Brevet FR2804951A1 — publié le 20010817

Procédé de traitement d'un granulat de bois ou autre matériau organique fibreux, entrant dans la fabrication d'un composite à base de ciment. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé de traitement d'un granulat de bois ou autre matériau organique fibreux, entrant dans la fabrication d'un composite à base de ciment. Etat de la technique La réalisation d'un composite bois-ciment s'effectue à partir d'un granulat de bois lié par un ciment artificiel du type Portland ou autre. Le granulat de bois est généralement constitué par des particules de dimensions variables, obtenues dans un broyeur à marteau, ou tout autre machine destinée à provoquer l'éclatement et le défibrage du bois. Le pH de la matrice de ciment présente dans le composite, est supérieur à 12, de manière à protéger le bois en évitant toute formation de micro organismes. Les composites bois-ciment connus à ce jour posent néanmoins des problèmes de mise en ceuvre et d'industrialisation. Une première difficulté est basée sur l'incompatibilité chimique de différents composants d'hydrate de carbone avec la phase d'hydratation du ciment. La présence de chaux libre dans le ciment artificiel donne naissance à des substances pouvant retarder ou inhiber la prise du ciment lors de la phase d'hydratation. Une deuxième difficulté est liée à l'état hydrique du granulat de bois. La saturation en eau de ce matériau organique hydrophile s'effectue selon des vitesses et des taux d'absorption directement liés au pH et à la température. II en résulte un risque de déshydratation du ciment pendant la phase de mélange. Pour y remédier, on sature le granulat en eau avant de mélanger le ciment, mais au détriment d'autres inconvénients (mouvements dimensionnels du bois, mollesse du granulat, ralentissement du séchage, etc..). Une troisième difficulté est d'ordre mécanique, étant donné que la résistance de la liaison bois-ciment dépend essentiellement de l'accrochage physique de la pâte de ciment avec les matériaux minéraux. L'expansion du bois pendant le durcissement du ciment peut engendrer un phénomène de fissuration du ciment, qui limite la résistance mécanique du composite. Divers procédés de traitements chimiques ont été proposés pour remédier aux inconvénients précités. Le procédé DURISOL consiste à imprégner le bois avec un liquide à base de silicate de soude, avant l'incorporation du ciment. Le silicate de soude réagit ensuite par coagulation avec la chaux présente dans le ciment. Un tel procédé est efficace pour des bois spécifiques ayant des granulométries prédéterminées. Le procédé AGRESTA propose un mélange de silicate de soude et de chlorure de calcium pour obtenir un précipité permettant l'utilisation différée du granulat dans le temps. Pour des utilisations incorporant des armatures métalliques, il subsiste néanmoins un risque de corrosion électrochimique due à la présence de chlore dans le précipité. Le procédé SILWOOD utilise de la micro-silice issue de la fabrication du silicium. La micro-silice est formée par des particules sphériques de silice ou oxyde de silicium Si02 ayant des diamètres compris entre 0,1 et 1 micron. Les pores du bois présentent des dimensions de l'ordre de 30 à 50 microns pour des résineux, et l'incorporation de micro-silice obstrue les pores, de manière à ralentir l'effet d'absorption du bois. La micro-silice se combine rapidement à la chaux libre présente dans le ciment, et améliore la prise hydraulique en assurant une liaison mécanique supplémentaire entre le ciment et le bois. La mise en oeuvre de ce procédé est néanmoins limitée, à cause du coût élevé de la micro-silice, et des difficultés d'approvisionnement depuis les sites géographiques de production. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à élaborer un procédé de traitement du granulat de bois évitant la formation de microfissures liées au mouvement du bois lors de la fabrication d'un composite bois-ciment. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que de l'oxyde de calcium anhydre ou chaux vive en poudre est incorporée dans le granulat de bois pour combler les pores du matériau, l'hydratation de la chaux vive entraînant une réaction exothermique de réduction du taux d'humidité, suivie d'un renforcement de la dureté du matériau après refroidissement et resserrement des pores lors du passage de la chaux vive à la chaux éteinte. Selon une caractéristique de l'invention, les particules friables de la chaux vive sont introduites dans un broyeur à marteau pendant le défibrage du bois. Une masse de 30 à 60 kg de chaux vive est utilisée par m3 de granulat de bois. Selon une caractéristique de l'invention, la chaux vive est mélangée avec de la silice pour constituer le produit de séchage et de colmatage du granulat de bois. L'invention concerne également un matériau composite à base de ciment et de granulat organique fibreux, traité préalablement par de la chaux vive. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. Dans la fabrication d'un composite bois-ciment, l'eau de gâchage pour hydrater le ciment provoque le phénomène de migration et de ramollissement des particules de bois, et véhicule la chaux CaO libre présente dans le ciment avec des proportions pondérales de l'ordre de 2% à 3%. La rapidité de circulation de l'eau dépend de l'état hydrique du bois, de la chaleur d'hydratation liée aux conditions atmosphériques, et à la réaction exothermique engendrée par cette hydratation. On a néanmoins constaté que les composants chimiques du bois, non hydrolysés par l'eau de gâchage chargée de chaux, n'affectaient pas la prise du ciment, et la qualité du composite. Le granulat de bois doit être le plus sec possible, c'est à dire posséder un degré d'humidité compris de préférence entre 3% à 8%, pour réduire au minimum la reprise de l'eau. Il est nécessaire de créer une interface au moyen d'un traitement préalable du bois, consistant à combler les pores du bois avec un produit chimiquement compatible avec le bois, et capable d'engendrer une double liaison chimique et mécanique avec le ciment. L'oxyde de calcium anhydre ou chaux vive en poudre obtenue par la calcination du calcaire, est le produit minéral idéal pour réaliser le traitement préalable du bois. La chaux vive est disponible sous forme de particules friables, variant entre 50 et 80 microns, lesquelles sont fractionnées dans le broyeur à marteau lors de la phase de défibrage du bois. La chaux vive s'incruste dans le bois, en bouchant totalement les pores. En se combinant avec l'eau du bois, la chaux vive est hydratée avec une réaction exothermique, et augmente de volume avec expansion des particules emprisonnées améliorant l'étanchéité des pores. Le passage de la chaux vive à la chaux éteinte Ca(OH)2 consomme la moitié de son poids en eau, ce qui réduit notablement l'humidité du bois. A titre d'exemple, l'incorporation d'une masse de 30 à 60 kg de chaux vive par m3 de granulat de bois permet de ramener l'humidité de 30% à 5%. A la suite de la réduction d'eau, le granulat de bois sec se resserre en diminuant de volume lors de la phase de refroidissement, et améliore le colmatage et la dureté du bois. La chaux vive est un produit bon marché, et facilement disponible. Le séchage à la chaux vive autorise une bonne conservation du produit, même pour des périodes longues. Le taux d'humidité peut être réduit et maintenu à 3%, ce qui permet diverses applications, notamment des mélanges prêts de granulat de bois et ciment en sacs hermétiquement fermés pour des usages sur des chantiers. La conservation est garantie, car le ciment ne peut être hydraté par le granulat de bois sec. Pour le mode d'emploi par l'utilisateur, la quantité d'eau à ajouter sera définie sur l'emballage. Selon un développement du procédé de traitement, il est possible d'adjoindre de la silice à la chaux vive pour constituer le produit de séchage du granulat de bois. La silice peut provenir avantageusement de la récupération de cendres volantes, notamment issues de la filtration des fumées des centrales thermiques au charbon. II est clair que le procédé de séchage d'un granulat de bois s'applique à d'autres matières organiques servant de charges de renforcement dans un composite à base de ciment, notamment des fibres naturelles comme le raphia, bambou, canne, sisal, coco, etc... Revendications 1. Procédé de traitement d'un granulat de bois ou autre matériau organique fibreux, entrant dans la fabrication d'un composite à base de ciment, caractérisé en ce que de l'oxyde de calcium anhydre ou chaux vive en poudre est incorporée dans le granulat de bois pour combler les pores du matériau, l'hydratation de la chaux vive entraînant une réaction exothermique de réduction du taux d'humidité, suivie d'un renforcement de la dureté du matériau après refroidissement et resserrement des pores lors du passage de la chaux vive à la chaux éteinte. 2. Procédé de traitement d'un granulat selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules friables de la chaux vive sont introduites dans un broyeur à marteau pendant le défibrage du bois, ou autre matériau fibreux. 3. Procédé de traitement d'un granulat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une masse de 30 à 60 kg de chaux vive est utilisée par m3 de granulat de bois. 4. Procédé de traitement d'un granulat selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaux vive est mélangée avec de la silice pour constituer le produit de séchage et de colmatage du granulat de bois. 5. Matériau composite à base de ciment et de granulat organique fibreux, obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Matériau composite-selon la revendication 5, caractérisé en ce que le granulat organique est formé par du bois. 7. Matériau composite selon la revendication 5, caractérisé en ce que le granulat organique est formé par des fibres naturelles, notamment le raphia, bambou, canne, sisal, coco.