Brevet FR2590890A1 — publié le 19870605

Procédé de fabrication de tuiles en béton à surface présentant une rugosité naturelle. L'invention concerne un procédé de fabrication de tuiles en béton à surface présentant une rugosité naturelle et d'aspect coloré déterminé, par le procédé d'extrusion, à partir d'un mélange de ciment de Port- land, de sable ayant une courbe granulométrique allant jusqu'à 4 mm environ, d'eau et d'un additif colorant adapté à l'aspect coloré, par exemple dans le rapport de 3 à 3,8 parties en poids de sable et de 0,35 à 0,45 partie en poids d'eau pour 1 partie en poids de ciment de Portland. Les tuiles en béton sont fabriquées, de nos jours, pratiquement exclusivement et dans le monde entier par le procédé par extrusion. Le procédé de fabrication de tuiles en béton par extrusion est suffisamment connu (voir, par exemple, Betonstein-Zeitung, /1959, pages 413 à 419) et n'a pas besoin d'être décrit ici d'une manière détaillée. En raison du procédé nme mis en oeuvre, il se forme à la surface de la tuile en béton ainsi fabriquée, une mince couche d'extrusion en ciment de 0,5 mm d'épaisseur environ. On connaît, jusqu'ici, pour des tuiles en béton de ce type, les procédés de traitement suivants en vue d'en améliorer la surface: m) On laisse la couche d'extrusion en ciment de sorte que la tuile en béton a une surface relative- ment lisse. L'inconvénient est que cette couche d'extrusion en ciment, qui n'est pas traitée, se dégrade - comme l'expérience l'a montré - en 10 à 20 ans environ lorsqu'elle est soumise aux intempéries. On voit alors apparaître des grains de sable clairs à la surface de la tuile en béton. La surface de la tuile en béton devient rugueuse, il en résulte une structure dite poivre et sel. L'apparence de la tuile en béton se modifie en fonction du temps pendant lequel elle est soumise aux intempéries. S'il faut remplacer sur l'étendue d'un toit une partie des tuiles en béton ayant été soumises aux intempéries par de nouvelles tuiles en béton à surface lisse, on ne peut empêcher que les diffé- rences d'aspect des tuiles en béton se détachent et laissent une impression qui n'est pas naturelle. n) Une acidification de la surface de la tuile en béton, après le durcissement par la chaleur, de préférence par une solution d'acide chlorhydrique de 3 à 10 %. Une telle acidification de la tuile en béton dimi- nue, certes, la tendance à l'efflorescence, mais on ne peut empêcher une modification indésirable de l'aspect de la surface de la tuile en béton au cours du temps pendant lequel elle est soumise aux intempéries, tout comme mentionné ci-dessus sous m). o) Un dépôt ultérieur sur la surface de la tuile en béton d'une nouvelle suspension constituée de ciment ou de sable et de ciment. Comme on le sait, les suspensions de ciment, y compris celles ayant des additifs à base de sable fin,forment lors du processus de durcissement, en règle géné rale, une couche superfielle brillante. Au cours du temps pendant lequel la tuile est soumise aux intempéries, la surface de la tuile en béton prend de plus en plus un aspect mat. En outre, l'épaisseur totale de la couche d'une telle sus- pension subit -quelle que soit son épaisseur- les attaques dues aux intempéries après une durée déterminée d'environ dix années par exemple. Il s'établit alors à nouveau le processus d'érosion décrit ci-dessus sous (m),avec la nouvelle modi- fication mentionnée de l'aspect. p) Un dépôt ultérieur de polymères ou d'une suspen- sion constituée de vernis transparents, de colo- rants ou d'enduits superficiels brillants et ana- logues sur la surface de la tuile en.béton. Les types de polymères mis en oeuvre actuellement pour enduire des surfaces de tuiles en béton (acrylate, styrèneacrylate, acétate de vinyle, etc.) n'ont qu'une résistance limitée aux intempéries. Comme l'ont montré des observations, un tel enduit de polymère est enlevé dans une grande mesure au bout de 15 années environ. Après que l'enduit de polymère a été entièrement enlevé, il se produit à nouveausous l'effet des intempériesl,le mécanis- me dont on a mentionné les effets ci-dessus sous (m) et qui est néfaste à l'aspect. q) Un dépôt supplémentaire de granulés colorés de sable sur la suspension déposée déjà au préalable sur la surface de la tuile en béton. Du granulé de sable composite déposé sur une sus- pension de ciment après le dépôt de celle-ci ne résiste pas non plus aux intempéries au cours du temps. Le granulé de sable composite est entière- ment enlevé au cours du temps, en raison de son adhérence limitée au substrat. L'aspect coloré de la sur- face de la tuile en béton se modifie déjà en raison de la perte du granulé. La suspension de ciment devient visible et, après avoir été mise à nu, est soumise aux intempéries, ce qui donne à nouveau le mécanisme du aux intempéries dont on a décrit les inconvénients ci-dessus sous (o). Il en résulte que toutes les surfaces de tui- les en béton,que l'on peut obtenir par ces procédés, ne résistent pas aux intempéries pendant une durée suffisamment longue, comme cela est souhaité. L'invention vise un procédé du type mentionné au début du présent mémoire,par lequel on peut fabri- quer des tuiles en béton dont la surface conserve tou- jours le même aspect au cours de la durée pendant la- quelle elles sont soumises aux intempéries. L'invention a pour objet un procédé de fabri- cation de tuiles en béton à surface ayant une rugosi- té naturelle et d'aspect coloré déterminé, par le pro- cédé d'extrusion, à partir d'un mélange de ciment de Portland, de sable ayant une courbe granulométrique allant jusqu'à 4 mm environ, d'eau et d'un additif colorant adapté à l'aspect coloré, par exemple dans le rapport de 3 à 3,8 parties en poids de sable et de 0,35 à 0,45 partie en poids d'eau pour 1 partie en poids de ciment de Portland, caractérisé en ce qu'il consiste: a) à utiliser un sable tel, (s) qu'il possède une coloration naturelle qui correspond, dans une grande mesure, à l'aspect coloré de la tuile finie en béton, ou (t) qui contient -dans le cas d'un aspect coloré ayant des tons rouge, ou brun-rouge- jusqu'à environ 1 % en poids d'oxyde de fer et qui a pris, par un processus de cuisson supplémen- taire, une coloration correspondant dans une grande mesure à l'aspect coloré de la tuile finie en béton, b) à déposer, après un façonnage, mais avant un dur- cissement par la chaleur, sur le côté supérieur de la tuile en béton, un retardateur de prise ré- parti d'une manière uniforme et en une quantité adaptée à la rugosité de surface qui est souhaitée; et c) à éliminer, après le durcissement à la chaleur, la couche superficielle qui n'est pas prise. Grâce à la combinaison des mesures prises sui- vant l'invention, à savoir: - la coloration du mélange brut de béton à l'aide d'un additif colorant, - l'utilisation d'un sable coloré pour produire le mélange de béton, et - le dépôt d'un retardateur de prise pour produire une rugosité superficielle déterminée on est sûr que l'aspect coloré de la surface de la tuile en béton ne se modifie pas, c'est-à-dire qu'elle conserve un aspect identique pendant la durée pendant laquelle elle est soumise aux intempéries. Par les caractéristiques du procédé suivant l'invention, on peut régler à volonté la rugosité superficielle; une structure superficielle différente d'un cas à l'autre, mais toujours déterminée, est visible sur la tuile en béton et cet aspect de structure est conservé pendant le temps durant lequel la tuile est soumise aux intempé- ries. Dans les tuiles en béton fabriquées par le pro- cédé suivant l'invention, on peut voir à la surface, outre la masse de base déterminant le ton de la colo- ration, la g]nulométrie du sable utilisé et,comme les grains de sable font saillie légèrement du plan dans lequel ils sont noyés, on obtient pour la surface l'aspect d'une structure rugueuse naturelle. Le degré de rugosité peut être réglé par la quantité du retar- dateur de prise utilisé qui, suivant l'invention, est déposé en étant réparti de manière uniforme sur le c6té supérieur de la tuile en béton après le proces- sus de façonnage, mais avant le processus de durcis- sement à la chaleur. A la suite du durcissement à la chaleur, la rugosité superficielle est visible après élimination du matériau qui n'a pas pris. L'élimina- tion du matériau s'effectue, de préférence, par lava- ge au moyen d'eau amenée sous pression élevée. Comme le retardateur de prise agit jusqu'à une profondeur relativement grande, qui peut cependant être réglée et limitée par un moyen de fixation de la formulation, comme par exemple des préparation d'albu- mine ou de cellulose, on peut assurer en définitive que, même après l'entraînement ou l'enlèvement de par- ticules de sable en raison des intempéries, la surfa- ce de la tuile en béton ne se modifie ni dans sa colo- ration, ni dans son aspect de structure ayant une rugo- sité naturelle. Exprimé en d'autres termes, cela signi- fie que, même après une certaine élimination du sable et des parties de la couche d'extrusion de ciment coloré, il ne peut pas se produire une modification de l'aspect donné une fois pour toutes de la surface de la tuile en béton, parce que la même structure de couche est toujours présente. On connaît certes déjà, par la demande de bre- vet publiée en République Fédérale Allemande sous le No 28 12 496, un procédé de fabrication de parpaings en béton ayant une surface imitant la surface natu- relle du grès. Pour la fabrication, on introduit d'abord dans un moule une couche constituée d'un mé- lange de béton, de sable, de quartz et de colorant qui correspond à la coloration superficielle souhai- tée du grès. Sur cette couche, on dépose un autre mé- lange de sable de moindre valeur, de gravillons ou de graviers. Puis on compacte et on fait vibrer tout le moule sur un vibreur. Après démoulage et prise des plaques de parpaings ainsi prémoulées, on les déplace, alors qu'elles ont la surface à imiter du grès,dans un dispositif de projection de granulés métalliques ou dans un dispositif de grenaillage au sable, pour donner à la surface du parpaing de béton prémoulé une structure uniforme. La proposition connue ne se rap- porte pas à la fabrication de tuiles en béton; le mode de fabrication connu n'utilise pas le procédé d'extrusion. L'utilisation de sable d'une couleur dé- terminée n'est pas mentionnée non plus. Mais la dif- férence essentielle est que le procédé connu pour donner de la rugosité avec les machines à jet de sable n'oriente aue les grains de la couche supérieure de particules de sable. En raison de leur force de liaison relativement faible vis-à-vis de la couche sous- jacente en béton, les particules de sable de la cou- che supérieure sont, dans le cas d'intempéries ou lors du transport, enlevées rapidement et il apparaît alors la couche d'extrusion en ciment sous-jacente avec les particules de sable de quartz peu visibles ou à peine visibles. On explicite dans ce qui suit en détail et d'une manière plus précise le procédé suivant l'in- vention, ainsi que des variantes. Les tuiles en béton sont fabriquées par le procédé d'extrusion connu d'une manière générale dans ses détails, à partir d'un mélange de ciment de Port- land, de sable ayant une courbe granulométrique allant jusqu'à 4 mm environ et d'eau en le rapport de 3 à 3,8 parties en poids de sable et de 0,35 à 0,45 partie en poids d'eau pour une partie en poids de ciment. On ajoute au mélange un additif colorant en les quanti+ tés habituelles pour des pigmentations, de préférence allant jusqu'à 0,025 partie en poids d'additif colo- rant pour 1 partie en poids de ciment. On choisit le ciment de Portland parce que celui-ci a des exigences de qualité et des propriétés de prise hydraulique bien déterminées. Suivant un autre point de vue impor- tant de l'invention, on utilise du sable qui -suivant une variantecorrespond déjà,dans une grande mesure, par sa couleur naturelle, à l'aspect coloré souhaité de la tuile en béton finie; cela vaut notamment pour des tons jaunes,verts,gris, brunsetnoirs.Pour des tons verts,on utilise par exemple un sable du type de roche Diabas,pour des tons jaunes du sable de quartz ou de quartzite jaune, pour des tons gris du sable de granit gris et pour des tons de couleur an- thracite et noirs, un sable de désignation Diabas gris ou gris sombre. Pour des tuiles en béton dont l'aspect coloré doit présenter des tons bruns, on peut utiliser par exemple un sable de quartz brun. Il en va de même pour certains tons colorés bruns-rou- geâtres pour lesquels on peut utiliser par exemple du sable de porphyre quartzeux brun-rougeâtre ou du sable de granit brun-rougeâtre. Suivant une autre variante on utilise, pour des tuiles en béton dont l'aspect coloré souhaité doit présenter un ton rouge ou des tons brun-rouge détermi- nés, un sable qui contient de petites proportions allant jusqu'à 1 % environ d'oxyde de fer. Par un pro- cessus de cuisson, on donne à ce sable le ton rouge ou brun-rouge souhaité. A cet effet, on cuit le sable dans un four adéquat, par exemple à des températures de 600 C au maximum, pendant au maximum 45 minutes ou à des températures allant jusqu'à 500 C au maximum, pendant 60 minutes. La durée de cuisson est déterminan- te,à la température maximum donnée,pour l'intensité de la coloration en rouge. Ceci signifie qu'à partir de sa couleur naturelle, le sable se colore pendant le processus de cuisson en passant, au fur et à mesure que la durée de cuisson augmente, par des tons brun- rouge, jusqu'à un ton rouge sombre intense. A des températures données, il ne se produit plus, après une certaine durée déterminée de cuisson, d'augmenta- tion notable du ton rouge, c'est-à-dire qu'on obtient un certain degré de saturation. Cette durée est donnée comme étant la durée de cuisson maximale pour les tem- pératures du four mentionnées ci-dessus. Ceci signifie qu'en se rendant maître de manière adéquate de la du- rée et de la température du processus de cuisson, on peut régler exactement le ton rouge ou brun-rouge souhaité pour l'aspect coloré souhaité de la tuile en béton finie. Les additifs colorants ou les colorants à in- troduire dans le mélange en béton peuvent être des pigments chromophores qui sont introduits dans le mé- lange sous forme solide. Il peut s'agir, pour les ad- ditifs colorants, de pigments solides à l'oxyde de fer qui sont déterminants du point de vue de la colo- ration pour l'aspect coloré souhaité de la tuile en béton de ton jaune à gris et noir en passant par des tons verts, bruns et rouges. Mais, dans ce cas, il faut prendre des mesures appropriées du point de vue de la proportion d'eau du mélange de béton pour satu- rer sa coloration. Il est souvent simple et recomman- dé d'utiliser, comme agents colorants, des suspensions colorées à l'oxyde de fer et de les introduire dans le mélange de béton. Apres avoir fabriqué le mélange de béton à partir des constituants mentionnés ci-dessus que sont du ciment de Portland, dcu sable, de l'eau et des additifs colorants, on fabrique les tuiles en béton dans le processus de façonnage du procédé d'extrusion connu en soi. Pour obtenir la surface rugueuse naturelle, on dépose, après le processus de façonnage, mais avant le processus de durcissement à chaud, sur le côté su- périeur des tuiles en béton préfaçonnées un retardateur de prise en le répartissant d'une manière uniforme. La quantité du retardateur de prise par unité de sur- face est choisie en fonction de la rugosité superfi- cielle souhaitée. Comme retardateur de prise, on peut utiliser par exemple des acides hydroxycarboxyliques ou des phosphates ou des lignosulfonates. De préféren- ce, on utilise des retardateurs de prise dans une formulation comprenant également un agent épaissis- sant comme, par exemple, de l'albumine ou de la cellu- lose. Le retardateur de prise peut être pulvérisé sur la surface de la tuile en béton ou y être déposé au moyen de brosses. La formulation liquide comprenant le retardateur de prise diffuse alors plus ou moins profondément, dans la tuile en béton préfaçonnée. La profondeur de pénétration détermine, dans la formula- tion, la proportion de produit, à savoir une prépara- tion d'albumine ou de cellulosetqui servent d'agent épaississant. La formulation liquide comprenant le retardateur de prise pénètre d'autant moins dans la tuile en béton qu'il y a davantage d'épaississant dans la formulation. En général, le retardateur de prise détermine le degré de rugosité superficielle,qui peut être réglé sur la tuile en béton fini par le pro- cédé suivant l'invention. Après le dépôt du retardateur de prise, on soumet les tuiles en béton ainsi prétraitées à un pro- cessus de durcissement sous l'effet de la chaleur. On effectue celui-ci de préférence dans une chambre chauffée à 60 C environ, pendant une durée de 6 à 8 heures, pour effectuer le durcissement. Après ce durcissement à la chaleur, on trouve encore, en raison du retardateur de prise,sur les tui- les en béton une couche superficielle qui n'est pas prise. Cette couche superficielle qui n'est pas prise est éliminée ensuite, de préférence par un processus de post-lavage en envoyant de l'eau sous pression élevée et en éliminant par lavage la couche superfi- cielle qui n'est pas prise. Les tuiles en béton sont, après ce processus de lavage, terminées et ont alors une surface rugueu- se naturelle qui est déterminée par les grains de sa- ble visibles, mais ne faisant saillie qu'au minimum ]5 du plan de la surface. L'aspect coloré souhaité pour la tuile en béton est obtenu par l'additif coloré et par la couleur du sable introduit dans le mélange. Dans le cas o la tuile en béton, fabriquée par le procédé suivant l'invention, doit être mise en oeuvre dans une zone climatique soumise à de fortes intempéries, il peut être recommandé de soumettre en plus, la surface de la tuile en béton après le proces- sus de lavage à une acidification et, le cas échéant, d'effectuer d'autres mesures d'application d'une cou- che d'impression. Dans la mesure o elle est prévue, l'acidification s'effectue de préférence dans une ins- tallation d'acidification adéquate par projection d'acide chlorhydrique à 3 à 5 %, suivie éventuellement d'un rinçage à l'eau. On peut effectuer l'application d'une couche d'impression à la suite du processus d'acidification ou la coupler avec celui-ci, par dépôt d'une substance adéquate d'imprégnation ou d'enduction. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut effectuer l'application d'une couche d'impression définitive; sur la surface de la tuile en béton par projection d'un vernis limpide provenant d'un secteur de disper- sion, ces mélanges de vernis limpides pouvant être légèrement chargés de matière de charge, comme de la calcite, du quartz, du talc ou des substances analogues. L'acidification de la surface de la tuile en béton, qui est effectuée éventuellement, sert à mini- miser ou empêcher totalement toute efflorescence du béton. Grace à l'application d'une couche d'impres- sion en surface, on évite toute influence des intempé- ries, du moins pendant une durée déterminée, sur la surface de la tuile en béton ayant une rugosité natu- relle fabriquée par le procédé suivant l'invention. Les substances d'imprégnation ou d'enduction à utili- ser sont limpides ou transparentes, et n'influencent ni l'aspect coloré de la tuile en béton qui est obte- nue suivant l'invention, ni l'aspect de la structure superficielle ayant la rugosité naturelle des tuiles en béton qui est obtenu conformément au procédé. Par le procédé suivant l'invention, on par- vient pour la première fois à fabriquer des tuiles en béton qui ont en fait, pendant toute la durée pendant laquelle elles sont soumises à des intempé- ries, un aspect qui reste inchangé,tant pour ce qui concerne la couleur superficielle que la structure superficielle. De préférence, on pulvérise sur la surface de chaque tuile en béton ou on l'enduit de 6 à 14 grammes de formulation liquide à retardateur de prise, en fonction de la rugosité souhaitée pour la surface de la tuile. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de tuiles en béton à surface présentant une rugosité naturelle et d'aspect coloré déterminé, par le procédé d'extrusion, à partir d'un mélange de ciment de Portland, de sable ayant une courbe granulométrique allant jusqu'à 4 mm environ, d'eau et d'un additif colorant adapté à l'aspect colo- ré, par exemple dans le rapport de 3 à 3,8 parties en poids de sable et de 0,35 à 0,45 parties en poids d'eau pour 1 partie en poids de ciment de Portland, caractérisé en ce qu'il consiste: a) à utiliser un sable tel, (s) qu'il possède une coloration naturelle qui correspond, dans une grande mesure, à l'aspect coloré de la tuile finie en béton, ou (t) qui contient -dans le cas d'un aspect coloré ayant des tons rouge ou brun- rougejusqu'à environ 1 % en poids d'oxyde de fer et qui a pris, par un processus de cuisson supplémen- taire, une coloration correspondant dans une grande mesure à l'aspect coloré de la tuile finie en béton, b) à déposer, après un façonnage, mais avant un dur- durcissement par la chaleur, sur le côté supérieur de la tuile en béton, un retardateur de prise ré- parti d'une manière uniforme et en une quantité adaptée à la rugosité de surface qui est souhaitée; et c) à éliminer, après le durcissement à la chaleur, la couche superficielle qui n'est pas prise. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à éliminer la couche su- perficielle qui n'est pas prise par un lavage par de l'eau envoyée sous une pression élevée. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer, à la suite de l'élimination de la couche superficielle qui n'est pas prise, une acidification de la surface de la tuile en béton. 4. Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en ce qu'il consiste, pour l'acidification, à projeter de l'acide chlorhydrique à 3 à 5 % dans une installation d'acidification et, ensuite, à l'éli- miner par lavage par de l'eau. 5. Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer, en même temps ou à la suite de l'acidification, une applica- tion d'une couche d'impression sur la surface de la tuile en béton à l'aide de substancesd'imprégnation ou d'enduction. 6. Procédé suivant la revendication 5, carac- térisé en ce qu'il consiste, pour appliquer une cou- che d'impression sur la surface de la tuile en béton, à pulvériser un vernis transparent choisi dans le groupe des vernis à dispersion qui est chargé légère- ment, le cas échéant, de matière de charge, comme de la calcite, de la farine de quartz, du talc ou des substances analogues. - 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, comme retardateur de prise, des acides hydroxycarbo- xyliques ou des phosphates ou des lignosulfonates. 8. Procédé suivant la revendication 7, carac- térisé en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre le re- tardateur de prise en une formulation qui contient, en outre, de l'albumine ou de la cellulose comme agent épaississant. 9. Procédé suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il consiste à pulvériser sur la surface de chaque tuile en béton ou à l'enduire de 6 à 14 grammes de formulation liquide à retardateur de prise, en fonction de la rugosité souhaitée pour la surface de la tuile. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à incorporer au mélange de béton des pigments solides d'oxyde de fer à titre d'additifs colorants qui sont détermi- nants du point de vue de la coloration pour l'aspect coloré souhaité de la tuile en béton allant des tons jaune à noir, en passant par les tons vert, brun, rouge et gris. 11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme additifs colorants des colorants liquides à l'oxyde de fer qui contiennent des pigments à l'oxyde de fer qui sont déterminant du point de vue de la co- loration pour l'aspect coloré souhaité de la tuile, allant des tons jaune à noir, en passant par les tons vert, brun, rouge et gris. 12. Procédé suivant la revendication 11, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les colo- rants liquides à l'oxyde de fer en une quantité repré- sentant de 0,5 à 1,5 % du poids du ciment. 13. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, pour obtenir un aspect coloré rouge à brun-rouge de la tuile en béton, un sable naturel qui contient jus- qu'à 1 % en poids d'oxyde de fer; et à faire cuire ce sable naturel à une température de 500 C environ pendant une heure, ou à des températures de 600 C au maximum jusqu'à 45 minutes.