Brevet FR2697858A1 — publié le 19940513

PROCEDE DE FABRICATION D'UN PANNEAU DE CONSTRUCTION DE TYPE SANDWICH A TROIS COUCHES ET PANNEAU OBTENU PAR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau de construction du type sandwich, et plus particulièrement d'un panneau composé de trois couches adjacentes de matériaux différents. Elle concerne également le panneau sandwich ainsi obtenu. Les éléments de construction qui sont utilisés pour la fabrication de certains types de bâtiments, et en particulier de bâtiments d'élevage, doivent posséder différentes caractéristiques qui sont parfois contradictoires, notamment - un très bon coefficient d'isolation thermique - une certaine inertie thermique permettant d'emmagasiner puis de restituer la chaleur - une bonne résistance mécanique - une étanchéité parfaite, aussi bien à l'eau qu'à l'air - un prix de revient modéré - une pose facile, même par un personnel non spécialisé - une paroi extérieure ayant un aspect de surface convenable sur le plan esthétique - une paroi intérieure dure et lisse, car elle doit résister aux agressions des animaux (notamment aux morsures si on a affaire à un élevage porcin), elle doit permettre la pose de scellements intérieurs et pouvoir être nettoyée au jet d'eau sous pression. Les éléments de construction traditionnellement utilisés, en béton ou en brique, ne remplissent pas l'ensemble de ces conditions. Le procédé selon l'invention est un procédé simple et peu coûteux, facile à mettre en oeuvre, permettant d'obtenir un élément de construction sous forme d'un panneau sandwich qui satisfait aux différentes conditions énoncées ci-dessus. Le procédé selon l'invention comprend les différentes étapes suivantes a) on place dans un coffrage une première armature de renforcement qui est pourvue d'éléments de liaison transversaux faisant saillie sur l'une des faces de l'armature, vers l'intérieur du coffrage b) on coule dans le coffrage une couche de béton de manière à enrober l'armature en laissant découverts lesdits éléments de liaison transversaux c) on place dans le coffrage une plaque de matériau isolant, par exemple de polystyrène expansé, de manière à ce qu'elle soit traversée par lesdits éléments de liaison transversaux et qu'elle s'applique contre la couche de béton d) on fixe une seconde armature de renforcement à l'extrémité des éléments de liaison e) on coule dans le coffrage, contre ladite plaque, une couche de béton contenant un granulat de verre expansé f) on laisse les deux couches de béton faire leur prise g) on extrait du coffrage le panneau fini. Selon une caractéristique de l'invention, on utilise à l'étape e) un béton contenant des billes de verre expansé dont la granulométrie est de préférence comprise entre 3 et 8 mm environ. A cette étape e) on utilise de préférence un béton contenant un agent émulsifiant et un agent hydrofugeant. Il est possible de renforcer encore la résistance mécanique du panneau, et notamment sa résistance à la fissuration, en incorporant dans le béton utilisé à l'étape e) des paillettes de fibre de verre. De préférence, le panneau qui est obtenu par ce procédé, possède une couche de béton contenant le verre expansé ayant une épaisseur sensiblement égale à la somme des épaisseurs de deux autres couches. Selon un mode de réalisation préférentiel du panneau, il comporte des profils d'emboîtement latéraux complémentaires, mâle et femelle. Ces profils ont de préférence une section trapézoïdale qui ménage, après emboîtement, un espace permettant la coulée d'un joint. Avantageusement, le panneau a une hauteur correspondant à un étage, de l'ordre de 2,5 à 3 m. De préférence, le bord supérieur de la plaque centrale en matériau isolant se trouve en retrait par rapport au bord supérieur des deux autres couches (béton et béton contenant les billes de verre), ce qui ménage à ce niveau un espace permettant la coulée d'un chaînage. Dans un mode de réalisation avantageux, le panneau comporte un organe de suspension qui est noyé dans la plaque centrale au voisinage de son bord supérieur et est fixé aux armatures enrobées dans les deux couches de béton. Cet organe de suspension est destiné à recevoir un crochet permettant le levage et la manipulation du panneau au moment de la pose. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins - les figures 1, 2, 3, 4, 5 et 6 sont des vues schématiques, coupées par un plan vertical, d'un panneau en cours de fabrication, chacune des figures représentant une étape de la fabrication - la figure 7 représente le panneau une fois posé, dans la construction d'un bâtiment, selon un plan de coupe vertical perpendiculaire au panneau - la figure 8 est une vue partielle du bord supérieur du panneau, coupé par un plan vertical transversal - les figures 9 et 10 sont des vues en coupe horizontale de deux panneaux assemblés, respectivement dans le prolongement l'un de l'autre et dans un angle. A la figure 1 est représenté en coupe et schématiquement un coffrage 5 comprenant un fond horizontal 50 et des côtés 51. L'espace intérieur du coffrage correspond à la forme du panneau que l'on souhaite obtenir. On commence par disposer au fond du coffrage une armature de renforcement 10. Il s'agit par exemple d'un treillis soudé en fer, à mailles carrées de dimensions 150 mm x par 150 mm. L'armature 10 est supportée à une certaine distance au-dessus du fond 50 du coffrage par des entretoises 4. La hauteur de ces entretoises est de l'ordre de 1,5 à 2 mm. A l'armature 10 sont fixés plusieurs éléments métalliques 11, tels que des barres de fer ayant une extrémité en forme de crochet. Ils sont par exemple au nombre de dix ou de quinze, régulièrement répartis sur toute la surface du treillis 10 ; seuls deux d'entre eux ont été représentés sur la vue très schématique de la figure 1. Leur longueur est de l'ordre de 130 mm. Ils s'étendent verticalement à l'intérieur du coffrage 5. I1 est également prévu des éléments similaires 110 sur les bords de l'armature. Pour fabriquer le panneau selon l'invention, on commence par couler dans le coffrage 5 un béton du type traditionnel, tel que celui connu dans le bâtiment sous la désignation "CPA 55" (ciment Portland artificiel de classe 55). La couche de béton déposée à une épaisseur de l'ordre de 40 mm. Le béton vient enrober l'armature 10, laissant dépasser les éléments 11. Dès que le béton a été coulé, on enlève les entretoises 4. A l'issue de cette étape, qui est illustrée à la figure 2, on vient poser sur la couche 1 de béton encore frais une plaque 2 en matériau isolant (voir figure 3). La plaque 2 est avantageusement une plaque en polystyrène expansé possèdant un taux de compressibilité peu élevé et présentant un bon coefficient d'isolation thermique. Des ouvertures appropriées 20 sont percées dans la plaque 2 de manière à permettre de la placer sur les éléments saillants 11 en l'appliquant contre la couche de béton 1. On constate à l'observation de la figure 3 que les dimensions extérieures de la plaque 2 sont inférieures à celles du coffrage, ce qui ménage un espace sur la périphérie de la plaque. L'épaisseur de la plaque 2 est de l'ordre de 60 mm. A l'étape suivante, qui est illustrée sur la figure 4, on fixe une seconde armature de renforcement 12 à l'extrémité libre des éléments 11. Leur forme de crochet facilite cette liaison qui peut être complétée par soudage. L'armature 12 est analogue à l'armature 10. On vient ensuite couler dans le coffrage une nouvelle couche de béton comme cela est illustré à la figure 5. I1 s'agit cette fois d'un béton léger et isolant contenant un granulat de verre expansé. A titre indicatif, pour obtenir ce béton, on commence par mélanger des paillettes de fibre de verre dans de l'eau, et on incorpore cette eau chargée de fibres de verre, en mélangeant, dans un ciment contenant un peu de sable et des billes de verre expansé. De préférence, on ajoute à ce mélange un agent émulsifiant et un agent hydrofugeant. A titre indicatif, pour obtenir 1 m3 de béton, on utilisera environ 350 kilogrammes de ciment, 800 litres de billes ayant une granulométrie allant de 3 à 8 mm, 200 litres d'eau contenant 1 litre de paillettes de fibre de verre, 25 kilogrammes de sable, 1 à 4 kilogrammes d'agent hydrofugeant et 0,5 à 2 kilogrammes d'agent émulsifiant. Le ciment utilisé est un ciment ordinaire. Les billes de verre expansé sont par exemple du type commercialisé sous le nom commercial PORAVER par la société allemande DENNERT PORAVER GMBH. Les paillettes de fibre de verre sont par exemple des fibres copolymères organiques disponibles dans le commerce sous la désignation CHRYSO FIBRES HI-TECH. L'agent hydrofugeant est par exemple le produit diffusé sous la désignation commerciale "IMPER BETON" tandis que l'agent émulsifiant est par exemple l'adjuvant pour béton diffusé sous le nom commercial BEVEREX RC 6000. Le béton ainsi réalisé est coulé à l'intérieur du coffrage de manière à enrober complètement l'armature 12 et à occuper l'espace périphérique entourant la plaque centrale 2. L'épaisseur de cette couche est de 100 mm environ. La masse volumique de la couche 3 est de l'ordre de 450 à 600 kg/m3. On laisse le béton constitutif des couches 1 et 3 faire leurs prises. Après durcissement, la couche de béton 1 a une grande dureté et des faces lisses. Sa masse volumique est de l'ordre de 2 500 kg/m3. On extrait ensuite l'ensemble du coffrage 5 et on obtient le panneau sandwich représenté à la figure 6. Celui-ci est par conséquent constitué d'une couche 1 de béton dur et dense d'épaisseur el = 40 mm, d'une couche centrale 2 en polystyrène expansé ayant une épaisseur e2 = 60 mm et d'une couche 3 en béton cellulaire expansé ayant une épaisseur e3 = 100 mm. Le panneau a donc une épaisseur totale de 200 mm. Les armatures 10, 12 et les éléments de liaison Il assurent la cohésion de l'ensemble et leur bonne résistance mécanique. Le panneau a un coefficient de transmission thermique surfacique K de l'ordre de 0,35 à 0,40 W/m2 "C. De préférence, des éléments amovibles de forme appropriée sont placés dans le coffrage, à sa périphérie, de manière à donner à certains bords du panneau des configurations particulières. C'est ainsi, comme on le verra plus particulièrement en référence aux figures 7 et 8, que le bord supérieur du panneau est évidé au niveau de la plaque centrale, tandis que les bords latéraux des panneaux possèdent des profils d'emboîtement, l'un mâle et l'autre femelle, permettant une liaison par emboîtement bout à bout ou en angle des panneaux adjacents. La figure 7 montre la paroi d'un bâtiment d'élevagé équipé du panneau 1. Le bord inférieur du panneau est plan. Le panneau est posé sur un soubassement 74, par exemple en béton. Sa liaison a ce niveau se fait de manière connue, par exemple à l'aide d'un mortier ou d'un joint en mousse de polyuréthane. La couche 1 est tournée vers l'intérieur du bâtiment. Le soubassement 74 déborde vers l'intérieur par rapport à la face du panneau, ce qui autorise la pose d'un caillebotis 75. En partie haute, le bord supérieur de la plaque 2 se trouve en retrait par rapport au bord supérieur des couches 1 et 3, ce qui ménage un espace central ; à ce niveau, les faces des couches 1 et 3 sont légèrement biseautées, ce qui donne à l'évidement 6 la forme d'un dièdre dont le sommet est dirigé vers le bas. Dans l'évidement 6 est placée une armature de chaînage 7 et un chaînage 70, par exemple en béton coulé. La forme de dièdre facilite la coulée. Le bord supérieur du panneau reçoit une sablière 71 supportant les fermettes 72 et la charpente de toit 73. Le panneau est complètement imperméable à l'eau et à l'air. Il a une inertie thermique convenable et un bon coefficient d'isolation thermique grâce à la présence de la couche épaisse 3 de béton cellulaire expansé et la couche de polystyrène 2.Côté extérieur, le béton cellulaire a un bel aspect de surface tandis que, côté intérieur, la couche 1 lisse et dense autorise un nettoyage au jet d'eau sous hautre pression. Il est possible de percer cette couche pour y ancrer des éléments de scellement, par exemple pour la fixation de dispositifs d'alimentation ou de ventilation de l'élevage. Enfin, la couche 1 ne peut pas être détériorée par les animaux. Ceci est très intéressant notamment si on a affaire à un élevage de porcs, ces animaux ayant tendance à mordiller tout ce qui leur est accessible. A la figure 8 on a représenté l'extrémité haute du panneau. Celle-ci est équipée d'un moyen facilitant la manutention du panneau, notament au moment de sa pose. I1 s'agit d'un organe d'accrochage et de suspension 13. Celui-ci est par exemple constitué d'un anneau métallique fixé à un élément transversal 11 reliant les deux armatures 10, 12. L'organe 13 vient à fleur du bord supérieur de la plaque 2, dans laquelle il est noyé. Ainsi, à l'aide d'un crochet de levage 14 suspendu à un câble 15, il est possible de saisir le panneau par l'intermédiaire de l'anneau 13, et de le soulever, comme cela est illustré par la flèche F à la figure 8, selon une direction purement verticale. Ainsi, durant la manutention du panneau à l'aide d'un crochet 14 de forme adaptée, il se trouve à l'abri de chocs intempestifs dûs au crochet, et qui risqueraient de casser ou de fissurer les parties hautes des couches de béton 1 et 3. Comme on le voit à la figure 9, les bords longitudinaux du panneau sont conformés pour présenter l'un une partie mâle 8 et l'autre une partie femelle 9. Ces parties sont réalisées dans le béton cellulaire 3 qui est venu couler à la périphérie de la plaque 2. Les parties mâle 8 et femelle 9 ont une section trapézoïdale. Les dimensions de la partie mâle sont nettement plus faibles que celles de la partie femelle, de sorte qu'après emboîtement il se forme un espace dans lequel on peut placer une ou plusieur barres de renforcement 90, qu'on relie en extrémité haute à l'armature de chaînage, après quoi on y coule un joint 91, par exemple un coulis de mortier (puis le chaînage 70 dont il a été fait état plus haut). La figure 10 représente une liaison par emboîtement, similaire, mais réalisée dans un angle du bâtiment. A cet effet, le profil femelle 9' est disposé, non pas sur la tranche, mais sur la face interne du panneau. L'élément mâle 8' s'emboîte de manière similaire dans la partie femelle 9', ménageant un espace recevant un fer 90 et un joint 91. Comme déjà dit, les panneaux ont de préférence une hauteur correspondant à une hauteur d'étage (de l'ordre de 2,6 à 2,8 m par exemple). I1 est possible de choisir des panneaux de longueur très variable, par exemple dans une fourchette de 1,2 à 8 m. Ce choix dépend essentiellement des capacités du système de levage qui sera mis en oeuvre sur le chantier. La présence des fibres de verres dans le béton cellulaire constitutif de la couche 3, bien que n'étant pas indispensable, a pour effet de renforcer mécaniquement cette couche, de s'opposer au phénomène de retrait, et d'améliorer sa résistance à la fissuration. L'incorporation dans le béton cellulaire à la fois d'une substance hydrofuge et d'un agent émulsifiant, bien que ces deux constituants aient a priori une incompatibilité physico-chimique, va améliorer l'enrobage des billes de verre au sein du béton, tout en allégeant celui-ci et en en améliorant la résistance mécanique. Il est possible de prévoir dans certains panneaux, au moment de la construction, les ouvertures nécessaires correspondant notamment aux futures portes et fenêtres du bâtiment. Pour cela il suffit de placer dans le moule des inserts amovibles appropriés et de donner aux armatures une configuration ad hoc. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un panneau de construction de type sandwich à trois couches (1, 2, 3), selon lequel a) on place dans un coffrage (5) une première armature de renforcement (10) qui est pourvue d'éléments de liaison transversaux (11, 110) faisant saillie sur l'une des faces de l'armature, vers l'intérieur du coffrage b) on coule dans le coffrage (5) une couche de béton (1) de manière à enrober l'armature (10) en laissant découverts lesdits éléments de liaison transversaux (11, 110) c) on place dans le coffrage (5) une plaque (2) de matériau isolant, par exemple de polystyrène expansé, de manière à ce qu'elle soit traversée par lesdits éléments de liaison transversaux (11, 110) et qu'elle s'applique contre la couche de béton (1) d) on fixe une seconde armature de renforcement (12) à l'extrémité des éléments de liaison (11, 110) e) on coule dans le coffrage (5), contre ladite plaque (2), une couche (3) de béton contenant un granulat de verre expansé f) on laisse les deux couches de béton (1, 3) faire leur prise ; g) on extrait du coffrage le panneau fini. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise, à l'étape (e), un béton contenant des billes de verre expansé de granulométrie comprise entre 3 et 8 millimètres environ. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on utilise, à l'étape (e), un béton contenant un agent émulsifiant et un agent hydrofugeant. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on utilise, à l'étape (e), un béton contenant des paillettes de fibres de verre. 5. Panneau sandwich obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes. 6. Panneau selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'épaisseur (e3) de la couche (3) de béton contenant le verre expansé est sensiblement égale à la somme des épaisseurs (el) et (e2) des deux autres couches (1, 2). 7. Panneau selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des profils d'emboîtement latéraux mâle (8) / femelle (9). 8. Panneau selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits profils d'emboîtement (8, 9) ont une section trapézoïdale qui ménage, après emboîtement, un espace permettant la coulée d'un joint (91). 9. Panneau selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il a une hauteur correspondant à un étage, de l'ordre de 2,5 à 3 mètres. 10. Panneau selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le bord supérieur de la plaque (2) est en retrait par rapport aux bords supérieurs des autres couches (1, 3), ce qui ménage à ce niveau un espace (6) permettant la coulée d'un chaînage (70). 11. Panneau selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe de suspension (13) noyé dans la plaque (2) au voisinage de son bord supérieur et fixé auxdites armatures (10, 12).