Brevet FR2704853A1 — publié le 19941110

La présente invention concerne une composition de béton comportant du ciment, du sable et de l'eau. Dans la fabrication de béton, on connaît une vaste variété de compositions de bétons différentes, parmi lesquelles l'homme de métier sait choisir la composition qui convient pour l'application et le but recherchés dans la réalisation d'un certain ouvrage. Pour la fabrication d'une chape extérieure ou intérieure, on utilise certaines compositions qui permettent l'obtention d'une surface lisse, et de telles chapes, notamment pour l'intérieur, sont couramment fabriquées à partir d'un produit autre que du béton, notamment à base d'anhydrite, qui présente l'avantage que la surface du produit coulé développe un aspect lisse et un bon nivellement par ses propres propriétés, ce qui présente un grand avantage vis-à-vis des produits qui ne comportent pas une telle propriété autolissante et autonivelante, car aucun traitement mécanique manuel est requis après la coulée de la chape pour obtenir une surface lisse et horizontale. Toutefois, une chape à base d'anhydrite ne peut être utilisée qu'à l'intérieur du bâtiment, car le produit de base d'une telle chape est soluble dans liteau et donc inutilisable pour toute chape posée à l'extérieur. Pour des raisons de résistance à l'eau et à cause d'autres contraintes, une chape extérieure est traditionnellement fabriquée en béton, toutefois jusqu'à aujourd'hui on ne connaît pas de composition de béton liquide qui permette la fabrication d'une chape lisse sans traitement mécanique de la surface suite à la coulée du béton liquide. Le but de la présente invention est donc de proposer une composition de béton liquide comportant des propriétés autolissantes et autonivelantes pour permettre la fabrication d'une chape ou de tout autre produit en béton dont la surface supérieure est lisse et parfaitement horizontale sans l'application d'un traitement mécanique à la suite de la coulée du béton. Selon l'invention, ce but est obtenu par une composition de béton liquide comportant du ciment, du sable et de l'eau, composition qui est en outre caractérisée en ce qu'elle comporte par mètre cube de béton frais : 500-800 kg d'une première composante constituée de ciment et de particules fines ou ultrafines ne dépassant pas une dimension de 80 micromètres, le rapport en poids entre les particules fines ou ultrafines et le ciment étant compris dans la gamme entre 0,4 et 2,2, 800-1500 kg de sable, 0,7-1,3 kg de fibres synthétiques, 0-400 kg de gravillons, 1,5-2,7 kg (valeur en extrait sec) d'un agent fluidifiant essentiellement exempt de tout agent gonflant, et 200-350 litres d'eau. Selon des formes de réalisation particulières de la présente invention, les particules fines ou ultrafines peuvent être choisies parmi des cendres volantes silico-alumineuse, de filler calcaire, de fumée de silice, de metakaolin ou de laitier broyé ou d'un mélange d'au moins deux d'entre eux. Une telle composition de béton peut comporter en outre des cailloux. L'agent fluidifiant peut être choisi parmi une mélamine formaldéhyde , un dérivé de mélamine et un naphtalène sulphoné ainsi que d'un mélange d'au moins deux d'entre eux. La longueur de ces fibres synthétiques peut être choisie de façon avantageuse entre 5 et 20 millimètres. Ces fibres synthétiques peuvent être choisies parmi les fibres de polypropylène, des fibres de polyester, des fibres de polyamide, ou d'un mélange d'au moins d'eux d'entre elles. L'invention se réfère également à une chape de béton caractérisée par le fait qu'elle a été fabriquée à partir d'une composition comme définie ci-dessus. Une telle chape de béton peut comporter en outre, sur sa surface supérieure, une pellicule obtenue par pulvérisation d'un produit de cure. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication de béton comportant une propriété autonivelante et autolissante, ce procédé étant caractérisé par les étapes suivantes - préparation d'un mélange d'une composition comme définie ci-dessus, - préparation d'un moule, d'un coffrage ou d'un endroit destiné à recevoir le béton liquide, ledit moule, coffrage ou endroit étant ouvert à sa partie supérieure, - coulée dudit mélange dans le moule, coffrage ou sur ledit endroit. Ce procédé peut être complété par une étape consistant à couvrir la surface supérieure du mélange coulé avec une pellicule de rétention d'humidité par pulvérisation d'un produit de cure. La présente invention concerne également un produit en béton fabriqué à partir d'une composition comme identifiée ci-dessus, produit qui est caractérisé par une résistance à la compression entre 15 et 80 megapascal (150 à 800 kg par cm2). Dans l'art de fabrication de béton, l'homme du métier sait que les ingrédients du béton liquide, à part le ciment, ne devraient pas contenir de particules fines, afin d'obtenir un résultat correct, notamment pour éviter que les parties lourdes de la composition, telles que les cailloux, cherchent l'endroit le plus bas dans le volume de béton liquide coulé produisant ainsi une ségrégation des éléments du béton, qui devrait pourtant rester uniforme. On connait certains adjuvants, par exemple du type "superplastifiant" qui réagissent pour fluidifier le béton, ou des adjuvants qui ont un effet de gonflement, compensant ainsi le retrait plastique. Les adjuvants super-plastifiant sont en mesure d'apporter de la cohésion et les agents gonflants qui, en principe, obtiennent un effet de limitation de retrait plastique recherché, comportent traditionnellement de l'aluminium, la chaux, du sulfate ou de l'anhydrite, composantes qui seraient néfastes dans une composition selon l'invention. Ces agents gonflants et la plupart des adjuvants superplastifiants ne sont pas utilisables pour obtenir le but de la présente invention. La présence des particules fines ou ultrafines, telles que les parties fines du sable, qui sont souvent de nature argileuse, crée le danger de ségrégation, raison pour laquelle la profession a un fort préjugé contre la présence des parties fines, autres que le ciment, dans le béton. A l'encontre de ce préjugé, les auteurs de la présente invention ont trouvé qu'une composition de béton comportant la combinaison d'un contenu important en particules fines autres que le ciment, des fibres synthétiques et certains agents fluidifiants, apporte au béton une propriété autolissante et autonivelante de la surface du béton coulé, sans les inconvénients connus d'un béton comportant des particules fines, tels que la ségrégation ou le retrait plastique à condition que la quantité de ces particules fines soit correctement choisie. Sans être limité à une certaine théorie, il semble que la propriété autolissante et autonivelante résulte du fait que la composition comme décrite ci-dessus élimine pratiquement tout retrait plastique du béton coulé durant les premières 24 heures tout en empêchant la ségrégation des particules lourdes des particules fines et l'évaporation de l'eau, et de cette façon, l'hydratation du béton peut se faire dans les meilleures conditions sans créer de crevasses dans le béton et sans la séparation des particules fines en haut et des particules grossières en bas de la chape. Les résultats obtenus par une composition de béton comme décrite ci-dessus sont optimalisés par l'utilisation des adjuvants fluidifiants, tels qu'une mélamine formaldéhyde et un naphtalène sulphoné. Le béton d'une composition selon la présente invention sera coulé librement sur par exemple une dalle ou toute autre fondation ou même dans un coffrage ou un moule, en laissant s'autoniveler sa surface supérieure, et suite à cet équilibrage de la surface, celle-ci assume un aspect complètement lisse et une orientation parfaitement horizontale dus aux effets hydrostatiques du béton liquide. Le béton fabriqué à partir d'une composition selon la présente invention n'a ni besoin d'être vibré (une vibration pourrait même être considérée comme néfaste car elle pourrait produire une ségrégation), ni lissé manuellement car les effets hydrostatiques se chargent du nivellement et du lissage mieux que toute intervention mécanique, manuelle ou autre. Une fois que le béton autolissant selon la présente invention, a été coulé, un produit de cure peut être appliqué par pulvérisation sur la surface du béton coulé afin de former une pellicule qui empêche l'eau de la composition de béton liquide de s'évaporer pour rester dans la composition afin de se convertir en eau cristalline. Cette mesure peut être avantageuse afin d'obtenir un produit de haute qualité sans fissures qui apparaîtront nécessairement si l'évaporation de l'eau n'est pas supprimée, et son application peut être décidée en fonction des conditions hygrométriques de l'environnement. Exemple 1 Une chape de 10cm d'épaisseur et d'une surface de 10 m2 a été coulée avec du béton liquide comportant la composition suivante: 300kg de ciment portland, 300kg de cendres volantes,200 kg de silice entre 80 micromètres et lmm, 1200 kg de sable lavé d'environ 80 micromètres à 5mm pour enlever des particules ultrafines de provenance non définie, et 200 kg d'eau. A ce mélange ont été ajouté lkg de fibres synthétiques en polypropylène, et 1500g (valeur en extrait sec) de résine mélamine. Le tout a été mélangé dans un malaxeur d'une centrale de béton et transporté ensuite par un camion malaxeur (toupie) à l'endroit préparé pour la coulée de la chape. Un échantillon de béton a été prélevé, versé dans un cône de référence ayant une plus grande ouverture de 10cm de diamètre orientée vers le bas. Le cône a été rempli et ensuite retiré vers le haut. Le béton liquide s'est étalé à un cercle de 25cm, ce qui correspondait à la valeur déterminée comme référence. Un étalement sur plus ou sur moins que 25cm aurait nécessité soit un prolongement du malaxage ou un ajustement sur place des adjuvants. Le béton liquide a été versé ensuite dans un récipient de stockage à partir duquel une pompe à béton l'a pompé sur l'endroit préparé. A la suite d'une distribution grossière du béton liquide sur l'endroit à couler au moyen d'un flexible qui était relié à la pompe, la masse du béton liquide s 'est étalée sous l'action de son propre poids d'une façon hydrostatiquement équilibrée. Après le durcissement, une investigation optique de sa surface a révélé une surface lisse de qualité satinée sans imperfection ni sous forme de trous visibles à l'oeil nu, ni sous forme de protubérances, présentant un degré d'horizontalité d'environ lmm sur 4m. 14 jours après la coulée de la chape, le degré d'hydratation du béton avait atteint 85%. A titre de référence, le degré d'hydratation d'un béton classique n'atteint qu'environ 70% après 28 jours. Exemple 2 Une seconde chape a été préparée de façon identique à la chape selon l'exemple 1 à l'exception des 1200 kg de sable de l'exemple 1 qui ont été remplacés par un mélange de 800kg de sable identique à celui de l'exemple 1 et de 400 kg de gravillons de 5-15mm. Le résultat était pratiquement identique en ce qui concerne la surface de la dalle, et l'homogénéité de la structure interne de la chape, qui a été examinée par coupage à la tronçonneuse, n'a révélé pratiquement aucune ségrégation. REVENDICATIONS 1. Composition de béton comportant du ciment, du sable et de l'eau, caractérisée en ce qu'elle comporte par mètre cube de béton frais - 500-800 kg d'une première composante constituée de ciment et de particules ultrafines ne dépassant pas une dimension de 80 micromètres, le rapport en poids entre les particules ultrafines et le ciment étant compris dans la gamme entre 0,4 et 2,2, - 800-1500 kg de sable, - 0,7-1,3 kg de fibres synthétiques, - 0-400 kg de gravillons, - 1,5-2,7 kg (valeur en extrait sec) d'un agent fluidifiant essentiellement exempt de tout agent gonflant, et - 200-350 litres d'eau, 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules ultrafines sont choisies parmi des cendres volantes silico-alumineuse, de filler calcaire, de fumée de silice, de metakaolin ou de laitier broyé ou d'un mélange d'au moins deux d'entre eux. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'agent fluidifiant est choisi parmi une mélamine formaldéhyde, un dérivé de mélamine, un naphtalène sulphoné et d'un mélange d'au moins deux d'entre eux. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les fibres synthétiques ont une longueur entre 5-20 mm. 5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les fibres synthétiques sont en polyamide ou en polypropylène fibrilé. 6. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les particules ultrafines sont des particules de metakaolin et les fibres sont des fibres en polyester. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le sable est essentiellement exempt de particules inférieures à 80 micromètres. 8. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le sable a été lavé avant d'être mélangé. 9. Chape de béton caractérisée par le fait qu'elle a été fabriquée à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Chape de béton selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte à sa surface supérieure une pellicule d'un produit de cure. 11. Procédé de fabrication de béton comportant une propriété d'autonivellement et autolissante, caractérisé par les étapes suivantes - préparation d'un mélange d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, - préparation d'un moule ou coffrage ou endroit destiné à recevoir le béton liquide, ledit moule, coffrage ou endroit étant ouvert à sa partie supérieure, - coulée dudit mélange dans le moule, le coffrage ou sur ledit endroit. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à couvrir la surface supérieure du mélange coulé avec une pellicule de rétention d'humidité par pulvérisation d'un produit de cure sur ladite surface. 13. Produit en béton fabriqué à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une résistance à la compression entre 15 et 80 megapascal (150 à 800 kg/cm2).