Brevet FR2563213A1 — publié le 19851025

Matériaux de construction, éléments de construction fabriqués avec ce matériau et procédés de fabrication. La présente invention a pour objet un nouveau matériau de construction, des éléments de construction fabriqués avec ce matériau et des procédés de fabrication de ceux-ci. Le secteur technique de l'invention est celui du bâtiment et des travaux publics. On connait des bétons de résine constitués de granulats mine- raux enrobés à chaud dans du polyéthylène, qui peut être du polyéthylène de récupération. On connaît notamment des revêtements de routes ou de sols composés de granulats enrobés à chaud dans du polyéthylène et répandus à chaud sur la chaussée comme les enrobés bitumineux. I1 a été montré que pendant-l'enrobage à chaud, les granulats minéraux ont une action catalytique qui favorise l'oxydation du polyé thylene par I'oxygène de l'air, cette oxydation créant des sites polaires permettant au polyéthylène d'adhérer sur des granulats minéraux. Les forces de cohésion ainsi obtenues sont suffisantes pour des revêtements de sol, du type revêtements routiers, mais elles ne permettent pas d'obtenir des résistances mécaniques suffisantes pour préfabriquer des éléments de construction, notamment des éléments relativement minces, tels que des pavés, des carreaux, des dalles, des bordures ou analogues, c' est--dire des éléments qui doivent avoir des aretes très solides, sans aucune épaufrure.On peut arriver a préfabriquer des éléments de construction du type pavés, carreaux, dalles etc..., en utilisant comme seul liant du polyéthylene de récupération, mais il faut utiliser une proportion élevée de polyéthylene pour obtenir les proprié- tés mécaniques recherchés et, dans ce cas, le cout des éléments est prohibitif. L'objectif de l'invention est de procurer un nouveau matériau de construction qui permette notamment de préfabriquer des éléments du type pavés, carreaux, dalles ou analogues, qui soient composés d'agrégats minéraux enrobés à chaud dans du polyethylene de récupération et qui aient des propriétés mécaniques suffisantes, notamment des propriétés mécaniques au moins égales 9 celles des memes éléments préfabriqués en béton, tout en contenant une proportion de liant relativement faible, de telle sorte que leur coût de fabrication soit compétitif. Cet objectif est atteint au moyen d'un matériau de construction qui est composé de granulats minéraux enrobés a chaud dans un liant polymérisables, lequel liant est composé d'un mélange de polyéthylene de récupération, de cire de polyéthylene de récupération et de copolymere d'éthylene- et d'acétate de vinyle. La proportion en poids de liant est comprise entre 5 Z et 10 Xdu poids du matériau. Avantageusement, la proportion en poids de polyéthylene de récupération est comprise entre 3 Z et 6 %, la proportion en poids de cire de polyéthylene de récupération est comprise entre 0,5 Z et 2,5 Z et la proportionen poids de copolymere d'éthylene et d'acétate de vinyle est comprise entre 0,5 Z et 2,5 %. Selon un mode de réalisation préférentiel, la proportion en poids de polyéthylène de récupération est égale à 5 Z, la proportion en poids de cire de polyéthylène de récupération est comprise entre 0,5 Z et 2 Z et la proportion en poids de copolymere d'ethylene et d'acétate de vinyle est comprise entre 1,8 z et 2,5 t. Selon un mode de réalisation préférentiel, les granulats minéraux sont un mélange contenant environ 60 Z de sable de granulométrie comprise entre 0,2 mm et 4 mm et environ 40 Z de gravillons de granulométrie comprise entre 4 mm et 6,3 mm. On précise que les cires de polyéthylène sont des polymeres d'éthylène ayant une masse moléculaire relativement faible, de sorte qu'ilssont liquides ou pâteux la température ambiante. Les copolymeres d'éthylene et d'acétate de vinyle (E.V.A.) peuvent être utilisés à l'état solvolysé, c'est- -dire qu'une partie des radicaux acétate de vinyle est remplacée par des groupes hydroxyle (011) par un traitement d'hydrolyse. Le matériau selon l'invention permet de préfabriquer des élé- ments bicouche du type pavés, carreaux, dalles, qui comportent une couche supérieure de finition qui est une couche mince, ayant une épaisseur de l'ordre de quelques millimètres, qui est préfabriquée au-dessus de la sous-couche pour donner à l'élément un aspect de surface ou une meilleure résistance à l'abrasion. Cette couche de finition est composée de fines graves, c'est- -dire d'éléments fins.,minéraux ou non, qui sont enrobés dans une couche de polyéthylène de récupération qui est accrochée la sous-couche. Le procédé de fabrication d'un matériau selon l'invention comporte les étapes suivantes - on mélange à froid les granulats minéraux, la cire de polyéthylene et le copolymere d'éthylene et d'acétate de vinyle; - on introduit le mélange dans un malaxeur à chaud qui est porté à une température de l'ordre de 2000C et on malaxe à chaud pendant une durée de l'ordre d'uoeminute; - on introduit dans le malaxeur à chaud du polyéthylène de récupération et on continue à malaxer à chaud pendant environ deux minutes; - et on coule le mélange chaud, soit dans des moules, soit sur un support préaménagé. Dans le cas où l'on fabrique des éléments qui comportent une couche de finition, on dépose, en outre, une couche de poudre de polyé thylène de récupération sur la face supérieure de la sous-couche encore chaude, de telle sorte que le polyéthylène fond, on recouvre cette couche, en cours de fusion, d'une couche de parement composée de fines particules,minérales ou non, et on comprime à nouveau à la presse sous une pression élevée. Ensuite on démonte les éléments. Des essais systématiques ont été réalisés pour mettre au point la composition qui offrait les meilleures qualités mécaniques pour un coût donné, c'est-à-dire le meilleur rapport qualitélprix. Les qualités mécaniques ont été déterminées en mesurant la contrainte de rupture en flexion o exprimée en Mégapascal. On a cherché à trouver une composition du matériau qui conduise à une contrainte de rupture a au moins égale à 5 Mpa, qui est celle que lton obtient avec des pavés ou carreaux préfabriqués en béton de très bonne qualité. De plus, on s'est fixé une contrainte maxima de rupture en flexion a de l'ordre de 7 Mpa, car il n'-est pas utile d'obtenir des contraintes supérieures. Les essais systématiques ont été précédés d'une étude théorique d'optimisation d'après un modèle mathématique faisant intervenir comme variables les proportions de polyéthylène de récupération (PER) de cire dé polyéthylène de récupération (CPER) et de copolymère-d'ethylène et d'acétate de vinyle (EVP). Les essaisontporté tout d'abord sur la granulométrie des granulats minéraux. Ces essais ont montré qu'on obtenait une contrainte de rupture en flexion a supérieure à 6 Mpa en utilisant des granulats 0,5/6,3, comportant entre 30X et 50Z compris entre 4 mm et 6,3 mm, le meilleur résultat étant obtenu avec une proportion de gravillons dans la tranche 4/6,3 mm de l'ordre de 40 Z. Finalement, on choisit préférentiellement des granulats composés de 60% de sable de granulométrie 0,2 à 4 mm contenant environ 80 Z de son poids dans la tranche 0,2 à 0,5 mm et de 40 Z de gravillons de granulométrie comprise entre 4 mm et 6,3 mm. Une fois cette granulométrie choisie, on a fait varier les proportions des constituants du liant polymérisable. Les études et essais ont montré que la teneur en cire de polyé thylène de récupération (CPER) doit être supérieure à 0,5 Z, car il faut mouiller le sable. Ils ont montré également qu'il faut ajouter au liant le copolymere d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) pour obtenir une contrainte a supérieure à 5 en utilisant. des proportions de polyéthy lente de récupération (PER) et de cire de polyéthylène de récupération (CPER) qui restent dans des limites de coût acceptables. Les expériences réalisées montrent que si le liant contient 0,5 Z de cire de polyéthylène de récupération, on obtient une contrainte de rupture o > 5 Mpa avec PER = 5 % et EVA = 1 Z. On obtient également une contraintes a > 5 avec PER = 4 Z et EVA = 2 %, mais le coût est alors supérieur car EVA est plus onéreux que PER, A performances égales, on a intérêt à choisir la composition dans laquelle EVA estle plus faible. Si l'on choisit une teneur en cire (CPER) égale à 0,75 Z pour obtenir la même contrainte de rupture, il faut augmenter le taux d'EVA donc le coût augmente. Finalement, les essais montrent que le meilleur rapport qualité/prix est obtenu avec un liant contenant une proportion de polyéthylène de récupération (PER) égale à 5 Z du poids total, une proportion de cire de polyéthylène de récupération (CPER) comprise entre 0,5 Z et 2 Z du poids total et une proportion de copolymere d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) comprise entre 1,8 Z et 2,5 Z, soit une proportion de liant de l'ordre de 7,3 à 9,5 Z du poids total. Avec EVA = 1,8 Z, on obtient une contrainte de rupture en flexion a supérieure ou égale à 6 Mpa. Avec EVA = 2 Z, on obtient une contrainte de rupture en flexion a supérieure ou égale à 7 Mpa pour un coût très légèrement supérieur. La présence d'un minimum d'EVA égal à 0,5 Z du poids total est nécessaire. Des essais ont été réalisés sans EVA avec des teneurs en polyéthylène de récupération comprises entre 3 Z et 6 Z et des teneur en cire comprises entre 1,5 % et 3,5 %. Les résultats de ces essais n'ont pas été bons, les arêtes des éléments préfabriqués avec un matériau ayant cette composition étaient friables. Les matériaux selon l'invention permettent de préfabriquer des éléments de construction relativement minces, c'est-à-dire des éléments ayant une épaisseur de l'ordre de 2 cm tels que des carreaux, des pavés, des dalles, des plinthes, des bordures de trottoir etc.... Dans le cas où ces éléments sont des revêtements de sol de type carreaux, pavés ou dalles, les procédés selon l'invention permettent d'y incorporer une couche de parement ornementale ou destinée à obtenir un aspect de surface particulier ou une meilleure résistance à l'abrasion. Les matériaux selon l'invention permettent de préfabriquer tous les éléments de construction que l'on préfabrique traditionnellement en béton'de ciment. Ils permettent également de fabriquer des revêtements de sol en place. REVENDICATIONS 1. Matériau de construction, caractérisé en ce qu'il est composé de granulats minéraux enrobés à chaud dans un liant polymérisable, lequel liant est composé d'un mélange de polyéthylène de récupération, de cire de polyéthylène de récupération et de copolymère d'éthylene d'éthylene d'acétate de vinyle. 2. Matériau de construction selon la revendication 1, carac térisé en ce que la proportion en poids de liant est comprise entre 5 Z et 10 Z du poids du matériau. 3. Matériau de construction selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la proportion en poids de polyéthylène de récupération est comprise entre 3 Z et 6 Z, la proportion en poids de cire de polyéthylène de récupération est comprise entre 0,5 Z et 2,5 X et la proportion en poids de copolymere d'éthylène et d'acétate de vinyle est comprise entre 0,5 Z et 2,5 Z 4.Matériau de construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que la proportion en poids de polyéthylène de récupération est égale à environ 5 X, la proportion en poids de cire de polyéthylène de récupération est comprise entre 0,5 Z et 2 Z et la proportion en poids de copolymere d'éthylene et d'acétate de vinyle est comprise entre 1,8 et 2,5 Z. 5. Matériau de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits granulats minéraux- sont un mélange contenant 60 Z de sable de granulométrie comprise entre 0,2 et 4 mm et 40 Z de gravillons de granulométrie comprise entre 4 et 6,3 mm. 6. Elément de construction, caractérisé en ce qu'il est composé d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Elément de construction préfabriqué bicouche selon la revendication 6 du type pavé, carreau, dalle ou analogue, caractéri- sé en ce qu'il comporte, en outre, une couche mince supérieure de finition qui est composée d'éléments fins, minéraux ou non, qui sont enrobés dans une couche de polyéthylene de récupération qui est accrochee à la sous-couche. 8. Procédé de fabrication d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on melange à froid les granulats minéraux, la cire de polyéthylene de récupération et le copolymere d'éthylène et d'acétate de vinyle, on introduit le mélange dans un malaxeur à chaud qui est porté à une température de l'ordre de 2000C, on malaxe pendant une durée de l'ordre d'une minute environ, on introduit dans le malaxeur du polyéthylène de récupération, on continue à malaxer pendant environ deux minutes à une température de 200"C environ et on coule le mélange chaud soit dans des moules, soit sur un support préaménagé. 9. Procéde de fabrication selon la revendication 8 d'un élément préfabriqué bicouche selon la revendication 7, caractérisé en ce que de plus, on dépose une couche de poudre de polyéthylène de récu pération sur la face supérieure de la sous-couche encore chaude, de telle sorte que le polyéthylène fond, on recouvre cette couche de polyée thylène fondu d'une couche de parement composée de fines particules, mi nérales ou non, et on comprime à la presse sous une pression élevée.