Brevet FR2666271A1 — publié le 19920306

La présente invention concerne les matériaux cellulalres, et plus particulièrement les mortiers cellulalres. On connaît les grands avantages apportés par les mortiers cellulaires : tres bonne fsolatlon thermique > absence de flssuratlon faible coefficient de dllatation thermlque, etc... Actuellement la majeure partie de ces mortiers est fabriquée par voie chimique. On mélange sable -ciment- chaux, on ajoute de la poudre d'aluminium, et le dégagement d'hydrogène qui en résulte conduit au mortier cellulaire. Une autre façon d'obtenlr un mortier cellulaire consiste å brasser le mortier hydraulique avec un agent moussant. Dans son principe, cette méthode de fabrication des mortiers cellulaires (jusqu'S des taux d'expansion de cent pour cent, c'est-a-dire cent litres d'air pour cent litres de mélange initial) est très simple. Pendant la fabrication du mortier normal, on ajoute aussi a celul-ci un agent tensio-actif (par exemple du type ALKYL-ARYL-SULFONATE) ; et sous l'effet du brassage, des bulles se4orment dans le mélange. il est reconnu que les mortiers cellulaires fabriqués de cette dernière façon sont meilleurs que ceux fabriqués a la poudre d'aluminium (s même dosage en ciment ils sont plus résistants et a résistance égale ils sont plus légers). Cependant, leur développement n'a guère dépassé le niveau du laboratoire. En effet, sur le plan pratique, leur mode de préparation actuelle conduit a deux inconvénients majeurs: a) La cadence de préparation est beaucoup plus faible que celle d'un mortier classique ou cellulaire a la poudre d'aluminium a å chaque g chée l'occluston d'air par brassage demande plusieurs minutes complémentaires. b) Même lorsque tous les constituants sont bien dosés, le taux de gaz occlus est inconstant. L'invention vise å remédier à ces Inconvénients et å obtenir des mortiers cellulalres de qualité constante prédéterminée, selon un procédé de fabrication rapide. Le procédé, objet de l'invention, est caractérisé en ce que dans un mortier (ou autre matériau), sortant d'une fabrication classique et que l'on pèse dans un volume limité, on insuffle un gaz (air ou C02 ou ...) sous une pression prédéterminée et que, simultanément, on agite le dit matériau dans des conditions telles que l'air insufflé ne puisse s'échapper. L'agitation se fait en vase clos, et sous pression, le dosage du mélange est constamment suivi par le poids (donc la quantité du mortier) contrairement au procédé GEATEC qui ne contrôle que l'air. L'installation pour la mise en service du procédé, comporte une installation classique a laquelle on ajoute une chambre close, résistant å la pression, munie d'un agitateur et d'une arrivée d'alr sous pression. Cette chambre peut être complètement close et conçue pour la fabrication de quantités successives prédéterminées de mortier cellulaire, ou au contraire, elle peut être partiellement ouverte (chambre, tunnel, et autre) et adaptée pour la fabrication en continu. Dans la fabrication classique on utilise des agents tensio-actifs que l'on utilise aussi dans le présent procédé. L'agent peut être incorporé dans le mortier avant ou après son introduction dans la chambre sous pression. L'agent tensio-actif peut être mis sous brouillard et incorporé au gaz insufflé sous pression. Selon cette technologie nouvelle en matière de mortiers cellulaires: 1) le gaz est régulé en pression avant d'être introduit dans un poids de mortier prédéterminé. 2) pour éviter toutes déperditions de gaz, celui-ci est introduit en vase clos, opération qui, de ce fait, s'effectue sous pression. Ainsi, les produits fabriqués ont une qualité constante prédéterminée. Dans cette préparation en vase clos, selon l'invention, pratiquement aucune bulle ne peut venir crever en surface. On retrouve donc dans le mortier cellulaire exactement la quantité d'air que l'on y a introduite, celle-ci étant mesurée par le volume prédéfini laissé libre par le mortier et la pression affectée au gaz. 3) Parmi les liants hydrauliques utilisés, tel le ciment (de préférence de très fine mouture) nous noterons les avantages spécifiques liés à la chaux, vive ou éteinte, qui confereront une légèreté plus grande donc une meilleure étanchéité et isolation thermique. Le mélange chaux-ciment permettra de régler les temps de prise et de durcissement. Pour la chaux, il serait alors avantageux d'utiliser le C02 à la place de l'air afin de favoriser les réactions de structuration des bulles. 4) A titre d'exemple de mélange > les meilleurs espoirs utilisent de la chaux vive (ou éteinte rebroyée, livrée en phase acqueuse) et des cendres volantes (ex. celles de Gardanne, même livrées en phase acqueuse) et quelques produits de dopage genre acryliques... La structure d'une mousse organique est sur une base de 3 à 5 microns, les ciments ont des particules de 100 microns difficilement. compatibles (une grosse mouche sur une toile d'araignée), la grande finesse de mouture est souhaitable pour un bon mariage. La chaux est plus apte à fournir un liant de O à 10 microns et la stabilisation d'une mousse de structure chaux pourra être rigidifiée par une mousse organique. Il est enfin à noter que ce système sous pression en vase clos est compatible avec tous les types d'agents moussants (alkyl aryl, non ioniques, protéides ou protéines, etc ... ) et qu'il permet même de les utiliser à plus faible dosage. D'autres agents structurants tels les résines acryliques ou autres pourront conférer au produit fini une charpente garantissant le non retrait et la limitation d'absorption d'eau souvent liée à l'extrême porosité. La vitesse expansion est également accrue. On sait, en effet, d'après la loi de LAPLACE, et tel que le cite M. Claude CARON, expert international, qu'il existe une différence de pression entre les bulles (inversement proportionnelle au 0 des bulles gazeuses)et le milieu continu liquide (pression proportionnelle à la valeur de tension superficielle de la phase liquide affectée d'un coefficient 4). Ainsi, dans un mortier de ciment ou similairwe, la pression interne des bulles de deux microns est de 1,5 bars, celle des bulles de cino microns de 0,6 bars etc ... En agitation classique à l'air libre il faut donc dépenser de l'énergie (énergie de brassage) pour créer cette pression interne des bulles et c'est ce qui explique le temps nécessaire pour l'expansion. Par contre, dans le processus, objet du présent brevet, le gaz arrivant déjà sous pression dans le mélange, son occlusion est beaucoup plus rapide. Cette constatation permet de travailler en continu. Pour expliciter ce procédé de fabrication en continu selon l'invention, il est donné ci-après un exemple de réalisation Le mortier étant préparé classiquement , il est envoyé en continu à l'aide d'une pompe à vis dans une chambre sous pression contenant un agitateur rotatif (appareil classique intitulé généralement agitateur de conduite), et une tubulure en partie basse qui permet l'insufflation en continu de l'air sous pression. Le mortier aéré est évacué également en continu. L'ensemble moteur-malaxeur-chambre, et mortier est pesé en continu et ce poids sert de réglage du débit d'arrivée du mortier. Que ce soit en fabrication discontinue ou continue, la quantité d'air introduite dans la chambre correspond au taux d'expansion désiré. Et puisque l'occlusion d'air se fait en vase clos, sans possibilité de perte, le mortier sort de la chambre de mélange au taux d'expansion prévu. Pendant la préparation, un agent tensio-actif est avantageusement ajouté à un point quelconque du circuit, ce point pouvant être: - le malaxeur à mortier. Dans ce cas le tensio-actif sera ajouté en fin du mélange de façon à ce que la cuve ne déborde pas par suite d'un début de moussage. - dans la conduite reliant la pompe à la chambre sous pression. - par pulvérisation dans le gaz comprimé. Il est à noter que plus on cherche un taux d'expansion élevé, plus la cadence de production l'est aussi, alors que c'est l'inverse en système traditionnel. De même, on peut très bien obtenir sans difficulté des taux d'expansion allant jusqu'à six cent ou sept cent pour cent. En effet, comme le mortier est sous pression dans la chambre de mélange, les bulles d'air ont un volume réduit (loi de MARMOTTE) et on peut donc en Introduire beaucoup plus. Le procédé est également compatible avec des liants hydrauliques autres que ciment, à savoir de façon non limitative le ciment pur, le ciment additionné de charges diverses (cendres, pouzzolanes, argiles diverses, colloïdes minéraux ou organiques), les mélanges chaux-ciment, la chaux vive ou éteinte, le plâtre, I'anhydrite, etc ... L'invention porte aussi, bien entendu, sur les mortiers cellulaires (ou autre matériau cellulaire3, obtenus selon les caractéristiques du procédé. En particulier les mortiers obtenus ne comportent pratiquement pas de bulles crevées en surface. Parml les buts poursuivis par cette invention nous pouvons citer: - Ce Liant de Mousse capable de donner de la cohésion à des matériaux granulaires, selon le brevet F R n' 89 16 943. - De part les faibles densités obtenus de l'ordre de 0,5 ou 0,4 (voire moins), la conductibilité thermique devrait être inférieure à = 0,1 et l'usage en Isolant thermique par utilisation de blocs moulés ou paf coulée banchée sera alors recherchée. - Les mortier de ragréages ou de façades pourront être mis à l'état de mousse par ledit procédé par exemple, étant donné que le KIESELGUHR (silice fossile très fine avec 50 entre O et 5 p augmente la résistance à la compression, et à la traction le mélange: I partie de ciment (très fin H.R.I) 1 partie de chaux vive 2 parties de KIESELGUHR servira de référence à la mise au point du procédé REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un liant à base de mousse cellulaire à partir de matériaux hydrauliques caractérisé en ce que l'on insuffle un gaz sous pression en quantité prédéterminée dans ledit matériau hydraulique renfermé dans une chambre, tout en 1 agitant dans une atmosphère également sous pression, et en ce que le matériau est introduit dans ladite chambre en quantité constamment pesée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de gaz dosée devant être insufflée dans le matériau hydraulique contient un agent tensioactif en brouillard. 3. Procédé selon la revendication 1, carac térise en ce que le liant est produit en continu. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la quantité de gaz contenue dans le liant correspond à celle introduite dans la chambre et représente le taux d'expansion prédéterminé. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base du matériau hydraulique est le ciment. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base du matériau hydraulique est un mélange ciment-chaux vive ou éteinte. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lton ajoute au matériau hydraulique un produit assurant au liant une charpente sans retrait et une limitation d'absorption d'eau du produit fini. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le produit est une mousse ou un liant organique. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau hydraulique est partiellement utilisé en mouture de O à 10 micromètres. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau hydraulique est structuré par de la silice très fine.