Brevet FR2737719A1 — publié le 19970214

L'invention concerne une pâte organo-minérale ainsi que son utilisation en tant que matériau de construction. On connaît de nombreux matériaux de construction à base de liant hydraulique et plus particulièrement de ciment tels que des parpaings, des produits en béton, des enduits de façade, des protections anti-incendie, des revêtements de sols. Cependant tous ces matériaux présentent un retrait important au séchage ce qui entraîne la présence de fissures liées au retrait du matériau, lui-même dû à l'évaporation de l'eau, dans les produits finis. De la même façon, on connaît, en tant que matériau de construction des briques en argile qui sont obtenues par moulage. Mais cette fabrication nécessite une étape de cuisson. Par ailleurs, on connaît un procédé de recyclage des cendres volantes issues de hauts fourneaux ou de centrales thermiques qui consiste à mélanger les cendres volantes à d'autres matériaux de construction pour en faire par exemple des revêtements de voie routière. Cependant, les compositions contenant ces cendres volantes ne peuvent être utilisées en tant que matériau de construction car elles ne présentent pas, en particulier, les propriétés mécaniques nécessaires. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus en proposant une pâte organo-minérale caractérisée en ce qu'elle est obtenue par mélange d'une suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec une suspension de chaux, mélange auquel on ajoute une solution aqueuse de sulfate de fer et d'eau oxygénée. Plus précisément, ledit mélange comprend 1 partie en poids desdites fibres de cellulose et/ou déchets cellulosiques et/ou boues primaires de papeterie et/ou papiers usés avec entre environ 0,7 et environ 0,8 partie en poids de chaux et entre environ 10 et environ 12 parties en poids d'eau et ladite solution aqueuse est obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec entre environ 2,5 parties et environ 3 parties en poids d'eau et entre environ 0,6 et environ 0,7 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. Selon une caractéristique de la pâte de l'invention, ledit mélange est obtenu en mélangeant 1 partie en poids de boues primaires de papeterie avec 0,75 partie en poids de chaux et 11 parties en poids d'eau et ladite solution aqueuse est obtenue par mélange de 1 partie en poids de sulfate de fer avec 2,7 parties en poids d'eau et 0,65 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. Selon une autre caractéristique de la pâte de l'invention, le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est compris entre 7:1 et 8:1. Plus précisément, le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est de 7,65:1. La pâte de l'invention peut de plus contenir des cendres volantes, et un liant hydraulique. Dans ce cas, elle se compose d'un mélange d'environ 1 partie en poids de pâte proprement dite avec entre environ 0,9 et environ 1,3 parties de cendres volantes et entre environ 0,01 et environ 0,02 partie en poids de liant hydraulique. Une pâte préférée, contient 1 partie en poids de pâte proprement dite, 1,1 parties en poids de cendres volantes et 0,01 partie en poids de liant hydraulique. Le liant hydraulique préféré de l'invention est du ciment. L'utilisation de la pâte dans la fabrication d'un matériau de construction est également un objet de l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre. L'invention est basée sur l'utilisation de déchets, en particulier provenant de la fabrication du papier, pour la fabrication de matériaux de construction aussi divers que des briques, des parpaings, des produits en béton, des enduits de façade, des protections anti-incendie, des revêtements de sols, etc... En effet, on a trouvé qu'une suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de déchets issus des boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés, dans de l'eau, à laquelle on ajoute une suspension de chaux et une solution de sulfate de fer et d'eau oxygénée permet d'obtenir une pâte organo-minérale homogène qui peut être utilisée dans la fabrication d'un matériau de construction ayant des propriétés d'isolation thermique, d'isolation phonique et anti-feu. La pâte organo-minérale de l'invention est obtenue par un procédé comprenant deux étapes 1) défibrage des déchets par mélange d'environ 1 partie en poids de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec entre environ 0,7 et environ 0,8 partie en poids de chaux et entre environ 10 et environ 11 parties en poids d'eau, et 2) mélange des déchets défibrés précédemment obtenus avec une solution obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec entre environ 2,5 et environ 3 parties en poids d'eau et entre environ 0,6 et environ 0,7 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. De préférence, dans la première étape notée 1) cidessus, on mélangera 1 partie en poids de ladite suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec 0,75 partie en poids de chaux et 11 parties en poids d'eau et la solution utilisée à l'étape notée 2) ci-dessus sera obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec environ 2,7 parties en poids d'eau et environ 0,65 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. A l'étape notée 2) ci-dessus, on mélangera entre environ 7 et environ 8 parties en poids du mélange obtenu à l'étape notée 1) ci-dessus, avec environ 1 partie en poids de la solution de sulfate de fer décrite à l'étape notée 2) cidessus. De préférence, on mélangera 7,66 parties en poids du mélange obtenu à l'étape notée 1) ci-dessus avec 1 partie en poids de la solution de sulfate de fer décrite à l'étape notée 2) ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise des boues primaires de papeterie plutôt que des fibres de cellulose et/ou des déchets cellulosiques parce que dans ce cas, l'utilisation de gros pulpeurs pour pulper ces déchets peut être évitée et qu'il suffira alors d'utiliser un mélangeur classique. Cependant, la pâte obtenue ne peut être utilisée en tant que telle comme matériau de construction car, d'une part elle est difficilement moulable, par exemple sous la forme de briques ou de parpaings, et d'autre part elle contient une grande quantité d'eau et doit donc être séchée à chaud. De plus, lorsque séchée, la pâte de l'invention présente un retrait trop important pour qu'elle soit utilisable en tant que telle. Afin d'éviter le problème du retrait, tout en obtenant un matériau de construction projetable et talochable ayant de bonnes propriétés mécaniques, la pâte organo-minérale selon l'invention est utilisée en mélange avec un liant hydraulique tel que du ciment. Pour obtenir un produit moulable sous forme de briques, de parpaings ou de bordures de trottoir ou tout produit en béton moulable, on ajoute à la pâte selon l'invention additionnée du liant hydraulique d'autres déchets que l'on cherche habituellement à recycler tels que les cendres volantes issues par exemple des hauts fourneaux et/ou des centrales thermiques. Ces cendres volantes agissent en tant que fluidifiant et plastifiant et confèrent à la composition de l'invention constituée uniquement de déchets, c'est-à-dire des déchets de papiers cellulosiques d'une part et d'autre part des cendres volantes, et d'un liant hydraulique, des propriétés mécaniques dues au liant hydraulique, et de moulabilité à la forme souhaitée, propriétés de moulabilité dues aux cendres volantes.Le produit obtenu a de plus d'excellentes propriétés d'isolation phonique et thermique et anti-feu dues à la faible densité de la pâte de l'invention, en raison de l'utilisation de fibres cellulosiques modifiées. De façon surprenante, on a découvert qu'une très faible quantité, de l'ordre d'environ 5% en poids de la composition totale, de liant hydraulique suffit à conférer au matériau de construction final obtenu à partir de la pâte de l'invention des propriétés mécaniques suffisantes pour être utilisable telle quelle. Bien évidemment des quantités supérieures en liant hydraulique peuvent être utilisées. De plus, avec 5% en poids de liant hydraulique, le retrait après 7 jours de séchage est inférieur à 200 Hm par mètre. Ce résultat est à comparer à un retrait supérieur à 1 000 pm.m pou les mortiers jusqu'à 4 000 pm.m pour un microbéton après 7 jours de séchage. Les essais de résistance mécanique menés sur les matériaux de construction obtenus par simple séchage à l'air libre de la pâte de l'invention montrent que l'on a une rupture non fragile, ce qui permettra d'utiliser ce matériau de construction dans des zones à risques sismiques. Le matériau de construction obtenu à partir de la composition selon l'invention gardera toutes ces propriétés lorsque la composition sera obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de la pâte cellulosique selon l'invention avec entre environ 0,9 et environ 1,3 parties en poids de cendres volantes et entre environ 0,02 et 0,01 partie en poids de ciment. Une composition préférée est cependant obtenue par mélange de 1 partie en poids de la pâte cellulosique selon l'invention avec 1,1 parties en poids de cendres volantes et 0,01 partie en poids de ciment. Les cendres volantes pourront être remplacées par de la pouzzolane ou tout autre matière équivalente. Cependant, une composition toute préférée comprendra des cendres volantes issues de centrales thermiques à charbon dites "cendres de lit fluidisé". Bien sûr, on pourra ajouter à la composition de l'invention divers additifs connus dans le domaine des matériaux de construction tel que par exemple des colorants ou on pourra utiliser du ciment blanc en tant que liant hydraulique pour donner la couleur souhaitée au matériau final. L'invention sera maintenant décrite au moyen d'un exemple de réalisation de la composition selon l'invention qui n'est donné qu'à titre d'illustration et non de limitation de l'invention. Exemple On mélange 300 kg de boues primaires de papeterie avec 225 kg de chaux et 3 300 kg d'eau. Ce mélange est agité afin de maintenir en suspension les fibres de cellulose puis on mélange cette suspension avec une solution composée de 115 kg de sulfate de fer ferreux, de 310 kg d'eau et de 75 kg d'eau oxygénée à 130 volumes. L'eau oxygénée transforme le sulfate de fer ferreux en sulfate de fer ferrique. La pâte organo-minérale selon l'invention obtenue est homogène et contient une grande masse d'eau. La présence de cette grande masse d'eau l'avantage de ne pas nécessiter l'ajout d'eau supplémentaire lors de la fabrication du matériau de construction proprement dit (ajout du liant hydraulique et des cendres volantes). Afin d'obtenir un matériau de construction selon l'invention, on mélange la pâte cellulosique obtenue cidessus avec 2162 kg de cendres de lit fluidisé et 217 kg de ciment. On obtient alors une composition qui peut être moulée sous toute forme telle que de brique, de bordure de trottoir, etc. présentant un très faible retrait au séchage, séchage qui peut avantageusement être un séchage naturel, effectué à l'air, température et pression ambiants ; une bonne conductibilité thermique ; une très bonne résistance à la compression et à la traction ; et une faible densité. Cette composition peut également être utilisée en tant qu'enduit projetable ou talochable. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré ici, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, elle pourra contenir un rétenteur d'eau tel que de la méthyl-cellulose, de l'hydroxy-éthyl cellulose et de la carboxyl-méthyl-cellulose ; un produit hydrofugeant tel qu'un silicone, un stéarate de calcium ou de magnésium ; ou tout autre additif pour donner d'autres propriétés particulières à la composition de l'invention, comme cela est connu dans l'art, tel que du gypse, du sulfate de calcium, une résine naturelle ou synthétique, un plastifiant, un entraineur d'air, etc... De plus, l'homme de l'art comprendra aisément que dans la description de l'invention qui précède et dans les revendications annexées, le terme chaux désigne aussi bien de l'oxyde de calcium CaO que l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ci-dessus ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Pâte organo-minérale caractérisée en ce qu'elle est obtenue par mélange d'une suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec une suspens ion de chaux, mélange auquel on ajoute une solution aqueuse de sulfate de fer et d'eau oxygénée. 2. Pâte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit mélange comprend environ 1 partie en poids desdites fibres de cellulose et/ou déchets cellulosiques et/ou boues primaires de papeterie et/ou papiers usés avec entre environ 0,7 et environ 0,8 partie en poids de chaux et entre environ 10 et environ 12 parties en poids d'eau et en ce que ladite solution aqueuse est obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec entre environ 2,5 parties et environ 3 parties en poids d'eau et entre environ 0,6 et environ 0,7 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. 3. Pâte selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit mélange est obtenu en mélangeant 1 partie en poids de boues primaires de papeterie avec 0,75 partie en poids de chaux et 11 parties en poids d'eau et en ce que ladite solution aqueuse est obtenue par mélange de 1 partie en poids de sulfate de fer avec 2,7 parties en poids d'eau et 0,65 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. 4. Pâte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est compris entre environ 7:1 et environ 8:1. 5. Pâte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est de 7,65:1. 6. Pâte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle contient de plus des cendres volantes et un liant hydraulique. 7. Pâte selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle contient environ 1 partie en poids de la pâte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et entre environ 1 à 1,3 parties en poids de cendres volantes et entre environ 0,01 à 0,02 partie en poids de liant hydraulique. 8. Pâte selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle contient 1 partie en poids de pâte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 1,1 parties en poids de cendres volantes et 0,01 partie en poids de liant hydraulique. 9. Pâte selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le liant hydraulique est du ciment. 10. Pâte selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les cendres volantes sont des cendres volantes issues de centrales thermiques à charbon. 11. Utilisation de la pâte selon l'une quelconque des revendications précédentes dans la fabrication d'un matériau de construction.