Brevet FR2751956A1 — publié le 19980206

L'invention concerne une composition de béton de structure autonivelant et autolissant. Les compositions de bétons autonivelants sont des compositions très fluides qui se mettent en place et se serrent sous le seul effet de la gravité sans aucun apport d'énergie par vibration externe ou interne. Des exemples de telles compositions sont décrits dans la publication FR-A-2704853 et dans l'article de synthèse de Thierry Sedran paru dans le bulletin de liaison du Laboratoire des ponts et chaussées n"196, mars-avril 1995, pages 53 à 60. Ces compositions présentent deux intérêts technicoéconomiques - une diminution de temps et de personnel lors de la mise en place de la composition sur chantier. Cela est d'autant plus important qu'elle devient de plus en plus coûteuse et génératrice de délais, étant donné la complexité sans cesse croissante des coffrages (forme) et des ferraillages, - l'obtention d'une meilleure qualité du béton, in situ, pratiquement indépendante du savoir-faire des ouvriers durant la réalisation. Cela va dans le sens d'une durabilité accrue des ouvrages. On a considéré jusqu'à présent que pour obtenir une composition de béton autonivelant, il était nécessaire d'incorporer à la composition du béton un agent de viscosité en pourcentage adéquat. Ces agents de viscosité sont généralement - des dérivés cellulosiques : hydroxyéthylcellulose (HEC), carboxyméthyl cellulose (CMC), hydroxypropylméthyl cellulose (HPMC), des polymères issus de la biotechnologie : gomme xanthane, gomme welan. Ces produits sont en général très chers. Les dosages utilisés varient entre 200 g et 800 g d'extraits secs/m3. Associés à des superplastifiants utilisés à haut dosage (8 à 11 kg d'extraits secs /m3), ces produits engendrent des surcoûts importants pour le béton. Ainsi, pour des performances moyennes (35 à 45 Mpa à 28 jours), le coût d'un tel béton autonivelant est environ le double de celui d'un béton courant traditionnel. Un but de la présente invention est de fournir une composition de béton de structure autonivelant et autolissant sensiblement moins onéreuse que les compositions connues, notamment du fait que le caractère autonivelant et autolissant n'est pas dû à la présence d'un agent de viscosité. Un autre but de l'invention est de fournir une composition qui puisse être mise en oeuvre avec une centrale à béton de chantier alors que les compositions connues nécessitent généralement d'être mélangées dans des installations fixes plus sophistiquées. Un autre but de l'invention est de fournir une composition qui puisse remplacer les bétons courants du bâtiment faiblement dosés en ciment. Un autre but de l'invention est aussi de fournir une composition qui permette d'obtenir un parement fin. Selon l'invention, la composition de béton de l'invention est une composition de béton de structure, autonivelant et autolissant, qui comprend du ciment, du sable, des gravillons et autres composants granulaires, des adjuvants et de l'eau en quantité suffisante pour la mise en oeuvre de la composition, caractérisée en ce que le dosage en ciment et autres composants granulaires fins (autres que le sable) de granulométrie inférieure 100 micromètres est compris dans une gamme de 100-400 kg par mètre cube de composition prête à l'emploi, en ce que le poids de sable représente au moins 46 % du poids de la composition prête à l'emploi et en ce que la composition comporte un superplastifiant et un plastifiant chloré, la quantité de plastifiant chloré étant déterminée pour un superplastifiant donné de façon à conférer au béton le caractère autonivelant et autolissant désiré. Par "composition prête à l'emploi", on signifie que la composition comporte l'eau nécessaire à la mise en oeuvre de la composition. De préférence, les composants fins autres que le ciment sont des cendres volantes et/ou des fines calcaires. De préférence le dosage en composants fins (autres que le sable) de granulométrie inférieure à 100 micromètres (ou encore mieux inférieure à 80 micromètres) est compris dans la gamme 300 -400 kg/m3, encore mieux dans la gamme 320 - 350 kg par m3 de composition prête à l'emploi. De préférence, on utilise des gravillons ayant pour l'essentiel une grosseur de grains au plus égale à 20 millimètres. De préférence, les adjuvants sont constitués uniquement du plastifiant chloré et du superplastifiant. Il est facile à l'homme du métier, après avoir choisi un superplastifiant et après avoir choisi la quantité de superplastifiant normalement requise, de déterminer par quelques essais la quantité de plastifiant chloré efficace pour obtenir le caractère autonivelant et autolissant désiré. Cette quantité peut être optimisée dans chaque cas selon le superplastifiant utilisé, mais l'on peut aussi se contenter d'une appréciation moins fine de la quantité de plastifiant chloré quitte à utiliser une quantité excédentaire. Ainsi, on a déterminé que l'on obtenait des résultats satisfaisants en utilisant des quantités (extraits secs) de superplastifiant (SP) et de plastifiant chloré (PC) telle que le rapport K = PC/ (SP+PC) soit compris dans la gamme 0,2-0,8 en fonction de la nature du superplastifiant utilisé. La quantité totale (extraits secs) de superplastifiant et de plastifiant chloré dans la composition est généralement comprise entre 5 et 15 kgs de préférenc entre 8 et 12 kgs par m3 de composition prête à l'emploi. Le superplastifiant peut être un superplastifiant du commerce de préférence choisi dans le groupe constitué par les condensats de mélamine, le naphtalène sulfuré et les polymères vinyliques. Le plastifiant chloré est de préférence un plastifiant azoté, notamment un produit contenant des groupements glycol époxy et amine quaternaire. On a déterminé que de façon surprenante, l'additif décrit dans la publication FR-A-2 693 719 en tant qu'agent augmentant la vitesse de durcissement des ciments, des mortiers et des bétons, pouvait convenir en tant que plastifiant chloré aux fins de la présente invention. Cet additif tel que défini dans la publication répond à la formule: dans laquelle - R1, R2, et R3 qui peuvent être identiques ou différents, représentent ratome d'hydrogène ou un groupe alkyle, alkyle substitué, alcène, aryle ou arajkyle, de préférence un radical alkyle en C1 à C4, - B représente une chaîne hydrocarbonée comportant au moins un motif -CH2- et dont le nombre d'atomes de carbone situés sur la chaîne est inférieur ou égal à 10, de préférence (CH2)n où 1 s n s 6 - A représente l'un des groupements: dans lesquels X représente un halogène R5, R6 et R7, qui peuvent être identiques ou différents, représentent des radicaux alkyle, alkyle substitué, alcène, aryle ou araikyle. Dans une réalisation préférée, telle que définie dans la publication précitée, cet agent répond à la formule: dans laquelle: R5, R6 et R7, qui peuvent être identiques ou différents, sont des radicaux alkyle en C1 à C4, îsn s On décrira ci-après des exemples de composition (en kg) d'un béton autonivelant et autolissant conforme à la présente invention, les poids indiqués correspondent à la préparation de 1 m3 de la composition prête à remploi. Dans ces exemples, le paveur est un mélange de sable et de gravillons qui comporte 58 % en poids de sable dans la gamme de granulométrie 0 - 5 mm et 42 % en poids de gravillons dans la gamme de granulométrie 5 - 20 mm et les adjuvants sont un superplastifiant et un plastifiant chloré. PAVEUR(KG) 1750 1750 1750 1750 1750 1750 CIMENT(KG) 240 250 240 240 260 260 C.VOLANTES(KG) 160 120 110 100 110 80 ADJUVANTS (KG) EXTRAITS SECS 9 10 10 8,5 9 8 EAUICIMENT 1 0,87 / 0,8 0,85 0,8 R24h (MPa) 1 I 1 4,9 4,1 1 R7j (MPa) 18,2 23,4 21,6 / 29,9 30,5 R28j (MPa) 24,4 37 25,5 / 35,5 34,7 On notera que ces compositions ne comportent pas d'agent de viscosité. Dans ces exemples, on a utilisé comme plastifiant chloré le produit "LAB" de la société ROQUETTE et on a utilisé comme superplastifiant mélaminé le BB40 de CIA. On a déterminé par quelques essais simples que de préférence la quantité efficace du LAB pour ce superplastifiant (SP) devait être telle que le rapport K = LAB / (SP + LAB) soit compris entre 0,37 et 0,61. A titre comparatif, on a déterminé que si l'on utilisait le superplastifiant FF86 de SIKA, le rapport K devrait être compris entre 0,54 et 0,76. REVENDICATIONS 1. Composition de béton de structure autonivelant et autolissant, qui comprend du ciment, du sable, des gravillons et autres composants granulaires, des adjuvants et de l'eau en quantité suffisante pour la mise en oeuvre de la composition, caractérisée en ce que le dosage en ciment et autres composants granulaires fins (autres que le sable) de granulométrie inférieure à 100 micromètres est compris dans une gamme de 100-400 kg par mètre cube de composition prête à l'emploi, en ce que le poids de sable représente au moins 46 % du poids de la composition prête à l'emploi et en ce que la composition comporte un superplastifiant et un plastifiant chloré, la quantité de plastifiant chloré étant déterminée pour un superplastifiant donné de façon à conférer au béton le caractère autonivelant et autolissant désiré. 2. Composition selon la revendication 1, dont lesdits autres composants granulaires fins comprennent des composants choisis dans le groupe constitué par les cendres volantes et les fines calcaires. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dont le dosage en ciment et autres composants granulaires fins est compris dans la gamme 300-400 kg/m3 de composition prête à l'emploi. 4. Composition selon la revendication 3, dont le dosage en ciment et autres composants granulaires fins est compris dans la gamme 320-350 kg/m3 de composition prête à l'emploi. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, dont les adjuvants sont constitués uniquement du plastifiant chloré et du superplastifiant. 6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, dont le superplastifiant est choisi dans le groupe constitué par les condensats de mélamine, le naphtalène sulfoné et les polymères vinyliques. 7. Composition selon la revendication 6, et dans laquelle les quantités (extraits secs) de superplastifiant (SP) et de plastifiant chloré (PC) son telles que le rapport K = PC / (SP + PC) est compris dans la gamme 0,2-0,8. 8. Composition selon l'une des revendications précédentes et dans laquelle la quantité totale (extraits secs) de superplastifiant et de plastifiant chloré est comprise dans la gamme 5-15 kgs, de préférence 8-12 kgs, par m3 de composition prête à l'emploi. 9. Composition selon l'une des revendications 1 à 8, dont le plastifiant est un produit azoté, de préférence contenant des groupements glycol époxy et amine quaternaire. 10. Composition selon la revendication 9, dont le plastifiant chloré répond à la formule: dans laquelle - R1, R2, et R3 qui peuvent être identiques ou différents, représentent l'atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, alkyle substitué, alcène, aryle ou araîkyle, de préférence un radical alkyle en C1 à C4, - B représente une chaîne hydrocarbonée comportant au moins un motif -C 112- et dont le nombre d'atomes de carbone situés sur la chaîne est inférieur ou égal à 10, de préférence (CH2)n où 1 - A représente l'un des groupements: dans lesquels: X représente un atome d'halogène R5, R6 et R7, qui peuvent être identiques ou différents, représentent des radicaux allyle, alkyle substitué, alcène, aryle ou aralkyle. 11. Composition selon la revendication 10 dont le plastifiant répond à la formule: dans laquelle R5, R6 et R7, qui peuvent être identiques ou différents, sont des radicaux alkyle en C1 à C4, 1 # n s5 12. Les bétons autonivelant et autolissant obtenus par la mise en oeuvre d'une composition selon rune des revendications 1 à 11.