Brevet FR2763063A1 — publié le 19981113

La présente invention se rapporte à un béton auto-nivelant et à un procédé de fabrication d'une pièce de construction à partir d'un tel béton. Les bétons auto-nivelants sont des bétons très fluides, qui se mettent en place et se serrent sous le seul effet de la gravité, sans qu'il soit nécessaire de mettre en oeuvre des vibrations. Les bétons auto-nivelants ont également pour propriété de conduire après durcissement à un produit final homogène, n'ayant pas subi de ségrégation. On trouvera un descriptif de tels bétons dans la synthèse bibliographique de Thierry SEDRAN parue dans Bull. Labo. P. et Ch., 196, Réf. 3889, Mars-Avril 1995. On trouvera également un exposé sur ces bétons dans l'article de S. NAGATAKI, Concrete Technology in Japan (Chapitre 3), paru dans Concrete Under Severe Conditions: Environment and Loading (Volume 1), edited by K. SAKAI, N. BANTHIA and O. E. GJORV, 1995. Les bétons auto-nivelants ont notamment pour avantages de produire des matériaux ayant une qualité moins dépendante du savoir-faire des ouvriers et du contrôle-qualité et un meilleur enrobage des aciers, de réduire les durées de mise en oeuvre et la main d'oeuvre nécessaire lors du coulage, d'améliorer le confort de travail et de donner des parements de bonne qualité. Cependant, des défauts de surfaces apparaissent fréquemment, à cause du phénomène de macrobullage. La présente invention a pour objet un béton auto-nivelant permettant d'obtenir une qualité supérieure de parements, ne nécessitant pas de ragréage ultérieur et permettant d'éviter le macrobullage. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de construction à partir d'un béton auto-nivelant, en particulier par injection, qui soit souple à mettre en oeuvre, ne nécessite pas l'utilisation encombrante d'une flèche et soit particulièrement adapté à un béton auto-nivelant ayant les qualités précédentes. L'invention s'applique à un béton auto-nivelant de composition connue contenant en poids, pour un mètre cube de béton - 350 à 550 kg/m3 environ de liant, dont 200 à 350 kg/m3 de ciment, - 170 à 250kg/m3 environ d'eau, - 0,5 à 2 kg/m3 environ d'agents et adjuvants divers (extraits secs), comprenant au moins un superplastifiant. - le complément au mètre cube, en poids, de granulats et particules solides de granulométrie inférieure à 8 mm. Selon l'invention, le superplastifiant est un composé (I) ou sel du composé (I), ce composé (I) répondant à la formule: dans laquelle: R est un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné monovalent comportant de 1 à 18 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, les R sont semblables ou différents entre eux et représentent un alkylène comme l'éthylène, le propylène, le butylène, l'amylène, l'octylène ou le cyclohexène, ou un arylène comme le styrène ou le méthylstyrène; les R renfermant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, Q est un groupe hydrocarboné comportant de 2 à 18 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, A est un groupe alkylidène comportant de 1 à 5 atomes de carbone, les Rj sont semblables ou différents entre eux et peuvent être choisis parmi: * le groupe A-PO3H2, A ayant la signification précitée, * le groupe alkyle comportant de 1 à 18 atomes de carbone et pouvant porter des groupements [R-O(Rj-O)n], R et Rj ayant les significations précitées, * et le groupe - Rk désignant un groupement tel que Rj, - B désignant un groupement alkylène comportant de 2 à 18 atomes de carbone, n est un nombre supérieur ou égal à 0, r est le nombre des groupes [R-O(Rj-O)n] portés par l'ensemble des Rj, q est le nombre des groupes [R-O(Rj-O)n] portés par Q, la somme r+q est comprise entre 1 et 10, y est un nombre entier compris entre 1 et 3, Q, N et les Rj peuvent former ensemble un ou plusieurs cycles, ce ou ces cycles pouvant en outre contenir un ou plusieurs autres atomes. Les sels des composés (I) peuvent être stoechiométriques ou non, mixtes ou non, et sont constitués avec des métaux alcalins, des métaux alcalino-terreux, des amines ou des ammoniums quaternaires. Les composés (I) se présentent sous une forme pouvant varier de la forme liquide à la forme solide, en passant par la forme cireuse. Le béton auto-nivelant de l'invention a pour résultat surprenant d'éviter le macrobullage en laissant les bulles remonter en surface, et de conduire à une surface très lisse et à une qualité supérieure de parements ne nécessitant pas de ragréage ultérieur. Le béton auto-nivelant de l'invention permet également une mise en place sans vibration, une quasi-absence de ségrégation et de ressuage, une mise en oeuvre rapide et une bonne capacité de pompage. II permet d'obtenir une texture de parement fin. Lors d'essais d'étalement (slump flow), ce béton peut rendre possible l'obtention d'une valeur d'affaissement supérieure à 70 cm après obtention d'un fluide, et supérieure à 65 cm au bout d'une heure. Ce béton peut rendre aussi possible l'obtention d'une résistance moyenne à 28 jours égale à une trentaine de Mpa. Le superplastifiant du béton auto-nivelant selon l'invention est connu en lui-même d'une manière générale comme fluidifiant pour suspensions aqueuses de particules minérales et pâtes de liant hydraulique, et est divulgué dans le document FR-A2.696.736. De plus, un procédé de préparation d'un tel fluidifiant est décrit dans le document FR-A-2.689.895. Cependant, I'utilisation de ce fluidifiant comme superplastifiant dans un béton auto-nivelant selon l'invention est nouvelle. On renvoie notamment au document FR-A-2.696.736 pour une description détaillée du composé (I) et des sels du composé (I) utilisés comme superplastifiant dans le béton auto-nivelant selon l'invention. Pour les besoins du béton auto-nivelant de l'invention, le superplastifiant tel que défini précédemment présente avantageusement les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en association selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - R est un groupe méthyle, éthyle ou nonylphénol, - R est un atome d'hydrogène, - les groupes Rj sont choisis parmi l'éthylène et le propylène, - R est majoritairement, voire uniquement, l'éthylène, le nombre de motifs d'éthylène correspondant à R étant suffisant pour conserver le caractère hydrosoluble ou hydrodispersable du composé (I), - Q comporte de 2 à 12, et préférentiellement de 2 à 6 atomes de carbone, et représente préférentiellement l'éthylène, le cyclo-hexène ou le n-hexène, - le groupe alkylidène A comporte de 1 à 3 atomes de carbone, - A est le groupe méthylène, - le groupe Rj est le groupe -CH2-PO3H2, éventuellement salifié, le groupe méthyle ou le groupe -C2H4N (CH2-PO3H2)2, éventuellement salifié, - les sels du composé (I) sont des sels de sodium, de calcium ou de diéthanolamine, - n est compris entre 1 et 10.000, préférentiellement entre 1 et 500 et encore préférentiellement entre 1 et 250, - la somme r +q est inférieure à 3 et préférentiellement égale à 1, - y est égal à 1. Avantageusement, le béton auto-nivelant de l'invention comprend un agent viscosant tel que gomme Xanthane ou gomme Welan ou des dérivés cellulosiques à raison de 0 à 1 kg/m3 environ (extrait sec) de la composition. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de construction par injection dans un coffrage d'un béton auto-nivelant selon l'invention dans un coffrage. Dans ce procédé, on effectue un pompage du béton sous forme de coulis au moyen d'au moins un tube plongeur ayant une extrémité d'injection à un niveau inférieur du coffrage. Ce procédé, particulièrement bien adapté au béton autonivelant selon l'invention, permet un remplissage homogène du coffrage et affranchit de dispositifs encombrants et nécessitant des manipulations fastidieuses. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de ce procédé, le tube plongeur traverse le coffrage au niveau inférieur du coffrage. On facilite åsisi le travail des ouvriers, qui ont directement accès à des orifices d'introduction du tube. D'autres avantages et buts de l'invention apparaîtront à la lecture d'exemples donnés ci-après dans un but illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles: La Figure 1 représente un premier mode de coulage d'un béton auto-nivelant selon l'invention. La Figure 2 représente un deuxième mode de coulage d'un béton auto-nivelant selon l'invention. La Figure 3 représente un troisième mode de coulage d'un béton auto-nivelant selon l'invention. Un béton auto-nivelant selon l'invention peut être coulé de plusieurs manières, le mode de mise en oeuvre étant avantageusement adapté à la pièce de fabrication à réaliser. Dans un premier mode de mise en oeuvre, représenté sur la Figure 1, on injecte le béton dans une banche 1 au moyen d'un tube plongeur 2 qui traverse la banche 1 par une ouverture 6 située dans la partie inférieure de la banche 1, à proximité du sol ou du plan support. Ainsi, le tube 2 a une extrémité 5 disposée au fond de la banche 1. Ce mode de mise en oeuvre est particulièrement approprié à la fabrication de voiles, ou de poteaux, très ferraillés. Dans un exemple de ce premier mode de mise en oeuvre, on verse le béton provenant par exemple d'une bétonnière mobile 7 dans une trémie 3 de 8 m3 de contenance et on l'injecte avec une pompe 4 dans la banche 1 à travers le tube plongeur 2, comme représenté sur la Figure 1. Le tube 2 est un tuyau flexible ayant un diamètre intérieur de 50 mm et une longueur de 60 m. Dans une variante de mise en oeuvre, le tube 2 est un tuyau rigide, éventuellement ovalisé pour rendre son introduction plus facile dans des ferraillages denses. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre, représenté sur la Figure 2, on injecte le béton dans une banche 11 au moyen d'un tube 12, qui est introduit dans la banche 11 par une ouverture supérieure 16 de la banche 11 et qui a une extrémité 15 qui descend jusqu'au fond de la banche 11. Ce mode de mise en oeuvre est particulièrement approprié à la fabrication de voiles. A titre d'exemple, le tube 2 est un tuyau flexible ayant une partie horizontale de 50 m, une partie verticale de 15 m, et un diamètre intérieur de 65 mm. Dans une variante de mise en oeuvre, le tube 2 est un tuyau rigide. Dans un troisième mode de mise en oeuvre, représenté sur la Figure 3, on injecte le béton dans un coffrage horizontal 21 ou directement dans un ferraillage au sol. On procède à cette injection au moyen d'un tube 22 horizontal débouchant juste audessus du coffrage 21 par une extrémité 25. Ce mode de mise en oeuvre convient particulièrement à la fabrication de dalles. Des exemples de compositions de bétons auto-nivelants selon l'invention vont être donnés ci-après. EXEMPLE 1 On réalise un béton auto-nivelant ayant la formule suivante: - ciment CEM: 270 kg/m3, - eau: 224 l/m3 - cendres: 210 kg/m3, - granulats et particules solides de granulométrie inférieure à 8 mm:1465 kg/m3, - superplastifiant: 3,3 kglm3, soit 0,89 kglm3 en extrait sec, - agent entraîneur d'air: 0,27 kg/m3. Le superplastifiant utilisé est le composé de formule (I). Pour couler le béton, on a par exemple recours au premier mode de mise en oeuvre (Figure 1) qu'on utilise dans les conditions suivantes. La banche 1 ayant un volume de 2,5 m3, on injecte le béton au moyen du tube 2 qui consiste en un tuyau flexible long de 60 m et ayant un diamètre intérieur de 50 mm. La pompe 4 a un débit de 5 m3/h et applique une pression de 5 bars. Avec cette mise en oeuvre, on mesure un affaissement égal à 68 cm lors de l'essai d'étalement et un entraînement d'air de l'ordre de 4%. Le parement obtenu est d'une très bonne qualité et ne présente qu'une faible zone avec de légères bulles en partie inférieure au-dessous de la zone d'introduction du tube 2. EXEMPLE 2 On réalise un béton auto-nivelant ayant la formule suivante: - ciment CEM: 270 kg/m3, - eau: 230 l/m3, - cendres: 210 kg/m3, - granulats 0/1: 365 kg/m3, - granulats 0/5: 365 kg/m3, - granulats 3/8: 735 kg/m3, - superplastifiant: 2,34 kg/m3, soit 0,63 kg/m3 en extrait sec, - agent entraîneur d'air: 0,27 kg/m3. Dans cet exemple, le superplastifiant est un composé de formule (I). On procède de manière similaire à l'exemple 1, mais avec un débit de pompe compris entre 15 m3/h et 20 m3/h. Lors de la mise en oeuvre, on rajoute un agent de démoulage pulvérisé. On effectue un démoulage pendant une durée de décoffrage de l'ordre d'une quinzaine d'heures. L'affaissement mesuré est alors de l'ordre de 65 à 75 cm lors de l'essai d'étalement. REVENDICATIONS 1. Béton auto-nivelant de composition contenant, en poids par mètre cube de béton: - 350 à 550 kg/m3 environ de liant, dont 200 à 350 kg/m3 de ciment, - 170 à 250 kg/m3 environ d'eau, - 0,5 à 2 kg/m3 environ (extraits secs) d'agents et adjuvants divers, comprenant au moins un superplastifiant, - le complément au mètre cube, en poids , de granulats et particules solides de granulométrie inférieure à 8 mm. caractérisé en ce que le superplastifiant est un composé (I) ou sel du composé (I), ledit composé (I) répondant à la formule dans laquelle: R est un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné monovalent comportant de 1 à 18 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, les R sont semblables ou différents entre eux et représentent un alkylène comme l'éthylène, le propylène, le butylène, l'amylène, l'octylène ou le cyclohexène, ou un arylène comme le styrène ou le méthylstyrène; les R renfermant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, Q est un groupe hydrocarboné comportant de 2 à 18 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, A est un groupe alkylidène comportant de 1 à 5 atomes de carbone, les Rj sont semblables ou différents entre eux et peuvent être choisis parmi: * le groupe A-PO3H2, A ayant la signification précitée, * le groupe alkyle comportant de 1 à 18 atomes de carbone et pouvant porter des groupements [R-O(Rj-O)n], R et R ayant les significations précitées, * et le groupe - Rk désignant un groupement tel que Rj, - B désignant un groupement alkylène comportant de 2 à 18 atomes de carbone, n est un nombre supérieur ou égal à 0, r est le nombre des groupes [R-O(Rj-O)n] portés par l'ensemble des R. q est le nombre des groupes [R-O(Rj-O)n] portés par Q, la somme r+q est comprise entre 1 et 10, y est un nombre entier compris entre 1 et 3, Q, N et les Rj peuvent former ensemble un ou plusieurs cycles, ce ou ces cycles pouvant en outre contenir un ou plusieurs autres atomes. 2. Béton auto-nivelant selon la revendication 1, caractérisé en ce que R est un groupe méthyle, éthyle ou nonylphénol. 3. Béton auto-nivelant selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que R est majoritairement, voire uniquement l'éthylène, le nombre de motifs d'éthylène correspondant à Rj étant suffisant pour conserver le caractère hydrosoluble ou hydrodispersable des composés (I). 4. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Q comporte de 2 à 6 atomes de carbone, et représente préférentiellement l'éthylène, le cyclo-hexène ou le n-hexène. 5. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que A est le groupe méthylène. 6. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le groupe Rj est le groupe -CH2-PO3H2, éventuellement salifié, le groupe méthyle, ou le groupe -C2H4N(CH2-PO3H2)2, éventuellement salifié. 7. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les sels sont des sels de sodium, de calcium ou de diéthanolamine. 8. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que n est compris entre 1 et 10.000, préférentiellement entre 1 et 500 et encore préférentiellement entre 1 et 250. 9. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la somme r+q est inférieure à 3, et préférentiellement égale à 1. 10. Béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un agent viscosant tel que gomme Xanthane, gomme Welan ou des dérivés cellulosiques, à raison de 0 à 1 kg/m3 en poids environ (extrait sec) de la composition. 11. Procédé de fabrication d'une pièce de construction par injection d'un béton auto-nivelant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans un coffrage (1, 11) , procédé dans lequel on effectue un pompage dudit béton sous forme de coulis au moyen d'au moins un tube plongeur (2, 12) ayant une extrémité d'injection (5, 15) à un niveau inférieur dudit coffrage (1,11). 12. Procédé de fabrication d'une pièce de construction selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit tube plongeur (2) traverse ledit coffrage (1) au niveau inférieur du coffrage (1).