Brevet FR2709305A1 — publié le 19950303

L'invention concerne un matériau composite, à base de ciment et d'agrégats, utilisable comme substitut du marbre et du granit. II est connu, par le brevet français n" 1.388.691, de réaliser des dalles à partir d'un matériau granit-ciment-verre, obtenu par mélange d'un ciment super blanc teinté ou non avec du verre de différentes couleurs. II est connu aussi, par le brevet français n" 1.555.527, de réaliser des pièces moulées, de forme quelconque, en utilisant un mélange de ciment et de verre concassé, additionné de résine synthétique en vue d'améliorer les caractéristiques mécaniques des pièces obtenues. Il est connu aussi par le brevet français n" 2.661.362 de réaliser du mobilier de jardin à partir d'un matériau composite à base de verre concassé d'un liant hydraulique ou résineux, et d'agrégats de natures différentes, tels que des déchets de marbres ou de graviers divers. Toutefois, les caractéristiques mécaniques des pièces réalisées à partir de ces matériaux sont médiocres et il en est de même de leur résistance aux agents chimiques et biologiques, ce qui fait que ces matériaux ont été réservés, jusqu'alors, à la réalisation de certaines pièces assez grossières pour lesquelles une modification assez rapide de l'aspect était acceptable, en excluant bien évidemment toute comparaison avec le marbre. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à créer un matériau composite esthétique avec lequel, d'une part, il soit possible de réaliser des pièces de formes quelconques offrant des caractéristiques mécaniques suffisantes pour se substituer au marbre dans une majorité d'application et, d'autre part, d'obtenir un état de surface suffisamment résistant à l'usure, aux chocs divers ainsi qu'aux acides, aux bases et au gel qui puisse être travaillé très facilement en utilisant des moyens courants et qui se prête à des réalisations en kit en recourant à des moyens d'assemblage incorporés lors du moulage ou à postériori. Le matériau composite à base de ciment et d'agrégats selon l'invention se caractérise en ce qu'il est constitué de - 20 à 40 % d'agrégats, - 20 à 40 % de ciment, - 5 à 15 % d'un polymère élastique, - I à 5 % d'adjuvants, - 1 à 7 % de fibres, - eau Préférentiellement, le polymère élastique utilisé représente 20 % en poids de la quantité de ciment. Les adjuvants comprennent - un produit permettant de réduire le temps de coffrage, - un désactivant (si nécessaire), - de l'acide oxalique, - des colorants naturels, - de la poussière de marbre ou d'autres matériaux, - des vernis, Le procédé de fabrication du matériau à partir du mélange composite, tel que défini ci-dessus, comporte les étapes suivantes a) vibration du mélange, b) moulage du mélange, c) traitement mécanique par érosion, d) séchage, e) polissage avec grains de finition choisis en fonction de l'aspect final escompté, f) traitement de surface à l'hydrofuge ou au vernis thermodurcisseur. Le traitement mécanique prévu à l'étape c) est effectué par érosion. Les principales applications du matériau sont la fabrication d'éléments sanitaires et de modules sanitaires intégrés et complets, préfabriqués, pré-équipés ou en kit, de mobiliers intérieurs et extérieurs, urbains et professionnels, de luminaires, de revêtements muraux et de sol de monuments funéraires, d'éléments architecturaux et décoratifs, de bibelots, de pots et de bacs, cette liste n'étant pas exhaustive. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiellement en ceci que ce matériau qui peut être moulé selon des épaisseurs assez faibles (10 à 12 mm) et des formes déliées, offre des caractéristiques mécaniques et une résistance aux agressions mécaniques, chimiques, biologiques et au gel suffisantes pour permettre une utilisation sans réserve tant en extérieur qu'en intérieur en concurrence avec le marbre et le granit, ainsi qu'avec la pierre, tout en offrant des facilités de travail, d'assemblage et un intérêt économique que ces matériaux n'offrent pas. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre du matériau et du procédé selon l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif. La composition du matériau varie en fonction de son utilisation, de sa forme, de son épaisseur, de son aspect, de sa décoration ou de la précision des motifs à reproduire. Les agrégats peuvent être de natures différentes ' marbre, verre, cristal, métaux, nacre, bois..., de granulométrie et de densité variées, en fonction du produit fini souhaité. La méthodologie des mélanges permet de réaliser toutes associations de matières premières hétéroclites. Les proportions des différents agrégats doivent être cependant optimisées pour chaque mélange afin d'obtenir une granulométrie continue quasiment parfaite et assurer une tenue impeccable des éléments décoratifs dans ce mélange. Les polymères agissent sur l'absorption d'eau par leurs qualités hydrophobes, et réduisent ainsi le risque de taches en surface résistance aux attaques biologiques et à la corrosion, imperméabilisation. Le polymère élastique, utilisé à 20 % du poids de ciment, protège les fibres de verre contre les attaques alcalines et les dommages causés par les cristaux dans le ciment. II augmente les propriétés intrinsèques de la matrice élasticité, résistance à la traction et à la flexion, allongement à la rupture, compression, résistance aux chocs. il apporte également une fluidité accrue du mélange lors du coulage et permet un enrobage des composants et plus particulièrement des fibres de verre contenues dans le matériau. Ceci permet d'optimiser leurs propriétés d'armature et de flexibilité. Les adjuvants peuvent être additionnés selon la destination finale du produit - l'acroplast permet ainsi de réduire le temps de décoffrage de façon très importante, par rapport à un séchage naturel et humide, son utilisation n'est pas liée aux fibres de verre, - te désactivant est utilisé lors du moulage pour les produits en cette finition, - l'acide oxalique, exclusivement employé pour le polissage, apporte un complément d'imperméabilité par combinaison avec les alcalins des liants (phénomène de cristallisation par échauffement du feutre de la polisseuse), - les teintes sont obtenues par l'adjonction de colorants naturels, de poussière de marbre et autres matériaux, - les vernis peuvent être utilisés en finition. Après la phase mélange vibré et le moulage du produit, celui-ci, brut de décoffrage, est traité mécaniquement par érosion pour obtenir l'effet esthétique maximum des éléments décoratifs inclus dans le mélange. Dans cette opération, les déchets peuvent être recyclés. Un premier polissage "grossier" est réalisé, suivi d'un rebouchage au ciment et poussière de marbre (éventuellement des adjuvants) ou à la colle teintée comme le ciment. Les polissages, avec des grains de finition différents, sont effectués en fonction de l'aspect final escompté (désactivé, poli, poli brillant... ) . Par la suite, selon sa destination, le produit peut être traité à l'hydrofuge ou au vernis thermodurcisseur. Ce matériau, par sa composition et sa mise en oeuvre, offre un niveau de performances techniques très satisfaisant comparativement aux clauses techniques imposées à l'industrie du bâtiment. Ce matériau se distingue aussi par son imperméabilité, son ininflammabilité et incombustibilité, sa résistance à la corrosion, son imputrescibilité sa non réactivité aux rayons ultra-violets ainsi qu'au gel. Ces particularités permettent à ce matériau une utilisation très large en construction, y compris pour les passages à trafic intense. Les caractéristiques de ce matériau, mesurées par plusieurs tests effectués par un laboratoire officiel (C.E.R.I.B.) permettent donc la fabrication d'éléments ou d'objets coulés ou moulés tels que - carreaux de 8 mm et plus d'épaisseur, - plaques de grandes dimensions (5 à 6 m2), autostructurées à partir de 15 mm d'épaisseur, et à partir de 8 mm sur support (nid d'abeille, ciment...), - blocs de plusieurs m3 à débiter, - objets coulés et moulés dans des formes et finitions en petites et grosses épaisseurs. Ces éléments peuvent être facilement travaillés - débités, tournés, découpés, percés, rainurés, de finition désactivée ou polie (poli-briltant possible). Du fait du moulage, des pièces d'assemblage peuvent être prévues lors du coulage et permettre une fabrication de produits en kit. D'autre part, il supporte le collage, I'agrafage, ou tout autre moyen adapté. Les principes de constitution du mélange de ce matériau, après mise en oeuvre, permettent d'obtenir un aspect décoratif très concret. En effet, tes composants décoratifs de ce matériau (verre, cristal, coquillage, bois...) ne se déposent pas par décantation. Une méthodologie précise, basée sur la chronologie progressive des mélanges et la granulométrie continue, permet une répartition régulière des agrégats dans la totalité de la masse et du volume de la pièce coulée. Enfin, il est possible d'intégrer de la mosaïque à ce matériau et d'obtenir ainsi des effets de marqueterie en composant des motifs décoratifs avec différentes teintes de matériau. Revendications I. Matériau composite à base de ciment et d'agrégats caractérisé en ce qu'il contiens - 20 à 40 % d'agrégats, - 20 à 40 % de ciment, - 5 à 15 % d'au moins un polymère élastique, - I à 5 % d'adjuvants, - I à 7 % de fibres, - de l'eau. 2. Matériau composite selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de polymère représente 20 % en poids de ta quantité de ciment. 3. Matériau composite selon la revendication 1 caractérisé en ce que les adjuvants comprennent - un produit permettant de réduire le temps de décoffrage, - un désactivant - de l'acide oxalique, - des colorants naturels, - de la poussière de marbre ou d'autres matériaux, - des vernis. 4. Procédé de fabrication de produit à partir du matériau composite selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) vibration du mélange, b) moulage du produit, c) traitement mécanique d) séchage, e) polissage avec grains de finition boisés en fonction de l'aspect final escompté, f) traitement de surface à l'hydrofuge ou au vernis thermodurcisseur. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que le traitement mécanique est effectué par érosion. 6. Application du matériau selon les revendications 1 à 3 en utilisant le procédé selon les revendications 4 à 5 à la fabrication d'éléments sanitaires et de modules sanitaires complets préfabriqués, pré-équipés ou en kit, de mobiliers intérieurs et extérieurs, urbains et professionnels, de luminaires, de revêtements muraux, et de sols, de monuments funéraires, d'éléments architecturaux et décoratifs, de bibelots, de pots et de bacs.