Brevet FR2613356A1 — publié le 19881007

PROCEDE DE FABRICATION D'UN MATERIAU A STRUCTURE ALVEOLAIRE DE FORTE PERMEABILITE, MATERIAU OBTENU. La présente invention a trait au domaine de la fabrication d'un matériau à structure alvéolaire de forte perméabilité et au matériau obtenu. Un tel procédé de fabrication,connu sous le nom de "REDIFLEX"marque déposée,a déja été mis au point et commercialisé par les demanoeurs:(brevet Rance N 86 136 20) Dans cette technique le liant,uniquement à base de résine,a l'inconvénient d'dure cher. Il a été maintenant trouvé que l'on pouvait simplifier notablement le processus de fabrication, diminuer son cout,tout en accroissar.t ser.sible- ment les performances mécaniques,par la mise en oeuvre de ltidée suivante, appliquée au procédé ci-dessus référencé. Dans les bétons de ciment classiques,la résistance mécanique est due à la compacité maximale,obtenue par une granulomètrie la plus continue possible Le liant à base de ciment adsorbant la totalité des grains de l'agrégat. Plus les grains sont fins et nombreus,plus la surface développée de ceuxci est grande et partant la consommation de ciment importante et le vide interaticiel réduit. L'idée de la présente invention est donc de fabriquer un matériau à structure alvéolaire à forte perméabilité en utilisant un béton résine-ciment. La résine étant l'élément de remplacement de l'ensemble des éléments fins et apportant à l'ensemble des graviers la cohésion et partant la résistance mécanique. Pour ce faire,on supprime la totalité des éléments fins passant au tamis de 5mm (norme NF P 18 304 et SE X Il 501 ),ainsi que la quantité de ciment nécéssaire à l'enrobage de ces éléments.On obtient un béton de ciment avec gravier sous dosE,environ 225 kg de ciment au mètre cube.On rattrape la faiblesse due au sous dosage,en dopant le liant ciment par une adjonction d'un complexe composé de résine acrylique polymérisable à l'eau,cnrichi par l'addition d'un plastifiant réducteur d'eau.0n obtient un liant visqueux qui est adsorbé par la totalité des graviers,réalisant de ce fait un matériau comportant un réseau d'alvéoles communiquantes et de très bonne résistance mécaniques. La présente invention vise un procédé de fabrication d'un matériau du type ci-dessus 4voqué,bénéficiant d'une perméabilité considérablement accrue tout en présentant les caractéristiques de résistance mécanique des bétons de très bonne qualité. Un objectif de l'invention est ainsi de réaliser au moyen cucit matériau des revêtements de voiries,aérodromes,parking,aires de stockages,entourage de piscines ou autres surfaces,possédant des qualités mécaniques approprie, es et garantissant l'évacuation extrémement rapide des eaux déversées sur ceul-ci,en vue de supprimer tous les phénoménes préjudiciables provenant du ruissellement desdites eaux sur ces surfaces (aquaplanage etc...) Un autre objectif est la réalisation de parties de construction (murs de soutènement, sols ventilés,protection lourde de terrasse,planchers pour diffusion de gaz etc...)requérant des qualités de perméabilité et de résistance mécanique. Un autre objectif est d'utiliser les propriétés spécifiques du matériau provenant essentiellement de sa structure alvéolaire ouverte et de son coefficient de vide élevé,dans des applications particulières (isolation phonique,support de substrat nutritif végétal ou biologieue,matériau de forte densité en remplissant les vides par des corps de grande densité) A cet effet,le procédé de fabrication visé par l'invention est du type utilisant des granulats à forte cohésion interne tels que,par exemple,que silex,quattz,obsidienne,porphyre.... et un liant à base de ciment et de résine synthétique polymérisable à l'eau1et à faible module d'élasticité telle ,par elemple,que résine acrylique,époxy,thermodurcissable... Le procédé conforme, à la présente invention se caractérise en ce que: -on sélectionne un granulat appartenant à un fuseau granulomètri que D1/D2 tel que D1 -b éliminer dudit granulat toutes les particules ayant un diamètre inférieur ou égal à 5mm,de façon à ce qu'elles représentent en poids soins de 1% du granulat. - mélanger de façon homogène au dit granulat les ingrédients suivants: une quantité Qr de résine synthétique polymérisable à l'eau satisfaisant sensiblement à # 20% à la relation suivante: Qr = 1/50 da poids de ciment employé. une quantité Qp de plastifiant,réducteur d'e u,satigf isant sensiblement à it 20 à la relation suivantes Qp = 1/50 du poids de ciment employé. C) une quantité Qc de ciment Portland ou tout autre, satisfaisant sensiblesent à + 10% à la proportion suivante: une partie en poids de ciment pour 6,6 parties en poids de granulats tels que définis ci-dessus. D)une quantité d'eau Re,ddterminée préalallement en laboratoire sur un échantillon représentatif du granulat employé. E)une quantité,éventuellement,de teinture kt,permettant une colora tion dans la masse du matériau désiré. Les expérimentations ont mis en évidence que de façon inattendue,la comb- naison des conditions de mise en oeuvre sus-évoquée,(sélection d'un granulat de faible hétérogénéité granulomètrique,suppression totale des fines, sables et petits graviers,dosages spécifiques du ciment et de ses in dients,en fonction du poids du granulat,)conduisaient à un matériau alvéolaire de perméabilité remarquable,présentant des vitesses d'absorption de liquides multipliés par un facteur de l'ordre de 10 à 15 par rapport au matériaux fabriqués conformément à l'art intérieur au moyen des memes ingrédients.Le matériau de l'invention bénéficiant par ailleurs des qualités mécaniques comparables à celles des bons bétons de ciment. Les résines thermodurcissables utilisées peuvent titre du type monocomposant ou multicomposant,armées ou non.En pratique,on choisira des résines ayant un module d'élasticité inférieur à 50%.Les résines acryliques thermodurcissables donnent de bons résultats,mais il est également possible d'utiliser des résines vinyliques ou polyuréthanes à faible module d'élasticité.Selon les applications et les propriétés recherchées,ces résines pourront être chargées au moyen de diverses charges connues,par exemple résine époxy chargée par une émulsion de brai. Le granulat peut être constitué par une éspèce déterminée (naturelle ou de synthèse ) ou par un mélange;(par granulat,on entend également des particules ou billes préalablement fabriquées,telleE que billes de verre...) Dans le cas d'un revêtement ou d'application dans le domaine des travaux publics et du batiment,un tout-venant roulé contenant des silex, quattz,porphyres est généralement bien approprié.La sélection dudit granu lat est une opération easentielle;;en effet la -perméabilité décroit très rapidement si l'on sort des conditions granulomètriques définies prEcédem- ment ou ai l'on laisse dans le granulat un reliquat trop important de fines particules.La définition utilisé pour les mesures de granulomètrie est conforme aux normes NF P 18-304 et NF I 501). Selon un mode de réalisation préféré convenant dans de nombreuse a applications,l'on sélectionne un granulat de granulomètrie sensiblement uniforme appartenant L un fuseau D1/D2 .l que LI soit inférieur de soins de 10% à D2.Oe choix d'un granulat de diamètre sensiblement constant ac croit encore les vitesses d'absorption du matètiau.La dimention du granulat dans la plage sus-dvoquée (dans ce cas:5mm Le procédé de l'invention permet de fabriquer des couches à perméabilité omnidirectionnelle,l'écoulement au coeur du matériau pouvant s'opèrer,aussi bien suivant une direction perpendiculaire à la surface de la couche (débit de percolation ) que suivant des directions transversales parallèles à la surface de celle-ci (débit transver6al).Dans ce cas,le mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé consiste,après sélection du granulat et suppression des fines,à mélangeur audit granulat les quantités appropriées dtingrédients,(calculées au moyen des relations précitées en fonction du poids du granulat);;bien entendu,par"résine",on entend la résine conditionnée dans laquelle sont préalablement ajoutes les additifs classiques de polymériaation (durcisseur, ettou catalyseur,et/ou accélérateur )avec les dosages habituels préconisés par le fabricant (éventuellement fonctions de la température de mise en oeuvre );le mélange est ensuite homogénéisé par malaxage et agitation et déversé sur un support de moulage qui peut etre perméable Si l'on veut obtenir une évacuation directe des eaux à travers celui-ci ou,au contraire,étanche si l'on veut assurer une évacuation latérale des eaux. Il est possible de réaliser une couche perméable à plusieurs lits superposés de caractéristiques différentes,adaptées à l'application envisagée;chaque lit est réalisé par le processus ci-dessus indiqué en utilisant des granulats de fuseaux granulômètriques différents pour chaque lit.Le procédé de l'invention peut en particulier étre appliqué pour constituer des supports nutritifs pour végétaux ou micro-organismes: plusieurs lits sont réalisés successivement conformément au procédé sus indiqud,ces lits étant séparés par des nappes "géotextiles";par nappe gfotextile,on entend selon la définition courante,une nappe textile, imputrescible,perméable à l'eau mais apte à arréter les particules solides (en particulier nappe non tissée synthétique).Un ou plusieurs lits sont ensuite garnis d'un substrat nutritif adapté à l'éspèce à cultiver ou à développer::la proportion de vide tres élevée du matériau (35 % à 45 %) rend ce dernier particulièrement adapté à cette application. Par exemple,pour des surfaces engasonnables,la couche comprend avantageusement deux lits séparés par une nappe géotextile intermédiaire: le lit supérieur sert de réceptacle à un substrat végétal qui en garnit le. vides,cependant que le lit inférieur remplit une fonction de drainage et de support. Le procédé de l'invention,peut en particulier étre applique à résoudre l'inconvénient majeur affectant l'accéssibilite des balcons et terrasses.En effet la réglementation impose aux constructeurs une diffé- rence de niveau importante entre le plan de circulation intérieur du logement et le plan de circulation du balcon ou terrasse.Cette différence étant crée pour empécher la pénétration des eaux par remontée.(FIG 1) Cet impératif engendre des difficultés dans la réalisation de l'ouvrage et des nuisances pour l'usager. La mise en place d'un lit du matériau objet de l'invention,permet de réaliser l'égalité des niveaux, de rester dans l'esprit de la réglemenstation et de simplifier la réalisation.(FIG 2). L'invention s'étend,en tant que tel,au matériau à structure alvéolaire fabriqué par les divers modes de mise en oeuvre précédemment définis;ce matériau se caractérise essentiellement par: -une proportion volumique de vide approximativement comprise entre 354; et 45c, -une vitesse de passage de l'eau supérieure à 150 cc/cm2/mn, -une résistance à la compression au moins égale à 100 bars. -Une autre propriété intéressante du matériau de l'invention est qu'il associe à un coefficient de vide important un poids spécfique élevé,ce qui lui confère un excellent pouvoir d'isolation phonique et également la possibilité d'obtenir un matériau de forte densité par in clusion de corps lourd à la place des vides. ainsi les applications dudit matériau sont multiples: -revétements (autoroutiers,voiries,pistes d'sérodrome,zone de parking,aires de stockage,entourage de piscines ....) -protection lourde d'étanchéité circulable, -élements de construction de terrasse-jardin engazonnable ou de murs inclinés ou verticaux engasonnables, -murs de souténement drainant,incolmatable,gabions, -éléments ou massifs de drainage,vertical ou horisontal, léments de construction de balcons et terrasses, accéssibilité intégrale, -planchers de diffusion de az, -revétements de sécurité dans certaines industries (chimiques...) -mura ou cloisons anti-bruits, -support-pour la culture de végétaux ou le développement de micro-organisme. Dans ces applications,le matériau peut etre fabriqué in situ ou mis en oeuvre par juxtaposition de dalles ou carreaux préfabriqués Afin de mieux faire comprendre l'invention, on décrira ciaprès,un mode du procédé de réalisation du matériau à structure alvéolaire devant être appliqué en revétement du platelage d'une passerelle,donné à titre d'exemple non limitatif. Le granulat utilisé est un tout venant roulé constitué de silex (50% en poids),quartz (40%) et porphyre (10%).Le granulat a été passé sur tamis afin de lui conférer une granulomètrie -continue dans le fuseau 6/15.A cet effet le granulat brut est successivement passé sur des tamis à mailles carrées de 5mm et 16mm de coté.Le granulat retenu sur le premier tamis et passant au travers du second est conservé.De ce fait tous les éléments inférieurs ou égaux à 5mm ont été éliminés. On introduit dans un malaxeur 100 kg de l'agrégat ci-dessus préparé,aux quels on ajoute 15kg de ciment Portland CPJ 45 de chez ETz LRGE,ainsi que 0,3 kg de plastifiant en poudre SIKiCRETE "N" fabriqué par SIKA. Lorsque l'ensemble,après brassage est bien homogénéisé, on introduit le liquide de gachage,soit 0,3 kg de résine acrylique HARDTOP "CB" monocomposante compatible à l'eau fabriquée par INUD;SCO FRANCE,étendue par 4,5 litre d'eau.Le brassage est poursuivi jusqu' obtention d'une pate onctueuse.0n régle sa maniabilité par un ajout d'une faible quantité d'eau. On déverse sur le support ce béton,qui est réglé,à la régle,puis taloché avec une taloche mécanique. La quantité d'eau que l'on utilise dans le cadre de l'invention est de 0,32 partie en poids pour une partie en poids de ciment.Les agrégats étant plus ou moins secs,une rectification s'imposte toujours.Lorsque la quantité d'eau dépasse la limite supèrieure,la perméabilité à l'eau du béton est réduite tandis que lorsqu'elle est plus faible que la limite inférieure, il devient impossible de réaliser un malaxage suffisant du mélange. En outre,en plus des composants assentiels définis ci-dessus,selon l'invention,on peut ajouter au béton d'autres additifs classiques comme un oxyde rouge ou de tout autre couleur en quantité sllant jusqu'à 5%. REVENDICATIONS 1/-Procédé de fabrication d'un matériau à structure alvéolaire de forte perméabilité,à partir de granulats à forte cohésion interne,tels,par eremple,que siles,quartz,obsidienne,po7phyre.... et d'un liant à base de résine synthétique polymérisable en présence d'eau,à faible module d'élasticité telle,par exemple,que résine acrylique,époxy,polyester thermodurcissable et à base de ciment portland ou tout autre ciment.Ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste:: - à sélectionner un granulat appartenant à un fuseau granulomètrique D1/D2 tel que D1 5mm et D2 # 600mm ( ou D1 est la plus grande dimension de mailles d'un tamis retenant entiere- ment le granulat,et D2 la pzus petite dimension de mailles d'un tamis laissant entièrement passer celui-ci.) - à éliminer dudit granulat toutes les particules ayant un un diamètre égal ou inférieur à 5m.m de façon à ce qu'elles représentent en poids moins de 1 ' du granulat, - à mélanger de façon homogéne audit granulat les ingrédients suivants:: ) une quantité Qr en poids,de résine synthétique polynéri- sable à l'eau,satisfaisant sensiblement à+20, près à la relation suivante: Qr = 1/50 du poids de ciment em ployé B) une quantité Qp en poids,de plastifiant,réducteur d'eau satisfaisant sensiblement à + 20z.' près à la relation suivante: Qp = 1/50 du poids de ciment employé. C) une quantité Qc de ciment satisfaisant sensiblement à + 10% près à la relation suivante: = = une partie en poids de ciment pour 6,6 parties en poids de granulats tels que définis ci-dessus, D) une quantité e d'eau,satisfaisant sensiblement à # 10% près au rapport: Qc/@e = 0,32- 2/-Procédé de fabrication selon la revendication 1,caracté- risé en ce que l'on sélectionne un granulat de granulome mètrie uniforme appartenant à un fuseau D1/D2 tel que D1 soit inférieur de moins de IQJ à D2. 3/-Procddé selon l'une des revendications 1 ou 2,permettant de fabriquer une couche d'un matériau à perméabilité omnidirectionnelle,caractérisé en ce que l'on mélange au granulat ci-dessus évoqué,la quantité appropriée d'ingTé- dients ci-dessus évoqués selon les relations précitées,l'on homogénéise par brassage et agitation et l'on deverse celui-ci sur un support de moulage. 4/-Procédé permettant de réaliser une couche de matériau alvGo- laire à plusieurs lits superposés de caractéristiques diffé rentes,caractérisé en ce que l'on réalise successivement les lits conformément à la revendication 3 en utilisant des gra nulats de fuseaux granulomètriques différents pour chaque lit. 5/-procédé permettant de réaliser une couche de matériau à plusieurs lits superposes en vue notamment de la mise en place d'un substrat nutritif dans un ou plusieurs desdits lits conformément à la revendication 3 en les séparant par des nappes géotextiles. 6/-Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2, permettant de fabriquer une couche d'un matériau à perméabili té omnidirectionnelle,consistant à inclure aux ingrédients une quantité complémentaire d'un composant coloré,dans une proportion allant jusqu'à 5%. 7/-Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2 ou 3,permettant de fabriquer une couche d'un matériau à per méabilité omnidirectionnelle,caractérisé en ce que cette couche est coulée sur une forme de pente préOtablie,permettant le ruissellement,cette couche assurant la protection méca nique de la forme de coulage. e/-Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2 permettant de fabriquer une couche d'un matériau de densité élevée,caractérisé en ce qu'il comporte une opération supplé mentaire,consistant à garnir les vides dtun corps de densité élevée. 9/- Matériau à structure alvéolaire réalisé par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1,2,3,4,5,6, 7,se caractérisant par: -une proportion volumique de vide approximativement comprise entre 35% et 45% -une vitesse de passage de l'eau supérieure à 150cc/cm2 minute -une résistance à la compression au moins égale à 100 bars.