Brevet FR2851583A1 — publié le 20040827

L'invention est du domaine des revêtements de sol spécialement adaptés aux terrains de jeux ou de sports situés en extérieur. Elle a pour objet un tel revêtement de sol et son procédé de réalisation sur site. On connaît des terrains de sport du type dit " en 5 terre battue ", pour la pratique du tennis ou analogue, qui comporte une couche de surface superposée à une couche inférieure de drainage, cette dernière étant par exemple constituée d'un granulat de roche ou analogue. Accessoirement, et pour conférer un aspect esthétique susceptible d'être souhaité par des utilisateurs, la couche de surface est recouverte d'une couche d'aspect, telle que 10 principalement réalisée à partir de brique pillée, sur laquelle est déposé un marquage. Par ailleurs, on connaît des matériaux de construction réalisés à partir d'un mélange d'une charge avec un liant cohésif des particules de la charge entre elles. Par exemple, on connaît depuis l'antiquité 15 l'utilisation d'un mortier composé d'une charge constituée d'un sable de roche volcanique, pouzzolane notamment, et d'un liant à base de chaux. A partir de cette technique, il a été proposé plus récemment, notamment par le document EP0334229 (OTTO), des terrains de sport du type dit " en terre battue " dont la couche de surface est réalisée à partir 20 d'une charge constituée d'un sable de roche dure et d'un liant composé d'une poudre fine de pouzzolane et de chaux. On notera à ce stade de la description, qu'il est recherché de réduire la quantité de chaux, dont la stabilité durable est incertaine en raison de l'exposition du terrain de sport à un environnement hostile, c'est-à25 dire soumis aux intempéries, et de doter le liant des qualités hydrophiles nécessaires à la mise en oeuvre de sa réaction. Plus particulièrement, il apparaît nécessaire, lorsque le terrain de sport est exposé à la chaleur, d'hydrater régulièrement la couche de surface pour la maintenir en cohésion, son assèchement tendant à 30 provoquer une rupture inopportune des liaisons des particules de la charge entre elles, avec pour effet un délitement de la couche de surface. On relèvera par ailleurs, que les utilisateurs de tels terrains de sport sont favorables à cette hydratation non seulement pour leur confort au regard de la fraîcheur, mais aussi pour maintenir constantes des caractéristiques physiques du terrain de sport telles des qualités de rebond et de glissance notamment. Inversement, le caractère hydrophile de la pouzzolane provoque une altération de l'homogénéité de la 5 couche de surface en période de gel. En effet, lorsque la couche de surface se gorge d'eau, les phases successives et répétées de gel et de dégel tendent à rompre la cohésion entre elles des particules de la charge, ce qui rend le terrain de sport inutilisable et nécessite des opérations de réfection au moins partielle sinon totale. Il en ressort un antagonisme entre, d'une part les qualités hydrophiles recherchées de la couche de surface pour provoquer la réactivité du liant nécessaire à sa réalisation sur site, et de maintien durable de la cohésion entre elles des particules de la charge, et d'autre part les inconvénients résultant des effets délétères dus aux qualités hydrophiles de la couche de 15 surface, qui tendent, lorsqu'elle est soumise à des conditions atmosphériques difficiles, à provoquer sa détérioration. Le but de la présente invention est de proposer un revêtement de sol pour un terrain de sport, tel que du type dit " en terre battue " comprenant une couche de drainage et une couche de surface constituée d'un 20 mélange d'une charge et d'un liant, dont la structure apporte une solution aux problèmes posés par l'antagonisme susvisé, notamment en étant suffisamment hydrophile pour permettre une réalisation et un maintien durable en cohésion de la couche de surface en phase humide, sans pour autant que ce caractère hydrophile soit une source d'effets délétères du terrain de sport lorsqu'il est 25 soumis à des conditions atmosphériques difficiles et répétées. La démarche inventive de la présente invention a consisté dans sa globalité à utiliser une charge de matériau hydrophile, plus particulièrement de matériau poreux d'origine volcanique, pouzzolane notamment, et à utiliser pour le liant un mélange d'un activateur, tel que la chaux, avec une 30 poudre " à effet de prise pouzzolanique " constituée de cendres de matériaux d'origine fossile, provenant notamment d'un traitement thermique de déchets industriels et/ou ménagers. La surface d'échange offerte par une telle poudre permet de substituer à une quantité non négligeable d'activateur, une quantité en correspondance de cendres, sans porter atteinte au maintien durable de la cohésion de la charge, nonobstant un environnement hostile, et sans modifier les qualités intrinsèques de la couche de surface, au regard de son utilisation en tant que terrain de sport. Un revêtement de sol extérieur réalisé sur site de la présente invention, pour un terrain de sport, de jeux, ou analogue, comprend une couche inférieure de drainage et une couche de surface associant une charge et un liant composé d'un activateur et d'une poudre à effet de prise 10 pouzzolanique. Un tel revêtement de sol est principalement reconnaissable en ce que la charge de la couche de surface est un matériau hydrophile tandis que la poudre à effet de prise pouzzolanique est principalement constituée de cendres de matériaux d'origine fossile, Ces dispositions sont telles que l'humidité nécessaire à la réaction du liant peut être retenue puis restituée progressivement par la charge hydrophile, et que la qualité et la fiabilité de cette réaction sont favorisées par les cendres d'origine fossile dont la surface d'échange est optimale pour une grosseur donnée. Le matériau hydrophile est avantageusement un sable de roche volcanique poreuse, telle que de la pouzzolane. Les cendres de matériaux d'origine fossile sont avantageusement des résidus de procédé industriel thermique de traitement de déchets (RPT). Les résidus de procédé industriel thermique de traitement de déchets sont avantageusement principalement issus de la combustion de matériaux fossiles par un procédé dit " à lit fluidisé circulant " à basse température de l'ordre inférieure à 10000C et à combustion lente, qui permet de réduire le rejet de gaz à effet de serre dans l'atmosphère tels que des 30 monoxydes de carbone, des dioxydes de carbone ou des oxydes d'azote. Les cendres obtenues sont susceptibles d'être produites à partir de combustibles à faible pouvoir calorifique, par exemple des terrils. De telles cendres ont notamment une composition essentiellement silicoalumineuse qui concoure à l'obtention de bonnes caractéristiques mécaniques à la couche de surface après durcissement. Ces cendres d'une finesse élevée de l'ordre de 10 000 cm2/g, permettent de remplir 5 les interstices de la charge dans laquelle elles sont incorporées, pour obtenir une importante surface de contact avec la charge afin de favoriser le développement de ponts pouzzolaniques. D'autres résidus sont éventuellement adjoints aux cendres de matériaux d'origine fossile, tels que des matériaux fins réactifs de 10 nature siliceuse, silico-alumineuse ou silico-calcaire issus de sous-produits de l'industrie. Ces résidus complémentaires peuvent être des boues industrielles, des cendres diverses, des laitiers ou bien encore des déchets industriels banals. Compte tenu du fort pouvoir absorbant des cendres utilisées, un dosage plus important en cendres dans le mélange de la 15 charge et du liant peut s'avérer intéressant lors de la stabilisation d'une charge fortement imbibée d'eau. Avantageusement, l'apport de cendres représente entre 2% et 15% de la masse de la charge. L'activateur utilisé pour développer une réaction 20 avec les cendres est choisi seul ou en combinaison parmi les produits suivants: chaux vive ou éteinte, métaux alcalins, en particulier hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium, d'aluminium ou de ciment. Ces produits peuvent provenir de déchets fournis par l'industrie lourde. L'incorporation de l'activateur permet d'élever le 25 pH du mélange de la charge et du liant en dissolvant les éléments siliceux et alumineux compris dans les cendres d'origine fossile. La dissolution de ces éléments réactifs favorise l'obtention de performances mécaniques élevées du mélange de la charge et du liant. Avantageusement, l'activateur est de la chaux car, 30 outre son faible prix de revient, la chaux permet l'élévation du pH jusqu'à une valeur de 12,7. L'incorporation de métaux alcalins tels que la soude caustique ou la potasse permet d'augmenter encore la valeur du pH. s La proportion de l'activateur incorporée dans la composition dépend de la concentration de l'activateur et du potentiel de réactivité de la charge à traiter. Avantageusement, l'apport de l'activateur représente entre 0,5% et 5% de la masse de la charge et plus particulièrement entre 1% et 2%. Lorsque les concentrations d'équilibre en ions silicates et aluminates sont atteintes dans le mélange de charge et de liant, les sels dissous précipitent et forment des cristaux ou des gels de silicates et aluminates de calcium hydratés. Un régulateur de prise peut être incorporé au liant 10 pour ralentir ou accélérer la prise et le durcissement du mélange de la charge et du liant. Le régulateur est avantageusement constitué par un sulfate de calcium tel que le gypse. D'autres constituants tels que du chlorure de calcium, du chlorure de sodium, du carbonate de calcium peuvent également être employés, soit en complément du gypse ou en remplacement de celui-ci. Le régulateur de prise est utilisé dans la majorité des cas pour ralentir la formation de ponts pouzzolaniques de manière à permettre la préparation et la dépose de la couche de surface avant qu'intervienne son durcissement. L'incorporation de ce régulateur de prise permet ainsi de retravailler le mélange de charge et de liant après sa dépose sur la 20 couche de drainage et lui confère ainsi un caractère d'auto-réparation. La proportion de régulateur qu'il peut être utile d'incorporer au mélange de charge et de liant est comprise entre 0,05% et 1% de la masse de la charge. Le mélange de la charge et du liant de l'invention 25 permet ainsi de valoriser des matériaux considérés jusqu'alors comme des déchets ou des résidus. La fabrication du mélange de charge et de liant peut être réalisée, en particulier, suivant les deux procédés suivants. Selon un premier procédé et dans un premier 30 temps, le liant est assemblé industriellement sous une forme pulvérulente. Ses constituants, résidus de procédé industriel thermique de traitement de déchets, activateurs et éventuellement régulateurs de prise, sont à cet effet, déshydratés, mélangés et conditionnés, par exemple en sac ou dans une citerne à ciment. Dans un second temps, le liant est incorporé à la charge, par exemple par une opération de malaxage dans une centrale routière. Le liant est alors activé par hydratation, puis le mélange de la charge et du liant est épandu puis compacté. 5 Dans une variante de fabrication, le liant peut être épandu sur la charge en place puis le mélange de la charge et du liant est malaxé, par exemple par un engin de type rotavator. L'activation du liant se faisant par hydratation. Ce premier procédé convient pour des chantiers courants. Selon un second procédé, convenant pour des 10 chantiers de plus grande importance, les constituants du liant peuvent pour des raisons économiques, être mélangés sur le site de fabrication du mélange de la charge et du liant. On peut ainsi faire l'économie de l'étape de déshydratation évoquée dans le premier procédé. L'incorporation du liant à la charge est réalisée de la même manière que selon le premier procédé. Par ailleurs, et selon une forme avantageuse du conditionnement des produits nécessaires à la réalisation de la couche de surface, le mélange de charge et de liant est avantageusement conditionné dans un sac " prêt à l'emploi ". Ce conditionnement est effectué après une phase préalable de séchage de la charge. En revenant à la couche inférieure de drainage, cette dernière est par exemple constituée de mâchefer, de schiste ou de pouzzolane. Selon les cas d'utilisation à la réfection totale ou partielle d'un terrain de sport existant ou à la réalisation d'un terrain de sport sur 25 un sol non préalablement préparé, le schiste est du schiste du type 20/40, du type 6/10 et du type 4/10. Le revêtement de sol de l'invention est susceptible de comporter le cas échéant une couche d'aspect principalement constituée de brique pillée, qui est superposée à la couche de surface, et un marquage. A titre indicatif, il est utilisé pour la couche d'aspect une quantité de l'ordre de 2 tonnes de brique pillée par terrain de tennis de dimension courante. On notera aussi que le marquage est par exemple constitué par des lignes de jeux en peinture blanche déposées sur une souscouche en huile de lin. Selon un procédé préféré de réalisation d'un 5 revêtement de sol de la présente invention, ce procédé comporte au moins les étapes consistant à: - préparer le sol, - mélanger la charge et le liant dans une proportion de l'ordre comprise entre 5 et 12% de liant en poids, et humidifier ce mélange pour atteindre 95% 10 d'humidité, - mettre en place la couche de surface à partir du mélange réalisé de charge et de liant sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 5 cm et 10 cm, - compacter la couche de surface par au moins un passage d'engins lourds pour obtenir un état de surface globalement lisse, 15 - niveler la couche de surface compactée, sécher à atmosphère ambiante pendant une durée de l'ordre comprise entre jours et 20 jours, 15 jours notamment, et - installer un poste d'arrosage de la couche de surface. Le cas échéant, une couche d'aspect et de 20 marquage est mise en place après le séchage de la couche de surface. On comprendra que grâce à la structure du revêtement proposé par l'invention, la phase de séchage de l'ordre de 10 à 20 jours permet une formation progressive de la prise à effet pouzzolanique. On comprendra aussi que cette phase de séchage permet un durcissement lent et 25 progressif du mélange de la charge et du liant, au cours de laquelle phase de séchage les cendres comblent progressivement les interstices entre les particules de la charge, pour optimiser les contacts entre elles et favoriser le développement de ponts pouzzolaniques. On relèvera que le mélange de la charge et du 30 liant est effectué par exemple en centrale à béton, en poste routier type " blanc " ou à la bétonnière de chapiste. Dans le cas d'une application du procédé de réalisation d'un revêtement de sol à la réfection totale d'un terrain de sport du type " dit en terre battue ", l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: - ôter le revêtement de sol du terrain de sport à rénover, - déposer une couche de drainage sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 2 cm et 5 cm, - mettre en place une bordure périphérique pour éviter un débordement de la couche d'aspect déposée ultérieurement, 10 - compacter la couche de drainage. Dans le cas d'une application du procédé de réalisation d'un revêtement de sol à la réfection partielle d'un terrain de sport du type " dit à terre battue ", l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à mettre en place une couche de gravillons sur une épaisseur de 15 l'ordre comprise entre 2 cm et 5 cm sur la portion de surface à rénover. Dans le cas d'une application du procédé de réalisation d'un revêtement de sol à la mise en place d'un terrain de sport sur un sol non préalablement préparé, l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: - pratiquer un terrassement du sot pour conférer à ce dernier une planéité, - mettre en place au moins un drain s'étendant selon la longueur du terrain de sport en étant incliné selon une pente de l'ordre comprise entre 0,5 cm par mètre et 2 cm par mètre, - mettre en place une première couche de drainage constituée de mâchefer, ou 25 analogue, sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 10 cm et 25 cm, - compacter la première couche de drainage, - mettre en place une deuxième couche de drainage constituée de schiste de type 6/10 sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 1 cm et 5 cm. Dans le cas d'une application du procédé de 30 réalisation d'un revêtement de sol à la mise en place d'un terrain de sport sur une dalle de béton, l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: - perforer la dalle de béton pour éviter une rétention d'eau sur la dalle, - mettre en place une couche de drainage de schiste de type 6/10 sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 1 cm et 4 cm, REVENDICATIONS 1.- Revêtement de sol extérieur réalisé sur site pour un terrain de sport ou de jeux, comprenant une couche inférieure de drainage et une couche de 5 surface associant une charge et un liant composé d'un activateur et d'une poudre à effet de prise pouzzolanique, caractérisé: en ce que la charge de la couche de surface est un matériau hydrophile tandis que la poudre à effet de prise pouzzolanique est principalement constituée de cendres de matériaux d'origine fossile, de telle sorte que l'humidité nécessaire à la réaction du liant puisse être retenue puis restituée progressivement par la charge hydrophile, et que la qualité et la fiabilité de cette réaction soient favorisées par les cendres d'origine fossile dont la surface d'échange est optimale pour une grosseur donnée. 2.- Revêtement de sol selon la revendication 1, caractérisé: en ce que le matériau hydrophile est un sable de roche volcanique poreuse. 3.- Revêtement de sol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que les cendres de matériaux d'origine fossile sont des résidus de procédé industriel thermique de traitement de déchets (RPT). 4.- Revêtement de sol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que l'activateur est l'un quelconque au moins des activateurs du groupe d'activateurs comprenant le ciment, la 30 chaux vive, la chaux éteinte, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de lithium et l'hydroxyde d'aluminium. de telle sorte que l'activateur permette d'élever le pH du mélange de la charge et du liant, en dissolvant les éléments siliceux et alumineux compris dans les cendres d'origine fossile. 5.- Revêtement de sol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il comporte un régulateur de prise du groupe des régulateurs de prise comprenant l'un quelconque au moins du sulfate de calcium, du chlorure de calcium, du chlorure de sodium et du 10 carbonate de calcium. 6.- Revêtement de sol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que la couche inférieure de drainage est 15 constituée de l'un quelconque au moins des matériaux du groupe de matériaux comprenant le mâchefer, le schiste et la pouzzolane. 7.- Revêtement de sol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il comporte une couche d'aspect principalement constituée de brique pillée, qui est superposée à la couche de surface, et un marquage. 8.- Procédé de réalisation d'un revêtement de sol selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes consistant à - préparer le sol, - mélanger la charge et le liant dans une proportion de l'ordre comprise entre 30 5 et 12% de liant en poids, et humidifier ce mélange pour atteindre 95% d'humidité, - mettre en place la couche de surface à partir du mélange réalisé de charge et de liant sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 5 cm et 10 cm, - compacter la couche de surface par au moins un passage d'engins lourds pour obtenir un état de surface globalement lisse, niveler la couche de surface compactée, - sécher à atmosphère ambiante pendant une durée de l'ordre comprise entre 10 jours et 20 jours, et installer un poste d'arrosage de la couche de surface. 9.- Application d'un procédé de réalisation d'un revêtement de sol selon la revendication 8 à la réfection totale d'un terrain de sport du type " dit en terre battue ", caractérisée: en ce que l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: 15 - ôter le revêtement de sol du terrain de sport à rénover, - déposer une couche de drainage sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 2 cm et 5 cm, - mettre en place une bordure périphérique pour éviter un débordement de la couche d'aspect déposée ultérieurement, 20 - compacter la couche de drainage. 10.- Application d'un procédé de réalisation d'un revêtement de sol selon la revendication 8 à la réfection partielle d'un terrain de sport du type " dit à terre battue ", caractérisée: en ce que l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à mettre en place une couche de gravillons sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 2 cm et 5 cm sur la portion de surface à rénover. 11.- Application d'un procédé de réalisation d'un revêtement de sol selon la revendication 8 à la mise en place d'un terrain de sport sur un sol non préalablement préparé, caractérisée: en ce que l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: pratiquer un terrassement du sol pour conférer à ce dernier une planéité, - mettre en place au moins un drain s'étendant selon la longueur du terrain 5 de sport en étant incliné selon une pente de l'ordre comprise entre 0,5 cm par mètre et 2 cm par mètre, - mettre en place une première couche de drainage constituée de mâchefer, sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 10 cm et 25 cm, - compacter la première couche de drainage, - mettre en place une deuxième couche de drainage constituée de schiste sur une épaisseur de l'ordre comprise entre 1 cm et 5 cm. 12.- Application d'un procédé de réalisation d'un revêtement de sol selon la revendication 8 à la mise en place d'un terrain de sport sur une dalle de 15 béton, caractérisée: en ce que l'étape de préparation du sol consiste plus particulièrement à effectuer les opérations suivantes: perforer la dalle de béton pour éviter une rétention d'eau sur la dalle, mettre en place une couche de drainage de schiste sur une épaisseur de 20 l'ordre comprise entre 1 cm et 4 cm.