Brevet FR2684325A1 — publié le 19930604

La présente invention concerne un procédé pour la production et la mise en oeuvre d'un matériau cellulaire durcissable du type comportant un liant pulvérulent hydraulique. La présente invention vise à proposer un procédé permettant de produire et de mettre en oeuvre un matériau cellulaire durcissable d'une conception nouvelle et présentant notamment des propriétés physiques et mécaniques particulièrement adaptées à son utilisation dans le domaine général de la construction, du bâtiment et des travaux publics. A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser en continu un mélange comportant un liant pulvérulent, de l'eau et un agent moussant ou une mousse, puis à introduire le mélange pâteux ainsi réalisé dans un réceptacle de mise en oeuvre, tel que notamment un moule, un coffrage ou une excavation, dans lequel se produit le durcissement du mélange. Selon d'autres caractéristiques du procédé - le mélange comporte également au moins un produit de remplissage - le produit de remplissage est un produit granuleux ou pulvérulent ; - le produit de remplissage est constitué de fibres courtes ou longues - le liant hydraulique est un ciment naturel ou artificiel - l'agent moussant est un produit d'origine organique, notamment un produit à base de protéines - le procédé prévoit l'utilisation d'une substance accélératrice de la réaction de durcissement - la substance accélératrice est du silicate de sodium. L'invention propose également un matériau cellulaire durcissable qui est produit et mis en oeuvre selon le procédé conforme à l'invention, les cellules du matériau ayant par exemple une taille inférieure à 500 pm et qui est de préférence comprise entre 3 et 40 pm. L'invention propose également la mise en oeuvre du procédé pour le remplissage total ou partiel de tranchées lors de la pose ou du remplacement de tubulures, de conduites, ou de canalisations souterraines. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dont la figure unique est une représentation schématique, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'un dispositif permettant la production du matériau cellulaire conformément aux enseignements de l'invention. On a schématisé sur la figure unique un dispositif 10 qui permet d'assurer le mélange en continu des différents composants entrant dans la constitution du matériau cellulaire selon l'invention. Ce dispositif 10 est par exemple du type comportant une vis hélicoïdale de mélange 12. La partie arrière, à gauche en considérant la figure, du mélangeur 10 est adaptée pour recevoir l'introduction des différents composants, tandis que sa partie avant se termine par une conduite d'évacuation 14. La partie arrière reçoit en quantité importante un matériau dit de remplissage contenu dans des distributeurs 16 qui est par exemple du sable. Le mélangeur 10 reçoit également un liant pulvérulent hydraulique contenu dans un distributeur 18. Le mélangeur 10 est alimenté en eau par un circuit 20 comportant un réservoir d'eau 22 et un débitmètre 26. Enfin, le mélangeur 10 est alimenté par un circuit 28 de production d'une mousse. Le circuit 28 comporte un compresseur d'air 30 qui alimente en air un générateur de mousse 32 à travers d'un débimètre 34. Le circuit 28 comporte également un réservoir 36 qui contient un agent moussant qui est introduit dans le générateur 32 au moyen d'une pompe 38 et à travers un débimètre 40. Conformément à l'invention, le mélange des différents composants du matériau cellulaire qui est produit et distribué par la conduite 14, est effectué en continu dans le mélangeur 10. Le liant pulvérulant hydraulique peut par exemple être un ciment naturel ou artificiel ou de la chaux. Au sens de l'invention, le terme liant doit être interprété comme étant tout matériau qui, à l'issue d'une phase de durcissement, assure la liaison entre des particules ou fibres. Le liant peut par exemple être à base d'éléments ferrugineux, de calcaire, de silice, ou d'une combinaison de ceux-ci. Le procédé selon l'invention permet de produire un matériau cellulaire durcissable de faible densité ayant des propriétés après durcissement qui sont supérieures à celles des matériaux connus employés dans le bâtiment et les travaux publics. Le procédé selon l'invention prévoit également d'incorporer aux matériaux une substance accélératrice de la réaction de durcissement telle que par exemple du silicate de sodium. L'incorporation peut se faire dans le mélange pâteux, par exemple en introduisant la substance accélératrice dans le circuit 20 d'alimentation en eau, ou, lors de la mise en oeuvre du mélange pâteux en projetant la substance accélératrice sur le matériau, ou en l'injectant dans le matériau, avant son durcissement. Grâce à l'utilisation d'une substance accélératrice, le temps de durcissement peut être réduit dans des proportions très importantes de façon à permettre au matériau durci de supporter des charges dans des délais très courts après sa mise en oeuvre, par exemple de l'ordre d'une dizaine de minutes. Selon l'invention, le matériau cellulaire obtenu comporte des cellules indépendantes dont la dimension principale ou la taille est inférieure à 500 pm. La taille des cellules contenant de l'air peut par exemple être comprise entre 3 et 40 pm. D'une manière préférée, la majorité des cellules possède une taille comprise entre 10 et 20 pm. Lorsque le liant pulvérulent est du ciment ou de la chaux, les particules constitutives de ce liant ont une taille inférieure à 10 pm, et de préférence comprise entre 3 et 6 pm. Ainsi, la taille des cellules est sensiblement égale à la taille des particules constitutives du liant. Le matériau de remplissage peut être un matériau granuleux ou pulvérulent, tel que par exemple des cailloux ou du sable. Le matériau de remplissage comporte de préférence des particules dont la taille est inférieure à 200 pm. La proportion de matériau de remplissage par rapport à la proportion de liant pulvérulent est par exemple comprise entre 1 et 10 en volume, cette proportion dépendant des caractéristiques mécaniques que l'on désire conférer au matériau durcissable. De préférence, toutes les particules du matériau de remplissage ont une taille inférieure à 100 pm. Pour de nombreuses applications, les particules du matériau de remplissage ont une taille comprise entre 3 et 60 pm. La production de la mousse en vue d'obtenir des cellules de la taille requise est par exemple obtenue par l'utilisation d'un agent moussant d'origine organique à base d'un concentré de protéines dilué dans de l'eau, ou d'un surfactant. L'utilisation d'un agent moussant à base de protéines permet d'obtenir des cellules de taille réduite et possédant une très grande résistance. La mousse peut être produite, comme dans l'exemple illustré sur la figure, à l'aide d'un générateur de mousse, et injectée ensuite dans le mélangeur 10. L'agent moussant peut également être introduit directement dans le mélangeur 10, ou dans un mélange pâteux préalablement réalisé à partir du liant pulvérulent, du matériau de remplissage, et d'eau, dans une unité de mélange de façon à produire un matériau durcissable ayant une masse volumique comprise entre 150 et 1800 Kg/m3. Afin d'obtenir une grande quantité de cellules de la taille requise, la mousse ou l'agent moussant peuvent être introduits à l'aide d'un canon d'atomisation dont la buse comporte des moyens formant chicane ou labyrinthe dans lequel est réalisé le mélange de l'agent moussant avec de l'air. On peut faire varier la masse volumique du matériau obtenu en faisant varier la quantité d'air contenu dans la mousse. L'agent moussant est de préférence un agent à base de protéines concentrées qui permet d'obtenir des cellules ayant une tension de surface suffisante ainsi qu'une résistance au cisaillement qui permet aux cellules d'être déformées sans éclater lors de la réalisation du mélange, puis lors du pompage ou de tout autre moyen en vue d'introduire le mélange dans un réceptacle tel qu'un moule, ou une excavation telle qu'une tranchée pour la pose de canalisation. L'agent de remplissage peut par exemple être constitué par des cendres de combustion de produits pétrôliers pulvérisées ou par de la poudre de charbon résultant de l'exploitation minière. Tout autre agent de remplissage qui est chimiquement et physiquement compatible avec le liant pulvérulent et avec l'agent moussant peut bien entendu être utilise. On décrira maintenant différents exemples de compositions d'un matériau cellulaire durcissable réalisé conformément aux enseignements de l'invention. EXEMPLE 1 Dans cet exemple, le matériau cellulaire durcissable est particulièrement adapté pour la réalisation de bâtiments, ou d'autres structures généralement réalisées en béton telles que des ponts, des silos, des tours de refroidissement, etc. La masse volumique du matériau est dans ce cas comprise entre 1600 et 1800 kg/m3. Matériau de Liant remplissage pulvérulent Proportions 4 1 en volume Taille des 3 - 60 m 3 - 6 m particules Taille des 3 - 40 pm cellules EXEMPLE 2 Dans cet exemple, le matériau est utilisé pour le remplissage des tranchées pour la pose de conduites ou de canalisations, ainsi que pour la réalisation de dalles, de couches dtisolation, de tunnels, de cavités et de mines. Dans ce cas, la masse volumique du matériau est comprise entre 1100 et 1250 kg/m3. Matériau de Liant remplissage pulvérulent en volume Taille des 3 - 60 m 3 - 6 m particules Taille des 3 - 40 pia cellules EXEMPLE 3 Dans cet exemple, le matériau est particulièrement adapté à la fabrication de blocs pour le support de charges, de liant pour des murs en briques, ou de structures de lutte contre la propagation des incendies et peut être utilisé en projection.Dans ce cas la masse volumique du matériau est comprise entre 600 et 1000 kg/m3. Matériau de Liant remplissage pulvérulent en volume Taille des 3 - 60 m 3 - 6 m particules Taille des 3 - 40 put cellules EXEMPLE 4 Le matériau durcissable peut dans ce cas être utilisé comme matériau principal pour la réalisation de pontons ou de bouées qui peuvent être recouvertes par un matériau de revêtement extérieur plus dur. La masse volumique selon cet exemple est comprise entre 150 et 600 kg/m3. Matériau de Liant remplissage pulvérulent Proportions 0 - 1 1 en volume Taille des 3 - 60 m 3 - 6 m particules Taille des 3 - 40 pm cellules Dans ce dernier exemple, la couche extérieure de revêtement des pontons ou des bouées peut être réalisée en matériau léger plus dur dans lequel le rapport en volume entre l'élément de remplissage et le liant pulvérulent est sensiblement égal à 1, ou même uniquement à base de liant pulvérulent et de mousse sans ajout d'un matériau de remplissage. Un tel matériau dont la masse volumique est comprise entre 150 et 600 kg/m3 peut être utilisé pour l'isolation des bâtiments, pour le remplissage des cavités sous les sols des bâtiments de réfrigération ou être pulvérisé pour recouvrir des toits en acier ou des structures en acier. Le matériau présente également des caractéristiques très élevées de résistance au feu et est donc particulièrement adapté à la protection des structures métalliques contre les incendies. Les caractéristiques mécaniques du matériau sont très élevées lorsque l'on utilise des cendres pulvérisées comme matériau de remplissage et/ou comme élément constitutif du liant pulvérulent. Les caractéristiques les meilleures sont obtenues lorsque la taille moyenne des particules du liant, du matériau de remplissage et des cellules est faible et située dans une même gamme de dimensions. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production et la mise en oeuvre d'un matériau cellulaire durcissable du type comportant un liant pulvérulent hydraulique, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser en continu un mélange comportant un liant pulvérulent, de l'eau et un agent moussant ou une mousse puis à introduire le mélange pâteux ainsi réalisé dans un réceptacle de mise en oeuvre tel que notamment un moule, un coffrage ou une excavation dans lequel se produit le durcissement du mélange. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange comporte également au moins un produit de remplissage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit de remplissage est un produit granuleux ou pulvérulent. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit de remplissage est constitué de fibres courtes ou longues. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant hydraulique est un ciment naturel ou artificiel. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent moussant est un produit d'origine organique, notamment un produit à base de protéines. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il prévoit une substance accélératrice de la réaction de durcissement. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la substance accélératrice est du silicate de sodium. 9. Matériau cellulaire durcissable, caractérisé en ce qu'il est produit et mis en oeuvre selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Matériau cellulaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que les cellules du matériau ont une taille inférieure à 500 pm, et qui est de préférence comprise entre 3 et 40 pm. 11. Mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour le remplissage total ou partiel de tranchées lors de la pose ou du remplacement de conduites, de tubulures ou de canalisations souterraines.