Brevet FR2682413A1 — publié le 19930416

BLOC DE BETON LEGER A GRANULATS DE VERRE CELLULAIRE ET CENDRES VOLANTES La présente invention concerne un bloc de béton léger et plus particulièrement un bloc de béton dans lequel des granulats en verre cellulaire sont pris dans un ciment. Elle concerne aussi un procédé de fabrication d'un tel bloc de béton. On sait qu'un béton léger est un béton, dont la masse volumique séche est inférieure à 1 800 kg/m3, sachant que celle 3 d'un béton normal est comprise entre 2 200 et 2 500 kg/m3. En plus d'une diminution appréciable du poids de l'ouvrage, l'utilisE on du béton léger permet d'en augmenter l'isolation thermique et phonique. Un béton léger peut être constitué soit de granulats ordinaires mais à forte discontinuité, il s'agit des bétons dits caverneux, soit en incorporant une mousse ou un additif apte à un dégagement de bulles, il stagit des bétons dits cellulaires, soit plus simplement de granulats ayant une masse volumique faible, il s'agit des bétons pleins de granulats légers. S'agissant de ces derniers, les granulats sont par exemple du laitier expansé, de l'argile granulée expansée ou des schistes expansés. Récemment on a réalisé des bétons légers en utilisant des granulats de verre cellulaire, ayant une masse volumique apparente comprise entre 140 et 200 kg/m3. Ces bétons légers à granulats de verre cellulaire peuvent être mis en oeuvre sous toutes les formes habituelles, et notamment dans des éléments manufacturés à isolation intégrée que sont les blocs de construction ou blocs porteurs. Cependant il est apparu au demandeur que les blocs de béton léger comportant des granulats de verre cellulaire ne donnaient pas totalement satisfaction, dans les conditions habituelles de mise en oeuvre. En particulier les bocs obtenus n'ont pas une cohésion suffisante pour qu'il soit procédé à une coupe précise du bloc à l'aide d'une scie à main. De plus pour un bloc ayant une 3 masse volumique d'au plus 600 kg/m3 la résistance n'est pas jugée satisfaisante. Le but de l'invention est de proposer un bloc de béton léger à granulats de verre cellulaire qui pallie les inconvénients précités. De manière caractéristique, le bloc , ayant une masse 3 volumique d'au plus 600 kg/m3, comporte de 3 à 10 % en poids de cendres volantes de houille. On désigne sous le terme cendres volantes de houille des résidus provenant de la combustion de charbon pulverisé dans les chaudières des centrales thermo-électriques et captés dans des dépoussiéreurs électro-statiques. Elles se présentent sous la forme d'une poudre fine, de couleur grise, dont la dimension des grains varie de 0,5 à 200 micromètres. La composition chimique des éléments principaux des cendres volantes de houille est la suivante : silice (SiO2) 50 %, alumine (A1203) 30 %, Fer total (Fe203) 8,5 %, chaux totale (CaO) 2,5 %, magnésie (MgO) 2,0 %, alcalis (Na20 + K20) 4,9 %. Les cendres volantes de houille sont utilisées comme constituant secondaire de liants hydrauliques. Le mérite en revient au demandeur d'avoir trouvé et vérifié que la mise en oeuvre des cendres volantes de houille, en complément d'un ciment CPA classique, conférait au bloc de béton à granulats de verre cellulaire des propriétés améliorées de résistance et de cohésion, sans augmentation sensible de la masse volumique ni altération des caractéristiques d'isolation thermique et phonique. De préférence les granulats de verre cellulaire sont de deux classes granulaires, respectivement 2/4 mm pour la première, 3/8 mm pour la seconde. Avantageusement le bloc de béton léger selon l'invention comporte un granulat léger de classe 0/2 mm. Il peut s'agir soit d'une argile expansée soit éventuellement de verre cellulaire. Dans une mode de réalisation préféré , le bloc selon l'invention a la forme générale d'un parallélépipéde rectangle, et a une structure lamellaire à trois ou cinq rangées de lames d'air, avec dans la zone médiane au moins deux lames d'air ouvertes et dans les zones extérieures au moins trois lames d'air borgnes de plus petite dimension , juxtaposées dans la longueur du bloc. De préférence chacun des deux flanc latéraux du bloc comporte dans la zone médiane et dans le prolongment des deux lames d'air ouvertes une échancrure correspondant à une demi-lame d'air ouverte. On comprend que, lors de la réalisation du mur par juxtaposition de blocs identiques, les échancrures dans les flancs latéraux de deux blocs adjacents délimitent une lame d'air ouverte supplémentaire. Cette disposition particulière améliore les caractéristiques isolantes de l'ouvrage. C'est un autre objet de l'invention que de proposer un procédé spécialement conçu pour la fabrication d'un bloc de béton précité. De manière connue, le procédé consiste à mélanger les différents consistuants, à savoir granulats, additifs et eau, à introduire le mélange ainsi constitué dans un moule correspond à la forme du bloc, ledit moule étant placé sur une table vibrante, à mettre la table en vibration, à exercer sur le mélange dans le moule une pression déterminée, à démouler puis sécher le bolc obtenu. Selon le procédé de l'invention, de manière caractérisitique, les constituants du mélange comprenant comme granulats du verre cellulaire et comme additif de 3 à 10 % en poids de cendres volantes de houille, après démoulage on maintient le bloc en atmosphère humide pendant une durée déterminée. Pour réaliser ce maintien en atmosphère humide plusieurs voies sont possibles. Par exemple on enveloppe le bloc dans un film plastique, imperméable à la vapeur d'eau. De cette manière c'est l'eau contenue dans le boc lui-même qui sature l'atmosphère environnant le bloc, ou bien , on place le bloc dans une étuve dans laquelle régne un taux d'humidité d'au moins 85 % et une température d'au moins 200C. Le maintien en atmosphère humide pendant une durée de plusieurs jours permet un séchage plus progressif qui en particulier tient compte des propriétés pouzzolaniques des cendres volantes de houille, donnant au bloc obtenu la cohésion et la résistance recherchée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple de fabrication d'un bloc de béton léger à partir de granulats de verre cellulaire et de cendres volantes de houille, illustré par le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un bloc à trois rangées de lames d'air, la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un bloc à cinq rangées de lames d'air. Le bloc 1 montré à la figure 1 est un bloc de construction ou bloc porteur dénommé simplement bloc de béton, obtenu à partir du mélange suivant a. Granulats de verre cellulaire de deux classes granulaires, à savoir 2/4 et 3/8, b. granulats d'argile expansée de classe granulaire 0/2, c. cendres volantes de houille, d. additif hydrofuge dilué dans l'eau, e. ciment portland, f. eau de mouillage. Dans un exemple précis de réalisation, les granulats avaient été préalablement saturés d'eau, par imprégnation plusieurs heures avant le mélange ; les granulats de verre cellulaire étaient des granulats commercialisés sous la marque VEREXPAN, à raison de 131 litres pour les granulats 2/4 et 162 litres pour les granulats 3/8 ; les granulats d'argile expansées étaient des granulats commercialisés sous la marque LECA à raison de 156 litres ; le mélange comportait 25 kg de cendres volantes de houille , 600 grammes d'additif hydrofuge dilués dans 5 litres d'eau, 90 kg de ciment portland CPA 55R et 2,5 litres d'eau de mouillage. Le mélange ainsi constitué est chargé dans une installation automatique de fabrication de bloc,bien connue par ailleurs et qui ne sera pas explicitement décrite ici. On introduit du mélange dans un moule dont la conformation est adaptée à la forme du bloc souhaité . On met en vibration la table vibrante sur laquelle repose le moule. Par rapport aux conditions habituelles de mise en oeuvre pour des blocs de béton normaux, on modifie les conditions de vibration de la table, à savoir on augmente l'amplitude de vibration de l'ordre de 20 %, et on diminue la fréquence de vibration de l'ordre de 20 %. Ces conditions particulières permettent d'optimiser l'homogénéité du bloc obtenu et ses caractéristiques de cohésion et de résistance.Aprés l'action de la table vibrante, on fait agir la presse qui comprime le mélange dans le moule, puis le moule est escamoté et le bloc démoulé est transféré vers la station de séchage. Le bloc 1 à la forme générale d'un parallélépipède rectangle, de longueur L, de largeur 1 et de hauteur h, respectivement 50 cm, 20 cm, 25cm. I1 a une structure lamellaire, avec trois rangées de lames d'air, consistant en des évidements pratiqués dans le volume du bloc. La zone médiane 2 comporte une rangée de deux lames d'air identiques ouvertes 5,6 de grandes dimensions, par exemple de 15,5 cm dans le sens de la longueur du bloc, 6 cm dans le sens de la largeur du bloc et faisant tout la hauteur de celui-ci. Chaque zone extérieure, 3,4 comporte une rangée de trois lames d'air identiques 7,8,9 ,juxtaposées de plus petites dimensions dans le sens de la largeur, par exemple de 14,5 cm dans le sens de la longueur du bloc, 3 cm dans le sens de la largeur du bloc. Les lames d'air en question 7,8,9 sont borgnes, c'est-à-dire que l'évidement n'est pas sur toute la hauteur h des blocs. Comme on peut le voir sur la figure 1 les trois rangées de lames d'air sont disposées parallélement aux grandes faces latérales 10 du bloc 1. Les petites faces latérales 11 du bloc 1 présentent un profil découpé. Dans la zone médiane, la découpe consiste en une échancrure 12, sur toute la hauteur h du bloc 1, de la même largeur que les lames d'air ouvertes 5,6. On comprend que lors de la juxtaposition de deux blocs 1 identiques, les échancrures 12 et 12' des deux blocs accolés constitueront ensemble une lame d'air ouverte complémentaire. Dans la première zone extérieure 3, l'une des petites faces latérales 11 du bloc 1 comporte une découpe sous forme d'encoche 13 de section sensiblement trapézoïdale. Dans l'autre zone extérieure 4 de la même petite face latérale 11, la découpe est un épaulement 14 ayant la même forme de section sensiblement trapézoïdale. Les découpes de l'autre petite face latérale 111 du bloc 1 sont inversées, de telle sorte que, deux blocs étant accolés pour la réalisation d'un ouvrage, on obtient un emboîtement des épaulements 14 dans les encoches 13 correspondantes. Aprés démoulage, les blocs placés sur les plateaux sont stockés dans un local fermé, isolé, pendant environ 24 heures, où il se produit un auto-étuvage, grâce à l'échauffement du béton en début de prise ; puis, les blocs étant suffisamment durcis pour être manipulés, ils sont palettisés. On recouvre alors les blocs palettisés par un film plastique, imperméable à la vapeur d'eau, et on les stocke dans la station de séchage pendant plusieurs jours , ainsi enveloppé, en sorte de maintenir un taux d'humidité suffisant pour l'hydratation du ciment, malgré les propriétés pouzzolaniques des cendres volantes de houille. Le même résultat pourrait être obtenu en plaçant le bloc dans une étuve ventilée avec hygrométrie contrôlée à plus de 85 % et à une température supérieure à 200C. Sur la figure 2 on a représenté un bloc de même longueur L (50 cm), de même hauteur h (25cm) mais plus large (1 = 25 cm), et qui comporte dans chaque zone extérieure 3,4 deux rangées de lames d'air borgnes. Dans ce cas, les dimensions de ces différentes lames d'air peuvent être différentes dans une même rangée, de manière à éviter les ponts thermiques et donc à améliorer les propriétés d'isolation du bloc. Dans l'exemple illustré les deux rangées 15,16 les plus extérieures étaient composées de trois lames borgnes 17 de 14 cm de longueur et 1,5 cm de largeur, tandis que les deux rangées 18,19 les plus centrales étaient composées de trois lames borgnes 20,21, 22 de 1,5 cm de largeur et respectivement de 12,14 , 16 cm de longueur. Lors de réalisation de l'ouvrage à l'aide des blocs salon l'invention, on utilise la superposition des lames d'air ouvertes pour le passage des gaines techniques , et aussi par remplissage complémentaire avec du verre cellulaire, ce qui parfait l'isolation. Selon un avantage complémentaire de l'invention il est possible de procéder à des découpes dans le bloc, à l'aide d'une scie-cloche, c'est-à-dire d'une scie capable de réaliser des trous d'un diamétre important, par exemple des trous dans lesquels seront placés des prises de courant ou interrupteurs. Ainsi les cables électriques passent directement de la gaine technique située dans la lame ouverte jusqu'à la prise ou l'interrupteur logé dans le trou percé dans le bloc. I1 n'y a plus de cables apparents. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation ni aux formas de blocs qui ont été décrits. REVENDICATIONS 1. Bloc de béton léger dans lequel des granulats en verre cellulaire sont pris dans un ciment caractérisé en ce que, ayant une masse volumique au plus de 600 kg/cm3, il comporte de 3 à 10 % en poids de cendres volantes de houille. 2. Bloc selon la revendication 1 caractérisé en ce que les granulats de verre cellulaire sont de deux classes -granulaires, respectivement 2/4 mm pour la première, 3/8 mm pour la seconde. 3. Bloc selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte un granulat léger de classe 0/2 mm, par exemple fait d'argile expansée ou de verre cellulaire. 4. Bloc selon la revendication Icaractérisé en ce qu'il a la forme générale d'un parallélépipéde rectangle, et a une structure lamellaire à trois ou cinq rangées de lames d'air, avec dans la zone médiane (2) au moins deux lames d'air ouvertes (5,6) et dans les zones extérieures (3,4) au moins trois lames d'air borgnes (7,8,9) de plus petite dimension , juxtaposées dans la longueur du bloc. 5. Bloc selon la revendication 4 caractérise en ce que chacun de ses deux flanc latéraux (11, 111) comporte dans la zone médiane(2) et dans le prolongment des deux lames d'air ouvertes (5,6) une échancrure (12) correspondant à une demi-lame d'air ouverte. 6. Procédé de fabrication du bloc de béton léger selon la revendication 1, qui consiste à mélanger les différents constituants, à savoir granulats, additifs et eau, à introduire le mélange ainsi constitué dans un moule correspondant à la forme du bloc, ledit moule étant placé sur une table vibrante, à mettre la table en vibration, à exercer sur le mélange dans le moule une pression déterminée, à démouler puis sécher le bloc obtenu caractérisé en ce que e les constituants du mélange comprenant comme granulats du verre cellulaire et comme additif de 3 à 10 % en poids de cendres volantes de houille, après démoulage on maintient le bloc en atmosphère humide pendant une durée déterminée. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que, après un autoétuvage d'environ 24 heures, on enveloppe les blocs palettisés dans un film plastique, imperméable à la vapeur d'eau. 8. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que, après un autoétuvage d'environ 24 heures, on stocke les blocs dans une étuve ventilée à plus de 2O0C et 85 % d'humidité.