Brevet FR2831162A1 — publié le 20030425

La présente invention est du domaine des techniques du bâtiment et plus généralement de celui des constructions et elle a pour objet une composition d'un béton aux performances phoniques et thermiques améliorées destiné à entrer dans la constitution du gros oeuvre ainsi, que des éléments préfabriqués à partir d'un tel béton. On a cherché depuis longtemps à améliorer les performances du béton résultant du mélange, dit mortier avant le durcissement, de ciment, de sable et d'eau, en incorporant à ces composants de base des adjuvants ou améliorants divers dont les propriétés propres sont transférées au béton. On se reportera, pour connaître de façon plus détaillée cet art antérieur, par exemple aux publications suivantes : FR-1 259 487 (COUPIN, HERTZBERG) qui décrit un matériau composite pour chape d'isolation phonique, comportant du ciment portland, de la poudrette de caoutchouc et une émulsion d'un polymère ; NL-69 02 138 (BASF) qui divulgue une composition pour revêtement de sol comprenant du ciment portland, une dispersion de résine acrylique-styrène, de la farine de caoutchouc, du granulat de caoutchouc et de la fibre de caoutchouc ; FR-E-50 140 (KERAM CHEMIE) qui divulgue l'utilisation de dispersions de styrène-butadiène dans les compositions de ciment et de caoutchouc pour la confection de chapes, et FR-2 437 478 (BOULENGER) qui donne la constitution d'une chape d'isolation phonique destinée à être placée au dessous d'un carrelage, constituée d'un mélange d'une émulsion d'un polymère carboxylé et d'un constituant solide comprenant du ciment et des grains et fibres de caoutchouc. On notera que toutes les références sus visées font état de compositions mettant en oeuvre une émulsion de polymère ou une émulsion polymérisable, qu'elles visent également toutes l'élaboration de chapes, c'est à dire d'éléments de finition des bâtiments, desquels il n'est pas spécialement requis une résistance particulière mais plutôt une aptitude à la liaison entre une dalle de béton sous-jacente et un carrelage ou autre revêtement de sol, ainsi qu'une relative souplesse apte à absorber les chocs. Le but de la présente invention est de proposer un béton, à performances d'isolation phonique et thermique améliorées, qui puisse être utilisé pour constituer des éléments non porteurs de structure des bâtiments, soit que le béton soit coulé in situ dans des coffrages, soit qu'il soit coulé dans des moules pour former des éléments préfabriqués. La mise en oeuvre par préfabrication est particulièrement visée par l'invention, sans que soit pour autant exclus les autres modes de mise en oeuvre. Par éléments de structure non porteurs on entend notamment aussi bien les éléments horizontaux que verticaux, tels que murs extérieurs non porteurs, hourdis, cloisons, parpaings. On notera cependant que l'invention trouve aussi une application dans des éléments du bâtiment qui ne sont pas à proprement parler des éléments de structure, tels que panneaux de bardage et crépis. Dans ces derniers cas ce sont les seules propriétés d'isolation qui apportent un intérêt à l'utilisation du béton de l'invention. L'invention a ainsi pour premier objet une règle générale de constitution d'un béton ; elle a pour second objet un mélange de granulats de caoutchouc, ci-après"poudrette", et de ciment ; elle a pour troisième objet un mélange de poudrette traitée et composée pour entrer dans la composition d'un béton conforme à l'invention ; elle a enfin pour objet un élément de structure préfabriqué donné à titre d'exemple d'une application de l'invention à la préfabrication. On notera que, dans les règles qui suivent, le ciment et la poudrette sont les constituants "approvisionnés" ou encore ensachés ou techniques, tandis que le sable, qui est de préférence du sable de carrière, et l'eau sont généralement trouvés sur place. Selon la présente invention, dans son premier objet, un béton à performances d'isolation phonique et thermique améliorées est formé par le mélange, en proportions pondérales données par rapport à tous les constituants du mélange : a) de granulats de caoutchouc, ou poudrette, d'une granulométrie comprise entre 0 et 6 mm, dans une proportion comprise entre 12 et 50% ; on trouvera avantage à une certaine hétérogénéité de la poudrette, dans les limites sus indiquées. b) de ciment portland de variété CPA ou CPJ, dans une proportion comprise entre 12 et 27% c) de sable dans une proportion comprise entre 20 et 80%, et d) d'eau dans une proportion comprise entre 6 et 15%. On notera que ces quatre composants présents - dans les plages de proportions indiquées suffisent à conférer au béton les perfor- mances recherchées, mais que le mélange n'est pas exclusif de l'adjonction d'adjuvants ou autres améliorants, connus ou non à ce jour. Le tableau suivant donne des compositions confor- mes à l'invention ayant donné de bonnes performances d'isolation, obtenues à partir de granulats de déchets industriels de caoutchouc. TABLEAU l Composition Proportions Poids (Kg) % poids I II III IV V B25 % I % II % III % IV % V B25 Poudrette 133 330 385 440 451 0 8,42 22,97 25,68 31,55 38,42 0,00 Ciment 200 300 300 300 300 300 12,66 19, 81 23, 34 24, 59 26, 20 12,51 Sable 1157 500 375 250 225 1130 73, 23 45, 32 38,91 30,73 21,83 47,10 Gravier 0 0 0 0 0 770 0,00 0,00 0, 00 0, 00 0,00 32, 10 Eau 150 150 150 150, 150 199 5,70 11, 86 12, 06 13, 11 13, 53 8, 30 Masse totale 1580 1262 1265 1220 1145 2399 TABLEAU II Performances d'isolation phonique (transmission du son %) essais sur des échantillons de 6 cm d'épaisseur décibels émis 0 20 80 100 120 150 Courbes décibels transmis B25 0 7,5 30 37. 5 45 56 (a) " poudrette40 % vol 0 0 0 0 7,3 9, 1 (b) "poudrette80% vol0000 4,8 6,0 (b) 11 laine de roche 20 mm 0 0 8 13 16 19 (d) Dans le tableau II ci-dessus, le mélange "poudrette 40% en volume", correspond au mélange Il du tableau I, et"poudrette 80%"corres- pond au mélange V, on remarque les excellentes performances comparées à celle de la laine de roche. Toujours selon l'invention et dans son second objet, un mélange de ciment CPA ou CPJ et de poudrette, prêt à l'emploi pour constituer un béton tel que sus visé, comporte une proportion de poudrette comprise entre 12 et 50% de la masse ou 22 et 82% du volume du mélange Toujours selon l'invention et dans son troisième objet une poudrette destinée à entrer les compositions de béton sus visées est obtenue par broyage ou déchiquetage d'un caoutchouc avantageusement récupéré sur des pneumatiques usagés, mais ayant, de préférence, subi, au moins en partie, un traitement particulier dit"d'expansion". Le traitement particulier sus visé, relevant de l'invention, consiste soit en un martèlement de la poudrette, de préférence opéré dans un dispositif à marteaux et enclume, soit en un écrasement entre des rouleaux, entre lesquels marteaux ou rouleaux, défilent les granulats de poudrette avant d'être ensachés. Les Inventeurs ont pu constater que ce traitement entraînait, et le traitement doit être suffisamment intense et puissant pour que ce phénomène se produise, d'une part la formation d'une ou plusieurs cavités au centre des granulats et d'autre part un dilacération de la surface des granulats qui devient en quelque sorte fibreuse ou poreuse. Dès lors, d'une part l'air emprisonné dans les cavités centrales semble augmenter l'isolation phonique et thermique, tandis que la surface des granulats présente un meilleure adhérence avec le mélange sable/ciment. Globalement les performances d'isolation et la résistance sont sensiblement augmentées par rapport aux mêmes quantités de poudrette non traitée. Il a semblé aux Inventeurs, que cette amélioration serait due à un effet électrostatique (électrisation ou polarisation électrostatique des granulats lors des traitements d'expansion) qui persiste lors du mélange avec le ciment, le sable et l'eau. La présente invention sera mieux comprise et des détails ou aspects complémentaire apparaîtront à la description qui va entre être faite en relation avec les dessins des planches annexées, dans lesquelles : la fig. 1 est une illustration schématique d'un granulat de poudrette provenant du broyage d'un caoutchouc industriel, avant traitement ; la fig. 2 est un illustration analogue d'un granulat de poudrette provenant du broyage du caoutchouc récupéré sur un pneu usagé avant traitement ; La fig. 3 est un illustration analogue du granulat de la fig. 2 après traitement ; la fig. 4 est une illustration en coupe du granulat traité de la fig. 3 ; la fig. 5 est un schéma d'un dispositif de traitement par martèlement ; la fig. 6 est un schéma d'un dispositif de traitement par écrasement ; la fig. 7 est une coupe schématique d'une dalle préfabriquée avec un béton relevant de l'invention, dalle dont la conformation en exploite au mieux les performances ; la fig. 8 est un diagramme des performance d'isolation phoniques réalisé à partir des données du Tableau II. Sur la fig. 1 un granulat de poudrette, tel qu'il peut être observé à la binoculaire à grossissement vingt, provenant du broyage d'un caoutchouc industriel, par exemple chutes de découpe de bandes, avant traitement, est remarquable, par son aspect relativement lisse, compact et homogène, en dépit de certains reliefs anguleux. Sur la fig. 2, un granulat provenant du broyage de pneumatiques usagés, est moins lisse que celui de la figure précédente, les reliefs sont plus nombreux ; les performances mécaniques du béton élaboré avec des granulats de cette provenance sont très nettement améliorées par rapport à celles obtenues avec le granulat provenant du caoutchouc industriel. Sur la fig. 3 un granulat du type de celui de la figure précédente, a été expansé par martèlement ; il est plus volumineux, sa surface a pris un aspect fibreux et il est devenu plus mou ; ses performances sont supérieures dans tous les domaines. Sur la coupe de la fig. 4 d'un granulat de même type, on remarque d'une part des cavités 2 et 3 voisines du centre du granulat 1, et l'aspect alvéolaire ouvert 4 de la surface. Sur la fig. 5, un dispositif de martèlement est principalement constitué d'un enclume 5 en pente et d'une pluralité de marteaux tels que 6 ; la poudrette en provenance d'une trémie 7 descend le long de l'enclume en subissant le martèlement, pour être finalement recueillie sur un tapis 8 qui l'entraîne vers un dispositif d'ensachage. Sur la fig. 6 un dispositif d'écrasement est constitué d'une pluralité de paires 11 de rouleaux parallèles tels que 12 faiblement espacés (de 1 à 5/1 dème de millimètres), les paires étant par exemple au nombre de trois, superposées dans un couloir vertical 13. Sur la fig. 7 une dalle est constituée d'éléments préfabriqués tels que poutrelles précontraintes 15 et hourdis 16 ; les hourdis sont remarquables par leur forme tabulaire dont le piétement latéral 17 épouse étroitement la les oreilles de la poutrelle pour lui appliquer, sous contrainte, un léger pincement ; outre l'avantage de l'absorption des chocs reçus au droit de la poutrelle, est procuré celui de la protection de la poutrelle au regard du feu ; la face inférieure 18 des piétements autorise le vissage d'éléments de finition tels que plafond suspendu, tandis que la voûte (partie creuse 19 en face inférieure) permet le passage de gaines technique et offre un complément d'absorption acoustique. Sur le diagramme de la fig. 8, on peut constater la remarquable performance d'isolation phonique des mélanges Il (courbe (b) 40% de poudrette) et 1 (courbe (c) 80% de poudrette). en comparaison des courbes (a) : béton traditionnel et (d) : laine de roche. REVENDICATIONS 1.-Composition destinée à constituer un béton aux performances phoniques et thermiques améliorées destiné à entrer dans la constitution du gros oeuvre des bâtiments ainsi que dans celle d'éléments préfabriqués, caractérisée : en ce qu'elle comprend, en proportions pondérales : a) des granulats de caoutchouc ou poudrette d'une granulométrie comprise entre 0 et 6 mm, dans une proportion comprise entre 12 et 50% de la masse (ou 22 et 82% du volume), - du ciment portland dit aussi CPA ou CPJ, dans une proportion comprise entre 12 et 27%, - du sable dans une proportion comprise entre 20 et 80%, et - de l'eau dans une proportion comprise entre 6 et 15%. 2.-Composition selon la revendication 1, caractérisée : en ce que le sable est du sable de carrière ; 3. - Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractéri- sée : en ce que le ciment et la poudrette de caoutchouc sont mélangés ensemble prêts à l'emploi avec une proportion de poudrette comprise entre 12 et 50% de la masse ou 22 et 82% du volume du mélange ; 4.-Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractéri- sée : en ce que la poudrette de caoutchouc a subi un traitement dit d'expansion par martèlement ou par écrasement ayant conféré aux granulats d'une part une ou plusieurs cavités centrales et d'autre part une dilacé- ration de leur surface ; 5.-Hourdis préfabriqués en un béton conforme à l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée : par sa forme tabulaire dont le piétement latéral (17) épouse étroitement une oreille de la poutrelle pour lui appliquer, sous contrainte, un léger pincement, et par des faces inférieures (18) du piétement autori- sant le vissage d'éléments de finition.