par rapport au fond 1 du moule, on voit que des graviers 2, 3, 4 et 5 sont complètement noyés dans la masse et ne touchent pas le fond 1. En revanche, on voit des graviers 6, 7 et 8 qui sont placés contre le fond 1. Le gravier 6 ne touche le fond 1 que par une pointe de sorte qu'apres démoulage il ne sera pratiquement pas visible sur la face de. la pièce finie. En revanche, les graviers 7 et 8 sont placés contre le fond 1 par l'une de leurs grandes faces et celle-ci sera en tiercement visible à l'extérieur de la pièce finie. Sur la figure 2, on a montré schématiquement comment peut se présenter une piece obtenue à partir de la masse moulee représentée sur la figure 1 et l'on constate que-sur le fond uniforme de sable (s) et de ciment(s) apparaissent les grandes faces des granulats concassés qui se sont- trouvés contre le fond du moule. Une telle apparence peut être souhaitée et l'on connait des bétons architectoniques qui comprennent, à dessein, de tels granulats que l'on fait même ressortir encore plus au moyen d'un traitement de surface connu en soi et déjà évo qué plus haut. Mais, ici, un tel effet n'est pas souhaitable, sauf exception, car les pierres de taille utilisées traditionnellement pour la construction ne présentent pas de telles occlusions et il faut, au contraire, rechercher un aspect à peu près uniforme avec au maximum quelques petites facettes de granulats mais non des grandes faces. En outre, ces petites facettes appartena-nt à des gra nul arts doivent avoir une couleur rappelant les composants naturels de pierres issues des carrières locales. Dans ce cas, conformément a l'invention, on adopte comme granulats non pas des graviers concassés mais des graviers de la catégorie connue sous le nom "semi-concassés" car le gravier de départ est un gravier roule, de calibre relativement petit et qui n'a donc à subir qu'un concassage Iégei ne provoquant aucun grand eclat. Mais lorsque l'on veut que la peau du béton ait unifor mément un grain de pierre, on utilise comme granulat des grain viers roules naturellement. Dans ce cas, les impacts sont ponctuels et, par conséquent, en harmonie avec la grosseur des grains de sable. On sai-t en effet que le gravier est extrait de gisements nommes "gravieres" qui sont des accumulations de pierres de differentes dimensions mais généralement assez peu volumineuses et qui ont été roulées pendant des siècles, voir des millénaires, dans des torrents ét des cours d'eau, de sorte que par usure ces graviers ne presentent ni pointe ni arrête mais sont tres lisses et ont des formes exclusivement courbes du genre sphère, oeuf, etc... Sur la figure 3 on a represente, symetriquement à la figure 1, une partie d'une masse d'un béton conforme à l'invention placée dans un moule. Par rapport au fond de moule 10, on voit que certains graviers sont noyés dans la masse et ne présentent pas d'in térêt particulier tandis que des graviers 11,12, 13 et 14 sont placés contre le fond 10. Or, ici, le granulat 11 est du type roulé naturellement et a une forme sensiblement sphérique de sorte qu'il n'est tangent au fond 10 que par un sommet qui, s'il est géometriquement réduit à un point,-est dans la pratique de très petites dimensions de sorte qu'il est peu visible sur la pièce finie. Le gravier 12, en revanche, a été représenté schémati- quement comme la plupart que ceux qui sont semi-concasses et l'on voit que ce genre de gravier a une forme moins réguliere que les graviers roulés mais présentent essentizelle- ment des parties courbes, de très petites facettes et quelques pointes. Le gravier 12 est au contact du fond 10 du moule par l'un de ses sommets ce qui conduit exactement au même résultat que celui décrit pour le gravier 11 puisque la partie au contact du fond du moule est de très petite surface et sera peu visible sur la face de la pièce terminée. Le fragment 13 est de forme sensiblement ovotide et se trouve au contact du fond 10 du moule par un de ses pôles de sorte qu'ici encore on se trouve dans le même cas- qu'avec le fragment sphérique 11. On voit avec le fragment 14 que même lorsqu'un gravier du genre roulé est placé sur le fond 10 du moule par sa plus grande "face" il n'est encore tangent que par une très petite surface puisque la différence entre un sommet et une grande "face" est en réalité une différence de courbure qui ne change rien la nature du contact qui est sensiblement ponctuel. En se reportant à la figure 4, on voit que la face visible d'une pièce terminée obtenue par moulage d'un béton conforme à l'invention a un aspect sensiblement uniforme et présente, selon une très faible dispersion, quelques petites taches correspondant aux petites surfaces'des graviers qui étaient au contact du fond du moule. On a bien, ici, l'aspect général d'une pierre qui contient une faible proportion de petites occlusions et qui est tout-à-fait conforme à la nature. On va citer maintenant quelques exemples de bétons conformes à l'invention. Exemple 1 Pour obtenir un mètre cube de béton à gâcher on prend - ciment Portland artificiel du type 55, blanc .. 353 kg - sable de Loire clair, de grains dont le dia metre est de 0,08 à 4 mm ........ 300 kg - sable de Mouen dont les grains ont un diametre de 0,08 à 3 mm ............................. 400 kg - graviers de Seine . 80 % de graviers roules, . 20 % de graviers semi-concasses, dont le plus grand diamètre est compris entre 5 et 25 mm ........................ 1.300 kg - eau de gâchage .............................. 175 kg Ce béton est malaxé dans une centrale à béton de type connu puis est coulé dans un moule qui est soumis à des vibrations, le tout selon des caractéristiques connues de l'homme de metier Après prise, la pièce est démoulée et séchée.. Le cas échéant elle est étuvée avant demoWlage. La pièce obtenue à une coloration violine. La couleur violine est plus ou moins marquée selon qu'on augmente ou qu'on diminue la proportion de sable de Mouen et/ou de ciment. Exemple 2 Pour obtenir un mètre cube de béton à gâcher on prend - ciment Portland artificiel du type 55, blanc 265 kg -.ciment Portland artificiel 55, à haute tel neur en silice ................ 88 kg - sable de Loire clair, de grains dont le dia mètre est de 0,08 à 4 mm ................... 300 kg - sable de Mouen dont les grains ont-un diame tre de 0,08 a 3 mm ......................... 400 kg - graviers de Seine : . 80 % de graviers roulés, . 20 % de graviers semi-concassés, dont le plus grand diamètre est compris entre 5 et 25 mm .................................. 1.300 kg - eau de gâchage .............................. 175 kg On ajoute a cet ensemble 10 kg, 5 de pigment bleu d'outremer. On obtient ainsi une pièce terminée qui a une coloration bleue. On peut augmenter ou atténuer le bleu obtenu en augmentant ou en diminuant la quantité de pigment. Cependant l'expérience montre qu'il ne suffit pas de jouer sur cette quantité de pigment pour faire varier proportionnellement l'intensité de la couleur obtenue car au-delà d'une certaine proportion, la couleur se stabilise. Il faut alors jouer sur les nuances de ciments et de sables pour obtenir une base de depart soit plus claire, soit plus foncée, sur laquelle le pigment aura à nouveau des effets dans la nuance choisie. Exemple 3 Pour obtenir un metre cube de béton à gâcher on prend : - ciment Portland artificiel 400, blanc ....... 315 kg - ciment Portland artificiel 500, gris ........ 35 kg - sable de loire clair de granulométrie comprise entre 0,08 et 4 mm ........... 700 kg - graviers de Martot 80 % de graviers roules, 20 % de graviers semi-concassés, dont le plus grand diamètre est compris entre 5 et 25 mm ................................... 1.300 kg - oxyde de fer brun (pigment) .................. 1 kg 2 - eau de gâchage ............................ 175 kg Après moulage, vibration, démoulage et traitement de surface, la piece démoulée présente un grain moyen et une couleur brun clair légèrement ocre rouge. Exemple 4 Pour obtenir un metre cube de béton à gacher on prend - ciment Portland artificiel 400, blanc ........ 250 kg - ciment Portland artificiel 500, gris ......... 100 kg - sable de Loire blanc de granulométrie comprise entre 0,08 et 4 mm .......................... 300 kg - sable de Loire clair de granulométrie comprise entre 0,08 et 4 mm .. 400 kg - graviers de Martot . 80 % de graviers roulés, 20 % de graviers semi-concassés, dont le plus grand diamètre est compris entre 5 et 25 mm .................................. 1.300 kg - oxyde fer brun (pigment) ................... 8 kg - eau de gâGhage .............................. 175 kg Après mou.lage, vibration, étuvage éventuel, démoulage et traitement de surface, la pièce séchée présente un grain fin et une couleur brune rougeâtre, plus foncée que celle obtenue avec le béton de l'exemple 3 ci-dessus. Il ressort de la description ci-dessus qu un béton conforme à l'invention à une texture fine et colorée, alors que les bétons ordinaires ont la fraction fine de leur composition qui est choisie de manière indifférente dès lors quelle procure la résistance mécanique voulue. Or, ce sont les éléments les plus fins qui doivent apporter leur coloration puisque, conformément à l'invention, la face extérieure visible du béton ne comporte pratiquement que la structure fine et non les gros granulats. En effet, on veut donner l'apparence de pie.rres dont le grain se rapport che de celui des pierres naturelles, dont l'açtion est nota ment, "d'accrocher" la lumière et d'éviter l'effet de masse compacte que procurent les bétons traditionnels. La valeur du rapport eau ciment peut être voisine de 0,5 et cette constante est très importante pour obtenir des résultats satisfaisants conformes a l'invention. Un autre paramètre dont il faut tenir compte est celui de la température lors du moulage, si l'étuvage est nécessaire. Dans ce cas, l'expérience a montré que la temperature devait être au maximum de 40 C. Après prise, il est possible de procéderà un étuvage bien que celui-ci ne soit pas recommandé et cet étuvage doit être conduit avec précaution selon les nuances désirées. En tout état de cause, afin d'obtenir un résultat constant malgré la répetitivité des opérations de gâchage et de moulage, il est important que le rapport eau d'une part ciment et la température du moulage d'autre part sofentconstantslors des opérations répétitives. Naturellement, l'invention permet de procéder à un traitement de surface soit sélectif soit intégral. Un traitement sélectif consiste à ne soumettre qu'une partie de la surface des pièces obtenues- à un traitement extérieur ou à l'action d'un produit désactivant ou ret-ar- dateur placé dans le moule tandis qu'un traitement intégral consiste à traiter toute la surface. On peut notamment procéder à un sablage leger de l'en- semble de la surface. Le sablage a pour effet de retirer la couche la plus extérieure de la face apparente et, en quelque sorte, de la dépolir ce qui accroit la grosseur du grain de la peau du béton mais il .doit, néanmoins, etre léger pour ne pas attaquer la fraction fine extérieure, ce qui aurait pour effet non désiré de faire apparaitre les gros granulats d'une manière excessive. Dans les exemples retenus ici, on a cite des sables et des graviers provenant de-gisements situés en France mais il va de soi que dans d'autres pays il faut choisir des composants équivalents et disponibles localement En tout état de cause, les sables et graviers énoncés ont des caractéristiques constantes et reconnues auxquelles il est facile de se référer pour obtenir des equivalents. L'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation decrits et représentés mais en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Béton, notamment pour travaux de génie civil, du type comprenant un liant hydraulique, du sable et un agrégat, caractérisé e-n ce que soit le liant hydraulique seule ment, soit le sable seulement, soit a la fois le liant hydraulique et le sable comprend ou comprennent deux fractions de couleurs différentes tandis que le granulat est composé à raison d'au moins 75 % de graviers non pas concasses mais soit de la catégorie de ceux nommés "s.emi-concasses" soit, de preference, de la catégorie de ceux.qui sont roulés naturellement et qui ont des formes essentiellement courbes, sans facettes d'étendue notable. 2 - Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux fractions de couleurs différentes du'liant hydraulique proviennent de deux ciments Portland artifi- ciels. 3 - Béton selon la revendication 1,. caractérisé en ce que le rapport poids total de liant hydraulique poids total de sable est constant et compris entre 0,42 et 0,50. 4 - Béton -selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un colorant tel qu'un pigment bleu d'outremer ou un oxyde de fer brun à raison de 0,2 à 3,5 % du poids total de liant hydraulique. 5 - Béton selon la revendica.tion 1, caractérisé en ce que de vant être gaché avec de l'eau, le rapport poids d'eau poids total de liant hydraulique a une valeur voisine de 1 soit 0,5 2 6 - Béton selon la revendication 1, caractérise en ce que sa composition pour 1 mètre cube à gâcher est la suivante - ciment blanc ........................ 275 a 380 kg - sable de couleur claire de granulo métrie 0,06 à 5 millimètres ......... 275 à 330 kg sable de nuance ocre de granulomé trie de 0,06 à 4 millimètres ........ 375 à 430 kg - graviers dont au moins 75 % de graviers roulés naturellement et "semi-concasses" de granulometrie de 4 à 30 millimetres ............... 1.260 à 1.350 kg - eau de gâchage ...................... 130 à 200 kg 7 - Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa composition pour 1 mètre cube à gâcher est la suivante - ciment blanc * 245 à 270 kg - ciment gris : 30 à 110 kg sable couleur claire de granulo métrie 0,06 à 5 millimètres ......... 275 à 330 kg - sable de nuance ocre de granulome- trie de 0,06 à 4 millimètres ........ 375 à 430 kg - graviers dont au moins 75 % de graviers roulés naturellement et "semi-concasses" de granulométrie de 4 à 30 millimetres ............... 1.260 à 1.350 kg - eau de gâchage ...................... 130 à 200 kg