Brevet FR2555633A1 — publié le 19850531

Les éléments de construction en béton isolant léger présentent des avantages de légèreté, de résistance mécanique élevée et d'isolation qui permettent leur utilisation dans de nombreuses applications. Différentes compositions ont déjà été proposées; en particulier le brevet français 81.71452 avec son additif 82.06392 de même que le brevet déposé en ALGERIE sous le n" 6655 et enfin le brevet européen 82.4016760 publié sous le n" 0074 908 décrivent un produit utilisant une composition de mortier de ciment armé de fibres de verre. Mais de tels produits présentent de graves inconvénients car la fibre de verre, si elle n'est pas spécialement traitée, est attaquée par les alcalis produits par le mélange de liants hydrauliques et d'eau. I1 est également connu que la fabrication d'un béton isolant léger obtenu en mélangeant un liant hydraulique,des billes de polystyrène et de l'eau, présente des difficultés d'enrobage des billes en raison d'une part du caractère hydrophobe du polystyrène et d'autre part parce que chaque bille de polystyrène se charge d'électricité superficiellement. La présente invention a pour objet un mode de réalisation de pièces moulées en béton isolant léger qui permet d'éviter ces inconvénients. Les éléments selon l'invention sont caractérisés en ce qu'ils sont formés d'une couche externe armée de fibres et d'une masse interne légère, l'une et l'autre ayant une composition comprenant un agent anionique et un collolde, et plus précisément la couche externe étant formée des composants a/ b/ ct d/ f/ g/ h/ i/et la couche interne des composants a/ c/ e/ h/ i/de la composition ci-après, en pourcentage en poids de matière sèche. a/ - de 20 à 50 % de ciment portland ou de sulfate de calcium, b/ - de 20 à 50 % d'une charge minérale, c/ - de 0,50 à 2 % d'une charge à caractère pouzzolanique, d/ - de 2 à 4 % de fibres de silicate enzimées, de carbone, de polyamide, e/ - de 0,50 à 1 % de matériaux isolants en général expan sés ou fibreux, f/ - de 0,02 à-D,lO % de plastifiant de la pâte ciment plus charge, - - de 0,50 à l % d'accélérateur de prise, h/ - de 0,01 à 0,10 % d'un agent anionique et d'un colloïde, i/ - de 10 à 25 % d'eau. Le ciment utilisé est un ciment portland artificiel 55 R. Le sulfate de calcium est un platre. Les charges minérales sont des matières siliceuses de couleurs appropriées à celles que l'on veut obtenir et d'une granulométrie de 0,1 à 15 m/m. La charge à caractère pouzzolanique est constituée essentiellement par - 50 % de SiO2 - 30 % de AL202 - 10 % de Fe203 Les fibres de silicate, de carbone ou de polyamide sont des roving en bobines de 20 kg.Les fibres de silicate subissent avant utilisation un enzimage de Na20 - CaO - zrO2 - Si 02. Les matériaux isolants en général expansés sont des matières plastiques : polystyrène,polyuréthane, résine urée-formol : ou des matières minérales : fibres de roche, laitier bouleté expansé, argile expansé, billes de verre expansées ou de la vermiculite. Le plastifiant est à base de condensats naphtalène sulfonate formaldéhyde. L'accélérateur est un silicate de sodium. L'agent anionique est complété par un colloïde en poudre du type méthyl-cellulose. La nature hydrophobe superficielle des billes de polystyrène est favorable à l'adsorption. De plus, l'adsorption des colloïdes sur les billes entraîne une coadsorption de cations et la fixation d'anions à la superficie des couches adsorbées. Pour la réalisation de l'invention, l'invention prévoit un procédé en plusieurs phases - Malaxage à vitesse élevée des éléments a/ b/ c/ f/ g/ h/ i/ composant la couche externe. - Projection de ce mélange sur les parois du moule. - Projection des fibres coupées à la longueur désirée. - Roulage et compression à la taloche vibrante. - Malaxage à vitesse lente des éléments a/ c/ e/ h/ i/ composant la masse interne. - Introduction de ce mélange dans le moule revêtu du premier mélange. De préférence, dans la réalisation de la couche externe les proportions des constituants a/ et b/ sont approximativement égales. L'invention est illustrée et plus amplement décrite par l'exemple ci-après A) Dans un malaxeur tournant à vitesse élevée et spécialement adapté à cet usage, on introduit - ciment portland artificiel 55 R ..... 50 kg - silice .............................. 50 kg - accélérateur ....................... 1 kg 200 - agent anionique et colloldal ........ O kg 300 - eau ................................. 19 kg Lorsque la pâte est devenue onctueuse, on ajoute O kg 150 de plastifiant et l'on continue le malaxage trente secondes. B) La pâte ainsi obtenue est projetée sur les parois d'un moule représentant l'objet désiré, à l'aide d'une pompe pneumatique, sur une épaisseur de 5 à 15 m/m. La tete de projection contient un couteau à plusieurs lames qui coupent la fibre qui est projetée en même temps que la pâte à base de ciment. Le cône de projection doit être réglé de telle facon qu'il y ait une bonne interpénétration de la pâte et de la fibre. Le complexe projeté est ensuite roulé pour assurer un bon compactage ou compressé par une taloche vibrante. C) Dans un autre malaxeur à vitesse lente celui-ci, on mélange - ciment portland artificiel 55 R ...... 123 kg - billes de polystyrène d'un diamètre de 1 à 5 m/m ............... 4 kg 100 - agent anionique et colloïdal ......... O kg 700 - eau .................................. 47 kg D) La pâte de béton isolant léger ainsi obtenue est versée à l'aide d'une benne ou d'une pompe péristaltique dans le moule ayant recu la projection décrite ciavant. Ce moule est rempli à quelques millimètres du bord supérieur. Les fibres en exédent projetées lors de la première application sont alors rabattues sur le béton léger. Pour fermer la boite ainsi obtenue, on projette une nouvelle couche de mortier et de fibres. Ce couvercle est lui aussi roulé comme pour la première application. La composition selon la présente invention peut comporter l'intégration dans la masse de béton isolant léger de blocs de polystyrène dont l'épaisseur est conditionnée par le coefficient d'isolation thermique que l'on veut obtenir. La même opération peut etre réalisée avec des blocs de laine de roche qui améliorent en plus le coefficient d'isolation phonique. Il -est également possible dans certaines applications de diminuer, jusqu'à la supprimer, la couche externe de mortier armé de fibres. De plus, en cas de besoin, il est possible d'incorporer au béton isolant léger des nervures de mortier armé de fibres qui servent de raidisseurs. Il est également possible de remplacer l'un ou l'autre des agrégats utilisés dans l'exemple ci-dessus par ceux énumérés dans la description ci-dessus. La présente invention permet d'obtenir des éléments de construction à la fois légers (de 0,5 à 0,8 du poids de l'eau) et très résistants, ainsi qu'il résulte des testes ci-après Essais de résistance au billage. Une bille d'acier de 5 cm de diamètre pesant 510 gr tombe d'une hauteur croissante et l'on observe l'impact.Après 10 essais successifs sur un parement extérieur, avec une hauteur de chute de 2,50 mètres, il n'est pas possible de discerner le moindre dégât. Essais de chocs de corps mou. Dix essais normalisés dans la classe E prime 2 (risques d'accidents ou d'usage abusif en zone exposée aux chocs d'objets jetés ou projetés) permettent de classer les éléments relevant de la présente invention en classe I prime 2. Essais d'isolation thermique. Un montage expérimental dérivé de la norme NFX 10.021 de décembre 1972 a permis de mesurer la résistance thermique R d'un panneau hétérogène. Le coefficient K se déduit de la résistance thermique à l'aide des résistances uperficielles données par le D.T.U règles ThK ou K = 1/(1/hui + 1/he + R) d'après nos essais K = 0,33 W/ C m2 est caractéristique. Essais d'affaiblissement acoustique R suivant les normes AFNOR 531 - 045, S31 - 049, 531 - 050, S31 051. Le principe de la mesure permet d'obtenir R d'après la formule R = L1 S L2 + 10 Lg On a ainsi obtenu R rose = 43 dB(A) et R route = 40 dB(A) Les essais de stabilité au feu réalisés suivant la norme britannique BS476 ont donné le classement suivant - section 4 - matériaux : incombustibles - section 5 - classement P (difficilement inflammable) - section 6 - propagation du feu : classe O - section 7 - classe 1 (non extension de la flamme) Les essais de résistance flexion-compression les caractéristiques mécaniques des composants relevant de la présente invention sont déterminées en utilisant une machine d'essai JJ LLOYD T 5000/sus. Les paramètres importants pour évaluer la qualité du matériau fabriqué sont la limite de proportionnalité (LDP) et le module de rupture (MDR). Les valeurs caractéristiques obtenues sont: LDP = 10 N/ mm2 MDR = 27 N/mm2 L'ensemble des résultats d'essais énumérés ci-dessus montre la qualité du produit obtenu. De plus, ils démontrent l'aptitude à réaliser des matériaux divers utilisés dans le batiment et le génie-civil. L'énumération suivante des utilisations possibles n'est pas limitative. - Panneaux de façade avec emploi de ciment gris ou ciment blanc. - Panneaux de façade en béton architectonique. - Eléments de murs minces sur ossature métallique ou plastique. - Eléments pare-balles. - Eléments de murs antibruits. - Eléments décoratifs murs et plafonds. - Eléments de mobilier urbain. - Garde corps d'ouvrages d'art. On peut également réaliser certains éléments avec la couche externe seule sans remplissage avec l-e mélange interne ou avec un remplissage incomplet, le produit obtenu étant un corps creux ou partiellement creux. REVENDICATIONS 1. Pièces mouléesen béton isolant léger, caractéri-- sées en ce qu'elles sont formées d'une couche externe armée de fibres et d'une masse interne légère, l'une et l'autre ayant une composition comprenant un agent anionique et un colloïde, et plus précisément la couche externe étant formée des composants a/ b/ c/ d/ f/ g/ h/i/ et la couche interne des composants a/ c/ e/ h/ il de la composition ci-après, en poucentage en poids de matière sèche a/ - de 20 à 50 % de ciment portland ou de sulfate de calcium, bl - de 20 à 50 % d'une charge minérale, c/ - de 0,50 à 2 % d'une charge à caractère pouzzolanique, d/ - de 2 à 4 9 de fibres de silicate enzimées, de carbone, de polyamide, e/ - de 0,50 à 1 % de matériaux isolants en général expansés ou fibreux, f/ - de 0,02 à 0,10 % de plastifiant de la pâte ciment plus charge, g/ - de 0,50 à 1 % d'accélérateur de prise, hl - de 0,01 à 0,10 % d'un agent anionique et d'un colloïde, i/ - de 10 à 25 % d'eau. 2. Procédé de réalisation des pièces selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède à un malaxage à vitesse élevée des éléments a/ bj ci f/ g/ h/ i/ de la composition, on projette ce mélange sur les parois du moule, puis on projette les fibres selon dl coupées à longueur désirée et on les incorpore, on procède séparément à un malaxage à vitesse lente des éléments a/ cl e/ hl i/ et on introduit ce second mélange dans le moule revêtu du premier mélange. 3. Procédé et produits selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que les proportions des composants a/ et b/ de la couche externe sont approximativement égales. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une deuxième projection du du mélange constituant la couche externe est opérée sur l'ouverture du moule une fois rempli du mélange interne. 5. Procédé et produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que l'épaisseur de la couche externe est comprise entre 0 et 15 mm. 6. Procédé et produits selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que la masse de béton isolant léger comprend des blocs de polystyrène ou de laine de roche. 7. Procédé et produits selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquels la masse interne est au moins partiellement constituée par un vide.