Brevet FR2607426A1 — publié le 19880603

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT DE CONSTRUCTION A BASE DE PLATRE, ELEMENT AINSI OBTENU ET PROCEDE DE CONSTRUCTION A PARTIR DE CES ELEMENTS L'invention concerne un procédé de fabrication d'un élément de con- struction à base de plâtre, les éléments obtenus par exécution de ce procédé, ainsi qu'un procédé de construction à partir de ces éléments. On connaît actuellement des éléments préfabriqués de construction, qui sont réalisés en plâtre et qui sont en général utilisés pour faire des doublages de murs et des cloisons légères. L'inconvénient de ces éléments est leur faible résistence mécanique. On a déjà tenté de mélanger une charge inerte, par exemple du sable ou des fibres au plâtre pour augmenter la résistance de ces éléments, sans toutefois pouvoir l'augmenter suffisamment pour que l'élément soit utilisa- ble comme élément de mur porteur. Par ailleurs, les éléments à base de plâtre réalisés par les procédés connus de fabrication ont un temps de séchage important avant de pouvoir être manipulés. L'invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients, en proposant un élément à base de plâtre qui ait une résistance mécanique équivalente à celle d'un petit béton, et une dureté équivalente à celle de la pierre tendre. L'invention a également pour but de proposer un élément de construc- tion à base de plâtre, qui puisse être manipulé et utilisé dès la fin de sa fabrication, sans subir un séchage préalable. L'invention a encore pour but un élément de construction à base de plâtre, qui puisse être réalisé à partir d'un plâtre de type quelconque, y compris les plâtres de basse qualité ou de qualité tout à fait ordinaire. L'invention propose donc un procédé de fabrication d'un élément de construction à base de plâtre, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger à sec du plâtre et une charge granulaire inerte telle que du sable, à humidifier ce mélange en y ajoutant une quantité d'eau sensiblement égale ou légère- ment supérieure à la quantité d'eau nécessaire à l'hydratation du plâtre, ou bien suffisante pour obtenir la compacité maximale du plâtre pour une énergie de compression donnée, à placer immédiatement le mélange humide 2 2607426 dans un moule et à le comprimer dans le moule pendant une durée prédéterminée pendant laquelle se produisent l'hydratation du plâtre et une densification du réseau cristallin résultant de l'hydratation, puis à sortir du moule l'élément ainsi obtenu. Ce procédé de fabrication permet d'utiliser, d'une part, du plâtre de qualité très ordinaire, ayant une granulométrie quelconque, une vitesse de prise quelconque et un taux d'expansion quelconque, bien qu'il soit préférable que ce taux d'expansion soit relativement élevé, et, d'autre part, une charge granulaire telle que du sable éolien, du sable de mer, de la latérite, etc..., ayant une granulométrie appropriée au produit final que l'on désire obtenir. Du fait que la quantité d'eau ajoutée au mélange de plâtre et de sable ou analogue est faible et correspond sensiblement à la quantité nécessaire à l'hydratation du plâtre, ou bien, en fonction de la teneur du mélange en plâtre, à la quantité d'eau suffisante pour obtenir la compacité maximale du plâtre pour une énergie de compression donnée, on obtient un produit final, au démoulage, que l'on peut manipuler et utiliser sans le faire sécher au préalable. Par ailleurs, comme l'hydratation du plâtre se produit essentiellement lorsque le mélange humide est comprimé dans le moule, l'expansion du mélange qui résulte de l'hydratation du plâtre est contrariée par la compres- sion qui lui est appliquée, ce qui se traduit par une densification importante du réseau cristallin du plâtre. Cette caractéristique permet d'obtenir un élément de construction dont la résistance à la compression est par exemple de l'ordre de 75 kg/cm2, c'est-à-dire équivalente à celle d'un petit béton, tandis que sa dureté est équivalente à celle de la pierre tendre. Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, on compri- me le mélange humide dans le moule dans deux directions opposées. On obtient ainsi un élément plus homogène, dont la résistance à la compression est sensiblement constante dans toutes ses parties. Selon encore une autre caractéristique de ce procédé, le mélange à sec comprend environ de 15 à 40 % en poids de plâtre, la teneur en plâtre pouvant varier en fonction de la résistance souhaitée du produit final et du faisceau granulométrique du sable utilisé. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le mélange humidifié comprend environ 20 à 25 parties d'eau en poids pour 100 parties en plâtre, la teneur en eau pouvant être supérieure lorsque la teneur en plâtre est faible. 3 2607426 La durée de la compression du mélange humide dans le moule est comprise entre 2 et 4 minutes environ pour une température ambiante de l'ordre de 20 à 40 C. L'invention propose également un élément de construction à base de platre, obtenu en particulier par exécution du procédé qui vient d'être décrit, et se présentant sous la forme d'un bloc parallélépipédique creux, caractérisé en ce que sa face supérieure comprend des saillies de position- nement et d'alignement longitudinal et transversal, et en ce que sa face inférieure comprend des cavités destinées à recevoir les saillies de la face supérieure d'un élément identique, ainsi que des canaux de passage d'un produit de scellement qui communiquent avec les cavités précitées. Un tel élément de construction, lorsqu'il est réalisé par le procédé selon l'invention, présente une précision dimensionnelle très élevée, de l'ordre de 0,1 mm. Les saillies de sa face supérieure et les cavités de sa face inférieure permettent de le placer et de le positionner de façon très précise sur une rangée d'éléments déjà construite, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des joints entre ces éléments pour compenser leurs tolérances dimensionnelles. L'élément selon l'invention comprend encore, de préférence, une rainure verticale de coulée d'un produit de scellement, à l'une de ses extrémités, cette rainure débouchant à son extrémité inférieure dans les canaux précités. L'invention propose encore un procédé de construction à partir des éléments selon l'invention, qui est caractérisé en ce qu'il consiste à placer les éléments bout à bout et les uns sur les autres, en les orientant dans une même direction, les éléments d'une rangée étant décalés d'une demi- longueur par rapport aux éléments d'une rangée adjacente, et, après formation de chaque rangée, à verser dans les rainures verticales des extrémités des éléments un produit de scellement liquide, en particulier du plâtre. Ce plâtre liquide circule dans les cavités de la face inférieure de l'élément et les remplit partiellement, en assurant la solidarisation de cet élément avec les éléments de la rangée inférieure. Le plâtre liquide remplit également les rainures verticales des extrémités des éléments, en solidari- sant ainsi les éléments placés bout à bout dans une même rangée. Comme les éléments de construction et le produit de scellement sont formés de plâtre, on obtient une structure d'ensemble très homogène ne présentant pas 4 2607426 de lignes ou de zones préferentielles de faiblesse. L'invention permet, de façon générale, de fabriquer des éléments de construction à base de plâtre et de les utiliser immédiatement, par mise en oeuvre de moyens simples et peu coûteux, et trouve donc une application particulièrement intéressante dans les pays en voie de développement. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparai- tront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un élément de construction selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de cet élément; - la figure 3 est une vue de la face inférieure de cet élément; la figure 4 est une vue d'une partie d'un mur construit avec les éléments selon l'invention; - la figure 5 est une vue de dessus de cette partie de mur. Comme indiqué dans ce qui précède, le procédé selon l'invention consiste essentiellement à mélanger, à sec, du plâtre et une charge granulaire inerte telle que du sable ou du gravillon, à humidifier ce mélange avec une quantité d'eau minimale prédéterminée, à placer immédiatement ce mélange humide dans un moule et à le comprimer dans le moule pendant que l'hydratation du plâtre se produit, puis à sortir du moule l'élément de construction obtenu et, soit à l'utiliser immédiatement, soit à le laisser sécher, en fonction des besoins. Le plâtre utilisé est un plâtre de qualité quelconque, voire même de basse qualité, par exemple un plâtre cuit au soleil à basse température, ayant une granulométrie quelconque, une vitesse de prise quelconque et un taux d'expansion quelconque, mais de préférence élevé. La charge granulaire utilisée est du sable de qualité indifférente, par exemple du sable éolien, du sable de mer, de la latérite, ayant une granulométrie quelconque inférieure à 15 - 20 mm environ. De préférence, cette granulométrie est choisie inférieure à environ 3 mm, lorsqu'on veut pouvoir scier le produit final. Le plâtre et la charge granulaire, par exemple de sable, sont mélangés à sec, la teneur en plâtre de ce mélange étant de l'ordre de 15 à 40 %6 en poids, en fonction de la résistance finale souhaitée de l'élément de construc- tion et du faisceau granulométrique du sable utilisé. L'opération suivante du procédé consiste à humidifier ce mélange de 2607426 plâtre et de sable, de façon homogène, avec une quantité d'eau qui est légèrement supérieure à l'optimum proctor, c'est-à-dire à la teneur en eau qui permet une compacité maximale du plâtre pour une énergie de compres- sion donnée. Cette quantité d'eau est de préférence égale à l'optimum proctor plus une très faible quantité d'eau de mouillage qui est de l'ordre de 4 à 5 % par exemple de la quantité totale d'eau. L'eau doit en effet être en quantité nécessaire pour permettre l'hydratation du plâtre et en quantité suffisante pour obtenir la compacité maximale du plâtre à la première compression. Pour fixer les idées, on précisera que le mélange humide comprend environ 20 à 25 parties d'eau en poids pour 100 parties de plâtre, lorsque la teneur en plâtre est relativement élevée et que la quantité d'eau utilisée est supérieure à cette teneur, lorsque la teneur en plâtre est faible, afin d'assurer le mouillage du sable utilisé. A titre de comparaison, la teneur en eau est en général de l'ordre de 80 parties d'eau en poids pour 100 parties de plâtre, dans les procédés courants de préparation d'un plâtre. Le mélange humide est placé immédiatement dans un moule à la forme de l'élément à obtenir, qui comprend une plaque inférieure et une plaque supérieure mobiles l'une vers l'autre et reliées à des moyens permettant de comprimer pendant une durée suffisante le mélange humide placé dans le moule. Ces moyens peuvent être une presse mécanique, hydraulique, etc... permettant de développer à l'intérieur du moule une pression de l'ordre de 30 à 35 kg par cm2. La durée de la compression est comprise entre 2 à 4 minutes environ à une température ambiante de l'ordre de 20 à 40 C, et est variable en fonction de cette température ambiante et de la composition du mélange. I! se produit dans le moule les phénomènes suivants: Le plâtre commence en fait son expansion dès qu'il est en contact avec l'eau. Pour cette raison, il est important que le mélange humide soit placé dans le moule le plus tôt possible après son humidification. Pour cela, on peut remplir le moule par un convoyeur à tapis, qui transporte un débit prédéterminé de mélange sec de plâtre et de sable, et on humidifie ce mélange pendant sa chute dans le moule, par une pulvérisation d'eau extrêmement fine, sans entraînement d'air, par exemple avec un jet à miroir. Le mélange humide tombant dans le moule subit la compression 6 2607426 précitée dans deux directions opposées, dès que la quantité voulue de mélange a été placée dans le moule. Pendant cette compression, l'expansion du plâtre, résultant de son hydratation, est contrariée par la compression dans le volume fermé du moule. Il en résulte une densification importante du réseau cristallin du plâtre, les cristaux se formant dans tous les vides qu'ils peuvent occuper. A la fin de la durée précitée, la compression est arrêtée et l'élément moulé est immédiatement sorti du moule. La compression et la densification résultante du réseau cristallin du plâtre permettent d'obtenir un élément de construction présentant des surfaces extrêmement lisses, une précision dimensionnelle de l'ordre de 0, 1 mm, une dureté équivalente à celle de la pierre tendre, et une résistance à la compression qui varie, en fonction de la composition du mélange utilisé, entre 50 et 85 kg par cm. L'élément éjecté du moule est un produit dur, qui est directement manipulable sans précautions particulières et que l'on peut utiliser immé- diatement en construction. Le moule utilisé doit être réalisé en acier résistant, de forte épaisseur et ne comprend pas de pièces nécessitant un graissage. Le procédé selon l'invention pemet de fabriquer des éléments de construction de formes diverses, par exemple des blocs parallélépipédiques creux du type parpaing, des carreaux plans, des tuiles (avec adjonction au mélange de fibres d'armature, telles que des fibres de laine de verre) etc.... On fera maintenant référence aux figures 1 à 3, qui représentent un élément de construction selon une forme de réalisation préférée de l'inven- tion. Cet élément, désigné généralement par la référence 10, est de forme parallélépipédique creuse et comprend sur sa face supérieure 12 deux saillies 14 de faible épaisseur, ayant par exemple une forme carrée. Pour faciliter le positionnement et l'auto-alignement des éléments les uns sur les autres, deux des faces latérales 16 des saillies 14 peuvent être verticales et strictement perpendiculaires à la face supérieure 12 de l'élément 10, tandis que les deux autres faces latérales 18 de chaque saillie sont obliques. La face supérieure des saillies 14 peut comprendre, comme représenté en figures 1 et 2, une empreinte en creux 19 en forme de calotte sphérique, qui permet au moulage d'obtenir avec précision la forme souhaitée des faces latérales 16 et 18 des saillies. Une des faces d'extrémité longitudinale 20 de l'élément 10 présente une 7 2607426 rainure verticale 22 s'étendant sur toute sa hauteur, et dont l'extrémité inférieure débouche dans une rainure longitudinale 24 de la face inférieure de l'élément 10. A l'autre extrémité de la face inférieure 26 de l'élément 10, on retrouve une rainure longitudinale 28, dans l'alignement de la rainure 24. Les deux rainures d'extrémité 24 et 28 de la face inférieure de l'élément 10 débouchent dans une cavité 30, dont les côtés longitudinaux présentent deux décrochements 32 à leurs extrémités, correspondant à la dimension des côtés longitudinaux des saillies 14, ces décrochements étant reliés entre eux, longitudinalement, par deux bords droits 34 en saillie l'un vers l'autre et, transversalement, par des butées 36, de telle sorte que les saillies 14 de la face supérieure 12 d'un élément 10 puissent venir se placer et se positionner exactement dans les logements définis par les côtés 32 et 34 et les butées 36 des bords inférieurs de la cavité 30 d'un autre élément. Les éléments selon l'invention sont placés bout à bout et les uns sur les autres de la façon représentée par les figures 4 et 5, pour former un mur droit. La partie de mur représentée en figure 4 comprend trois rangées d'éléments 10 placés bout à bout, en étant tous orientés dans la même direction, les éléments d'une rangée étant décalés d'une demi-longueur par rapport aux éléments des rangées adjacentes. Les éléments 10 destinés à constituer une rangée sont posés directe- ment sur les éléments 10 de la rangée inférieure, sans interposition d'un joint. Lorsqu'une rangée est terminée, on verse un produit liquide de scellement, tel qu'un plâtre très liquide, dans les rainures verticales 22 des extrémités des éléments de cette rangée. Ce plâtre liquide, versé dans une rainure verticale 22, gagne l'intérieur de la cavité 30 de cet élément par la rainure 24 de sa face inférieure 26 et vient recouvrir les saillies 14 des éléments correspondants de la rangée inférieure. Le plâtre liquide versé dans la rainure verticale 22 passe également par la rainure horizontale 28 de l'élément situé au même niveau et contre laquelle est appliquée la face d'extrémité 20 du premier élément. Après une première passe o l'on remplit les rainures verticales 22 des éléments d'une rangée, on peut effectuer une deuxième passe pour remplir complètement ces rainures, le plâtre versé lors de la première passe ayant rempli partiellement les cavités 30 des éléments. La liaison obtenue entre les éléments est extrêment solide car le plâtre de scellement, en faisant sa prise, se lie de façon très intime au plâtre constituant les éléments 10. 8 Z 2607426 Les éléments 10 selon l'invention peuvent bien entendu être montés à angle droit les uns par rapport aux autres, lorsqu'on arrive à un angle de la construction. Par ailleurs, en fabriquant des éléments 10 ouverts à leurs extrémités longitudinales, on peut former des chaîneaux ou utiliser ces éléments comme coffrages perdus d'une poutre. 9 2607426 REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un élément de construction à base de plâtre, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger à sec du plâtre et une charge granulaire inerte telle que du sable, à humidier ce mélange en y ajoutant une quantité d'eau sensiblement égale ou légèrement supérieure à la quantité d'eau nécessaire à l'hydratation du plâtre, ou suffisante pour obtenir la compacité maximale du plâtre pour une énergie de compression donnée, à placer immédiatement le mélange humide dans un moule et à le comprimer dans le moule pendant une durée prédéterminée pendant laquelle se produi- sent l'hydratation du plâtre et une densification du réseau cristallin résul- tant de l'hydratation, puis à sortir du moule l'élément ainsi obtenu. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, après démoulage, à utiliser immédiatement l'élément obtenu pour former une construction. 3) Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'on comprime le mélange humide dans le moule dans deux directions opposées. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange à sec comprend environ de 15 à 40 % en poids de plâtre. ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la granulométrie de la charge inerte est inférieure à 15 - 20 mm environ. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que cette granulométrie est inférieure à 3 mm environ. 7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange humidifié comprend environ 20 à 25 parties d'eau en poids pour 100 parties de plâtre. 8) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de la compression du moule est comprise entre 2 et 4 minutes environ pour une température ambiante de l'ordre de 20 à 40 OC. 9) Elément de construction à base de plâtre, se présentant sous la forme d'un bloc parallélépipédique creux, obtenu par exécution du procédé selon l'une des revendications I à 8, caractérisé en que sa face supérieure (12) comprend des saillies (14) de positionnement et d'alignement longitudinal et transversal, et sa face inférieure (26) comprend des cavités (30) destinés à recevoir les saillies (14) de la face supérieure d'un élément 2607426 identique, ainsi que des canaux (24, 28) de passage d'un produit de scelle- ment, qui communiquent avec les cavités (30) précitées. ) Elément selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'une de ses extrémités (20), une rainure verticale (22) de coulée d'un produit de scellement, qui débouche à son extrémité inférieure dans un canal (24) précité. 11) Procédé de construction à partir des éléments selon l'ensemble des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il consiste à placer les éléments (10) bout à bout et les uns sur les autres, en les orientant dans une même direction, les éléments (10) d'une rangée étant décalés d'une demilongueur par rapport aux éléments d'une rangée adjacente et, après avoir formé une rangée, à verser dans les rainures verticales (22) des extrémités des éléments (10) un produit de scellement liquide, en particulier du plâtre.