Brevet FR2837819A1 — publié le 20031003

revendications 1 à 6. L'invention concerne l'amélioration des qualités des bétons de fibres organiques dits à très hautes performances (résistances à la compression, traction et flexion), qui ont des performances supérieures à celles des bétons fibrés classiques du fait de la présence en très fortes quantités de fines réactives (ciment et additions pouzzolaniques) couplées à une très faible teneur en eau, par exemple un rapport " quantité d'eau sur quantité de liant équivalent " de l'ordre de 0,2-0,3. Cette particularité des bétons de fibres ultra hautes performances peut entraîner une fissurabilité de ces bétons dans les heures qui suivent le coulage, suite à différents types de retraits: pour des pièces planes coulées à l' horizontal, ce retrait n'est pas gênant car il peut se faire librement, le panneau plan pouvant se rétracter librement sans développement de contraintes de traction nées d'un retrait, mais il n'en est plus de même des éléments non plans, tels que des panneaux à courture simple ou double, ou des éléments de forme complexe tels que des cabines de douche, bacs, etc. On constate l' apparition de micro-fissures très désagréables dun point de vue esthétique sur des éléments soumis soit à la pluie, soit à l'humidité d'une salle d'eau. En effet, par un phénomène de capillarité, les fissures pompent l'eau superficielle et, lors du séchage de l'élément, l'eau pompée qui s'évapore plus lentement, fait apparaître, par différence de teinte, le fantôme des micro- fissures. Le retrait constaté provient de deux phénomènes qui se conjuguent: - retrait dit endogène qui est un retrait d'auto- dessication augmentant fortement lorsque le rapport " quantité d'eau/quantité de liant " diminue, ce qui est le cas de ces bétons de fibres, et que la quantité de fines augmente. Ce retrait est dû à la contraction de la pâte: le volume des hydrates formés est plus petit que les volumes initiaux de ciment non hydraté et d'eau. La contraction importante, qui peut atteindre 18% engendre des vides gazeux dans la pâte de ciment, avec création de ménisques et de traction capillaires internes, comme dans le phénomène classique de dessication par départ de l'eau vers l'extérieur. Pendant la prise, ce phénomène peut déclencher des retraits importants pouvant dépasser les 0,5% soit 5mm pour une longueur de 1 mètre. - retrait dit de tassement pour les éléments coulés verticalement, il s'agit d'un tassement pour des éléments de la phase solide du fait d'une distribution granulaire discontinue entre les éléments solides; en effet, les graoulats habituellement utilisés pour ces bétons ont un fuseau granulaire variant: - de 1/100 à 1/10 m pour les additions très réactives qui sont les fumées de silice ou les métakaolins, - de 2 à 40 m pour les ciments défloculés du fait de l'utilisation de superplastifiants très puissants, - de 80 um à quelques millimètres pour les sables. De ce fait, un tassement des particules les plus fines se produit entre les particules les plus grosses, soit des tassements qui peuvent atteindre 2 à 3 cm pour une hauteur de 2m. L' invention a notamment pour but de réduire ces phénomènes de tassement. A cette fin, selon l' invention, on met en oeuvre une composition durcissable, qui comprend essentiellement du ciment, éventuellement un autre liant, du sable, éventuellement du quartz, des fibres organiques, des fumées de silice ou métakaolin ou équivalent du point de vue de la finesse, des adjuvants, et de l'eau en sorte que le rapport quantité d'eau sur quantité de ciment et autre liant soit de l'ordre de 0,2-0,3, caractérisée en ce que les adjuvants comprennent: des composants (A) choisis pour que la résistance en traction du béton augmente plus vite que les contraintes de traction en cours de prise, - des composants (B) choisis pour diminuer le module élastique du béton en cours de prise, en tant que de besoin pour rétablir une granulométrie plus continue sans palier, des composants (C) choisis pour créer dans le béton des microbulles d' air de diamètre varié et stable. Eventuellement, les composants (B) tiennent lieu de composants (C) ou complètent les composants (C) pour fournir la granulométrie continue souhaitée. Typiquement, une composition selon l' invention est une formulation classique de béton de fibres, caractérisée en ce qu'elle comprend pour lm3 de béton durci, 20 à 60 kg de composants (A), 5 à 20 kg de composants (B) et O à 2 kg de composants (C). Le développement rapide de la résistance en traction du béton en cours de durcissement se fait en couplant (A) un superplastifiant, non retardateur de prise, à un accélérateur de prise efficace. De préférence le superplastifiant est choisi parmi ceux issus de la nouvelle génération chimique à base d'éther polycarboxylique modifiée permettant de très forte réduction d'eau sans provoquer d'effet retardateur de prise. Liaccélérateur de prise pourra être choisi dans la gamme des accélérateurs chlorés particulièrement efficaces. Le coulage " superplastifiant/accélérateur de prise " entraîne le durcissement rapide du béton frais, limitant ainsi le phénomène de retrait de tassement en première phase puis, par suite de l'accélération du phénomène de durcissement du béton, augmentant très rapidement la résistance mécanique en traction du béton de façon que celle-ci soit supérieure aux tractions engendrées par le phénomène de retrait gêné. La réduction du module d'élasticité permettant de réduire l es contraintes de tract ion qui se développent suite aux retraits, se fait par aj out dans le béton frais de produits particuliers (B) à l'état liquide, tels que: des résines acryliques, vinyliques ou à base de strydène-butadiène, en émulsion avec globules de quelques microns de diamètre, résines qui ont pour effet de réduire la fissurabilité en diminuant le module d'élasticité du fait de l'enrobage des grains de ciment au début du gâchage par les micelles de la résine émuleionnée. Ces produits peuvent entraîner pendant le malaxage du béton frais, des micro-bulles d' air comme le font les entraîneurs d' air ci- après. - des sels d'acides gras, tels que des stéarates ou des oléates; ces produits ont l'avantage en plus de la réduction du module d'élasticité, d' entraîner de l' air occlus sous forme de micro-bulles dans le béton, réduisant ainsi le tassement du béton frais; ils permettent également de réduire l' absorption de l'eau superficielle ce qui présente un avantage esthétique avec de l'eau perlant sur la peau du béton, ce qui entraîne moins de salissures dans le temps. Si les composants (B) ne sont pas suffisants pour rétablir la continuité de granulométrie recherchée entre les différentes fines composant le béton, on ajoute un adjuvant (C) entraîneur d' air qui, du fait d'une très bonne compatibilité " formulation du béton/entraîneur d' air " va multiplier des micro-bulles d' air dans le béton: en effet il est connu que plus le béton a un rapport " quantité d'eau sur quantité de liant " faible et plus les micro- bulles sont de faible diamètre, ce que l'on recherche; ainsi du fait de la synergie entre les entraîneurs d' air et la formulation du béton on obtient des micro-bulles stables dans le béton qui viennent compléter la granulométrie des granulats et fines. De plus, ces micro-bulles viennent améliorer la mise en _uvre du béton en augmentant la fluidité de celui-ci. Les composants (C) sont par exemple des agents surfactants à base d'abiétates alcalins, des savons alcalins d'acides gras ou des sels équivalents. En outre, selon une autre particularité facultative de l' invention mais qui se combine de préférence aux caractéristiques précédentes, on met en compression le béton frais pendant la prise, ce qui contribue à réduire fortement la fissuration de tassement. I! La mise en compression peut se faire à l' aide de ressorts ou de vérins, lorsque l'élément vient d'être coulé, par l'intermédiaire de profilés mis à l' interface du béton frais, des éléments comprimant et des joues latérales coffrantes. EXEMPLE La composition indiquée ci-après, conforme à l' invention, est donnée pour lm3 de béton durci. - Ciment CEM I à CEM V: 500 à 900 kg selon la résistance recherchée. - Fumées de silice ou métakaolin ou équivalent granulométrique: 50 à 200 kg. - Sable fin et quartz de granulométrie 40-5000 microns: 1700 à 950 kg. - Fibres organiques PVA (polyvinylacrylique) ou mélange de fibres PVA et de fibres de polypropylène: 10 à 45 kg. - Superplastifiant à base d'éther polycarboxylique: 10 à kg. - Accélérateur de prise: 10 à 30 kg. - Stéarates ou équivalent ou styrène butadiène ou équivalent: 5 à 20 kg. - Entraîneur d' air (agent surfactant à base d' abiétates alcalins, savons alcalins d'acides gras ou sels équivalents): O à 2 kg. - Eau d'ajout: 150 à 190 kg (en sorte que le rapport quantité d'eau sur quantité de ciment soit de l'ordre de 0,2-0,3). L' invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation et s'applique à tout béton de fibres organiques. L' invention concerne également tout élément fabriqué par moulage ou coulage d'une composition selon l' invention, éventuellement avec mise en compression du béton pendant la prise. REVENDICATIONS 1. Composition durcissable pour fabriquer des éléments non plans en béton de fibres, qul comprend essentiellement du ciment, éventuellement un autre liant, du sable, éventuellement du quartz, des fibres organiques, des fumées de silice ou métakaolin ou équivalent, des adjuvants, et de l'eau en sorte que le rapport quantité d'eau sur quantité de ciment et autre liant éventuel soit de l'ordre de 0,2 0,3, caractérisée en ce que les adjuvants comprennent: - des composants (A) choisis pour que la résistance en traction du béton augmente plus vite que les contraintes de traction en cours de prise, des composants (B) choisis pour diminuer le module élastique du béton en cours de prise, - en tant que de besoin pour rétablir une granulométrie plus continue sans palier des composants (C) choisis pour créer dans le béton des micro-bulles d' air de diamètre varié et stable. 2. Composition selon la revendication 1 et qui comprend pour lm3 de béton durci, 20 à 60 kg de composants (A), 5 à kg de composants (B) et 0-2kg de composants (C). 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les composants (A) comprennent un superplastifiant non retardateur de prise associé à un accélérateur de prise. 4. Composition selon la revendication 3, dans laquelle on utilise un superplastifiant à base d'éther polycarboxylique. 5. Composition selon la revendication 3 ou 4, dans _ laquelle on utilise un accélérateur de prise éventuellement chloré. 6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle les composants (B) comprennent des résines acryliques, vinyliques ou à base de styrydène-butadiène, en émuleion avec globules de quelques microns de diamètre. 7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle les composants (B) comprennent des sels d'acides gras tels que des stéarates ou des oléates. _ Composition selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les adjuvants (C) comprennent des agents surfactants à base d'abiétates alcalins, des savons alcalins d'acides gras ou sels équivalents. _ Composition selon l'une des revendications 1 à 8 et qui comprend, pour lm3de béton durci: - ciment: 500 à 900 kg - fumées de silice, métakaolin ou équivalent granulométrique: 50 à 200 kg - sable fin et quartz: 1700 à 950 kg fibres organiques: 10 à 45 kg - adjuvants (A): 20-60 kg adjuvants (B): 5-20 kg adjuvants (C): 0-2 kg - eau d'ajout: 150190 kg 10. Procédé pour la fabrication d'éléments non plans en béton, dans lequel on coule dans un moule ou coffrage, une composition selon l'une des revendications 1 à 9, et dans lequel on met en compression le béton frais pendant la prise. 11. Les éléments en béton fabriqués par moulage ou coulage d'une composition selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou par la mise en _uvre d'un procédé selon la revendication 10.