Brevet FR2801049A1 — publié le 20010518

La présente invention concerne une composition de béton microgranulaire à base de ciment de laitier permettant de réaliser de façon préfabriquée ou in situ des éléments de construction ayant des performances mécaniques très élevées en ce qui concerne la résistance à la traction par flexion, la compression et l'énergie de fracturation, c'est-à-dire des bétons ayant une résistance finale à la compression d'au moins 120 MPa et une énergie de fracturation de plusieurs milliers de joules par mètre carré. Des compositions de ce type ont été proposées en utilisant du ciment Portland et du sable de quartz. La fabrication du ciment Portland présente l'inconvénient de produire un très grand volume de gaz carbonique en raison de la forte proportion de clinker dans le ciment Portland. En outre, le sable de quartz est partiellement inerte lorsque la composition est mise en oeuvre de sorte que pour obtenir la résistance recherchée du béton après solidification il est nécessaire de prévoir une quantité importante de ciment par rapport à la quantité de sable. Selon l'invention on propose une composition de béton microgranulaire à base d'un ciment de laitier ayant une granulométrie présentant un D50 (c'est-à-dire un passant de criblage de 50 %) compris entre 10 et 30 um, cette composition comportant en outre pour 100 parties en poids (p) de ciment de laitier - 10p à 50p, de préférence 20p à 40 p de micro- éléments à caractère pouzzolanique ou hydraulique, ou un mélange de ceux-ci, ayant un D50 compris entre 4 et 10 um et une dimension maximale des grains au plus égale à 20 um, - 90p à 160p, de préférence 120p à 140p, de sable de laitier ayant un D50 compris entre 100 et 500 um, et une dimension maximale des grains au plus égale à 1500 um et, - 10p à 30p, de préférence 20p, d'eau. Selon une version avantageuse de l'invention, la composition comporte en outre 1 p à 70 p, de préférence 30 p, de fibres ayant un diamètre en majorité compris entre 120 et 250 um et une longueur en majorité comprise entre 3 et 150 mm. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la composition est réalisée à partir d'un ciment de laitier de haut fourneau ou d'un ciment de laitier équivalent ayant un D50 de 15 um. Pour 100 parties en poids (p) de ciment de laitier, la composition préférée comporte 30 p de micro-éléments à caractère pouzzolanique ou hydraulique ayant un D50 de 5um et une dimension maximale des grains de 15 um. Ces micro-éléments peuvent être des micro-cendres résultant de la récupération des fines dans des éléctrofiltres de centrale thermique, des cendres volantes micronisées, des silices d'origine géothermales ou des fumées de silice ou un mélange de ceux- ci, ayant de préférence une dimension maximale de l'ordre de 5 um, et des éléments à caractère hydraulique tels que du microlaitier dont les grains ont de préférence une dimension comprise entre 3 et 15 um. La composition préférée comporte en outre 130 p de sable de laitier à structure vitreuse ou bouletée ayant un D50 de 250 um et une dimension maximale des grains de 600 lim, et 10 p à 30 p de fibres d'acier ayant pour une majorité d'entre elles un diamètre compris entre 120 et 250 um et une longueur moyenne de l'ordre de 6 mm. Lors du malaxage du béton, 10 p à 30 p, de préférence 20 p, d'eau sont ajoutées, une partie de cette eau ayant servi à diluer 2 p de fluidifiant sous forme d'extrait sec tel que par exemple un polynaphtalène sulfonate ou tout autre superplastifiant. Pour tenir compte de la contraction volumétrique des hydrates produits, le béton obtenu peut être pressé pour minimiser la porosité interne et soumis à un traitement thermique accélérant la prise et le durcissement du béton. On notera à ce propos que la composition selon l'invention permet une montée en température plus rapide que les compositions au ciment Portland et au sable de quartz et permet donc de réaliser un décoffrage plus rapide que ces compositions. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier décrit et est susceptible de variantes de réalisation qui apparaîtront à l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que dans le mode de réalisation préféré décrit le ciment de laitier ait été mentionné avec un D50 de 15 um, des propriétés satisfaisantes du béton sont obtenues avec un ciment de laitier comportant un D50 compris entre 10 et 30 pm. De même, sans sortir du cadre de l'invention, les micro-éléments peuvent avoir un D50 compris entre 4 et 10 lim et une dimension maximale des grains allant jusqu'à 20 um. On peut également prévoir une composition comprenant 90 à 160 p de sable de laitier ayant un D50 compris entre 100 et 500 um, de préférence entre 200 et 300 lin, et une dimension maximale des grains allant jusqu'à 1500 um. A ce propos on notera qu'une composition entièrement au laitier présente l'avantage d'avoir une grande résistance à la traction/compression et d'une fragilité relativement faible. Si l'on souhaite encore augmenter la résistance à la traction/compression tout en admettant une légère augmentation de la fragilité on peut ajouter dans la composition 5 p à 15 p d'éléments quartzeux ayant un D50 compris entre 100 et 500 um. Par ailleurs on sait que les fibres ont pour fonction de modifier la distribution du champ des forces aux endroits où l'ouvrage réalisé en béton présente des amorces de fissure. En fonction de la configuration de l'ouvrage et des efforts auxquels celui-ci sera soumis, il sera donc possible de faire varier la nature, la quantité ou les dimensions des fibres utilisées, ou de supprimer totalement celles-ci. Les fibres métalliques mentionnées dans le mode de réalisation préféré peuvent donc être remplacées par des fibres organiques ou minérales et sans sortir du cadre de l'invention on peut prévoir une composition comportant 1 à 70 p de fibres ayant un diamètre en majorité compris entre 120 et 250 um et une longueur en majorité comprise entre 3 et 150 mm, la longueur moyenne de la majorité des fibres étant de préférence comprise entre 5 et 60 mm. Selon une caractéristique de l'invention en relation avec un ouvrage soumis à des contraintes multiples, la composition contient au moins deux groupes de fibres dont la majorité des fibres ont des dimensions moyennes différentes, par exemple un premier groupe de fibres représentant la moitié des fibres contient une majorité de fibres ayant une longueur moyenne de l'ordre de 6 mm, et un second groupe de fibres représentant la moitié des fibres contient une majorité de fibres ayant une longueur moyenne de l'ordre de 15 mm. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas où la composition comprend des fibres, le rapport entre la longueur moyenne de la majorité des fibres et la dimension maximale des grains des micro-éléments est de préférence au moins égal à 15. On pourra également prévoir d'autres adjuvants, la quantité totale d'adjuvants étant de préférence de 1p à 4p (extrait sec). REVENDICATIONS 1. Composition de béton microgranulaire à base d'un ciment de laitier ayant une granulométrie présentant un D50 compris entre 10 et 30 um, caractérisée en ce que cette composition comporte pour 100 parties en poids (p) de ciment de laitier - 10 p à 50 p de micro-éléments à caractère pouzzolanique ou hydraulique, ou un mélange de ceux-ci, ayant un D50 compris entre 4 et 10 um et une dimension maximale des grains au plus égale à 20 um, - 90 p à 160 p de sable de laitier ayant un D50 compris entre 100 et 500 pm, et une dimension maximale des grains au plus égale à 1500 um et, - 10 p à 30 p, de préférence 20 p, d'eau. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre 1 p à 70 p, de préférence 10 p à 30 p, de fibres ayant un diamètre en majorité compris entre 120 et 250 um et une longueur en majorité comprise entre 3 et 150 mm, la longueur moyenne de la majorité des fibres étant de préférence comprise entre 5 et 60 mm. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport entre la longueur moyenne de la majorité des fibres et la dimension maximale des grains des micro-éléments est au moins égal à 15. 4. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle contient au moins deux groupes de fibres dont la majorité des fibres ont des dimensions moyennes différentes. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre 1 p à 4 p (extrait sec) d'adjuvants organique, de préférence un super fluidifiant. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ciment de laitier a un D50 de 15 um. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte 20 p à 40 p, de préférence 30 p, de micro- éléments. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le sable de laitier a un D50 compris entre 200 et 300 um, de préférence 250 um et une dimension maximale des grains au plus égale à 1500 um, de préférence au plus égale à 600 um. 9. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte entre 120 p et 140 p, de préférence 130p de sable de laitier. 10. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte en outre 5 p à 15 p d'éléments quartzeux ayant un D50 compris entre 100 et 500 gm.