Brevet FR2869311A1 — publié le 20051028

La présente invention concerne le revêtement métallique de surfaces en béton dans le domaine architectural. Différentes techniques s'offrent actuellement aux architectes pour revêtir de métal, dans un but esthétique, certaines parties des édifices qu'ils conçoivent et font réaliser. Peuvent être citées notamment: 1) l'utilisation de plaques métalliques se rapportant sur la surface concernée, pouvant être, pour cela, réalisée avec des éléments de maçonnerie en béton aggloméré comportant, sur l'une de leur face, une ou plusieurs parties en saillie réalisée en une seule pièce avec l'élément de maçonnerie et comportant une alvéole ouverte vers l'extérieur pour permettre l'accrochage d'une plaque de revêtement, en utilisant un moyen de fixation approprié. Cette technique, qui est décrite dans la demande de brevet français n 2.593.212, ne permet que le revêtement de surfaces planes, 2) la projection de métal fondu, en couche mince, sur des blocs de matériau minéral, tel que la pierre naturelle ou artificielle, les blocs de ciment ou de plâtre. La couche métallique obtenue par projection représente une épaisseur finale de quelques centaines de microns. Cette technique, décrite dans la demande de brevet français n 2.426.032, offre l'avantage, par rapport à celle rappelée ci-dessus, de se prêter au revêtement par métallisation de surfaces de forme quelconque, mais exige cependant l'application d'un procédé assez contraignant, puisqu'il demande le séchage préalable du matériau dans une étuve, à une température comprise entre 80 et 200 C, le décapage par sablage de la surface à revêtir, la projection intermédiaire d'au moins une couche de zinc fondu, avant la projection du métal fondu constituant le revêtement visible, et on comprend que la première étape du procédé, correspondant à l'étuvage préalable, limite l'application de cette technique à des éléments d'assez faible encombrement, tels que des carrelages utilisés pour le revêtement de sols ou de murs, des bas reliefs, des objets décoratifs, 3) la projection d'un métal en fusion sur une surface-support en vue de l'obtention de surfaces ornementales constituant, par exemple, un motif décoratif. Ce procédé de projection thermique, tel qu'il est décrit dans la demande de brevet français n 2.393.778, permet d'obtenir une couche métallique de quelques dixièmes de millimètres de bronze ou d'un alliage d'acier inoxydable, principalement sur des statues ou des dalles de pavage ou de revêtements de façades, réalisées dans un matériau à Iarge porosité, tel que la pierre de Volvic, qui facilite l'accrochage et simplifie la préparation préalable des surfaces à métalliser. Il est à remarquer que les techniques brièvement évoquées ci-dessus ont toutes en commun d'être limitées aux revêtements de surfaces d'éléments réalisés dans des matériaux assez particuliers, en respectant des encombrements plutôt réduits, exigeant, pour leur utilisation sur des surfaces en béton, l'application de procédés contraignants et, par conséquent, très coûteux, tel que celui décrit dans la demande de brevet français n 2.426.032 évoquée plus haut: ce qui explique que ces techniques n'ont connu qu'un développement très limité, excluant les surfaces en béton, et ce pour une question d'accrochage et, par conséquent, de résistance à l'effritement et à l'écaillage. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. En effet, cette invention, telle qu'elle est caractérisée, résout le problème consistant à permettre la métallisation par projection thermique par tous métaux tels que cuivre, zinc, argent, aluminium, bronze, etc. sur des parements en béton, utilisés couramment maintenant pour la construction de bâtiments, tout en obtenant une grande diversité d'aspect: lisse, mate ou brillant, granulé, feuilleté, avec reflet bleu ou vert, etc., ceci, sans exclure l'application à des éléments de modénatures de façades, tels que les corniches, les bandeaux, les panneaux de façades, etc., ainsi qu'à des éléments décoratifs, tels que les statues, les bas reliefs, les moulures, etc., et des réalisations en forme de coques, d'épaisseur de quelques millimètres, et, ce, en utilisant des moyens de projection classiques, choisis en fonction du métal à projeter, de la nature du matériau à revêtir, ainsi que de l'épaisseur et de l'aspect de la couche à obtenir. Le procédé de métallisation par projection thermique d'éléments en béton, consistant à projeter un métal en fusion sur une surface à métalliser après préparation de celle-ci, se caractérise, selon l'invention, en ce qu'il consiste, dans l'ordre: a) à accroître la porosité, la dureté superficielle et la ductilité du béton utilisé lors de la réalisation des éléments à métalliser, en utilisant un béton fibré, b) à traiter la surface support par sablage, acidage, ou par un simple nettoyage, car le béton fibré, et tout particulièrement le composite ciment-verre (CCV), présente une porosité suffisante pour permettre d'obtenir directement une bonne tenue au métal, c) à projeter le métal en fusion à l'aide d'un pistolet thermique. La porosité, la dureté superficielle et la ductilité du béton sont obtenues principalement par adjonction de fibres, de nature organique ou métallique, à une matrice cimentaire, comme c'est le cas, notamment, pour le béton fibré à ultra haute performance (BFUHP) et le béton fibré composite ciment-verre (CCV) entre autres. Le béton fibré à ultra haute performance (BFUHP) est généralement obtenu dans le domaine courant par le mélange suivant: ciment à faible rapport eau-ciment (E/C), qui permet d'augmenter la compacité du béton et donc la résistance, superplastifiant, qui permet de réduire la quantité d'eau de gâchage sans diminuer la maniabilité du matériau, - fumée de silice et/ou cendres volantes, qui ont une double action et jouent le rôle de filler et de pouzzolane, quartz broyé et/ou filler calcaire, sable fin, qui est un matériau de grande dureté permettant d'obtenir d'excellentes interfaces pâtes/granulats, - fibres métalliques, fibres de verre Alcali Résistant, fibres organiques, ., qui permettent d'augmenter la résistance à la traction et leur ductilité...DTD: Selon un procédé préférentiel, le béton fibré composite ciment-verre (CCV) selon l'invention est obtenu par projection simultanée ou par prémélange coulé-vibré ou prémix projeté, de la composition suivante, exprimée en kilogramme: Constituants Projection simultanée Prémélange coulé-vibré (en kg) Prémix projeté Ciment CPA gris ou 50 50 blanc Sable siliceux 0/0, 8 mm 50 50 Fibre de verre 7,4 4,9 Eléments fins 12,5 12,5 Polymère 6,1 6, 1 Eau 18 20 Adjuvants 1,14 1,3 Les pistolets de projection thermique utilisés sont des pistolets à flamme-fil, à flamme-poudre ou à arc électrique établi entre deux fils, avec une préférence pour le pistolet à flamme-fil. Avec les pistolets à flamme-fil et à flamme-poudre, la flamme est obtenue par combustion d'un mélange air-propane ou oxygène-acétylène; la température atteinte étant de l'ordre de 2600 à 3250 C. La qualité des dépôts est essentiellement liée au contrôle des paramètres suivants: nature et pression du gaz propulseur, tension ou intensité électrique pour la projection arc-fil, granulométrie de la poudre ou diamètre du ou des fils, humidité et rugosité du support en béton fibré, propreté du support, - vitesse de passage, - épaisseur à obtenir (0,10 à 0,9mm). Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiellement en ce que les revêtements métalliques obtenus, dont l'épaisseur peut atteindre 0,9mm, offrent une grande résistance à l'arrachement et aux chocs et une grande durabilité, étant donné leur bonne adhérence ainsi que leur résistance aux rayons ultra violets, aux pluies acides et au gel et dégel. Ils permettent d'obtenir des effets esthétiques quasi-infinis par le jeu des métaux utilisés, de leur teinte et de l'état de surface extérieur. L'utilisation du béton fibré composite ciment-verre (CCV) comme substrat limite la préparation des surfaces à un simple dépoussiérage, ce qui réduit considérablement le coût d'obtention de cette métallisation. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de métallisations réalisées selon l'invention, par l'intermédiaire des trois moyens de projection thermique préconisés, données à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma de principe de la métallisation par pistolet à poudre, - la figure 2 représente le schéma de principe de la métallisation par 10 pistolet flamme-fil ou baguette, - la figure 3 représente le schéma de principe de la métallisation par arc électrique à double fil, avec gaz de propulsion. En examinant la figure 1, schématisant la métallisation par pistolet à poudre, on remarque que le bec 10 dudit pistolet comporte plusieurs conduits coaxiaux, dont l'un, axial 11, laisse passer la poudre, dont un second 12 assure le passage de mélange oxy-combustible et dont le troisième 13, situé à la périphérie du bec 10, amène l'air comprimé qui permet d'amorcer et d'entretenir la combustion du mélange oxycombustible qui va entraîner la fonte des grains de poudre métallique et leur projection sur le substrat 2 à métalliser, par diffusion selon un cône 14 pour obtenir un dépôt régulier 3. En se reportant à la figure 2, schématisant la métallisation par pistolet flamme-fil, on remarque que le bec 20 dudit pistolet comporte, selon son axe XX', un conduit de passage 21 du fil ou de la baguette métallique 22, entraîné par des galets pousseurs (non représentés) ; ledit conduit de passage 21 étant entouré d'un conduit annulaire 23, de forme tronconique, assurant le passage du mélange oxy-combustible convergeant vers la sortie du conduit de passage 21 du fil ou de la baguette; ledit bec 20 étant entouré d'une buse coaxiale 24 assurant le passage d'air comprimé et le contrôle de la combustion du mélange oxy-combustible, tout en maintenant une couronne de flamme à la sortie du conduit de passage 21 du fil ou de la baguette 22. Comme dans le cas précédent, correspondant à la figure 1, la buse 24 est conçue pour projeter les grains de métal en fusion selon un cône 25, en vue d'assurer leur diffusion sur le substrat 2 en béton fibré pour obtenir un dépôt régulier 3. En examinant maintenant la figure 3, schématisant la métallisation par projection à arc électrique, on remarque que le bec 30, de forme tronconique, comporte, dans l'axe XX', un conduit 31 de passage d'un gaz de propulsion, entouré de deux conduits 32, 33 de passage des fils métalliques 34 et 35, inclinés vers l'axe XX' pour assurer la convergence des extrémités de fils 34, 35 l'une vers l'autre, afin d'obtenir, par arc électrique, la fusion conjointe de celles-ci. Les particules de métal fondu au fur et à mesure de l'avancement des fils 34 et 35, sous l'action de galets pousseurs 36 et 37 et tracteurs 38 et 39, sont projetées, elles aussi, sur le substrat 2, selon une dispersion conique 40 pour obtenir un dépôt régulier 3 sous l'action conjuguée d'un gaz de propulsion passant par le conduit axial 31 et entourant le bec 30, par l'intermédiaire d'une buse 41. Les fils 34, 35 sont maintenus en permanence sous tension par une source électrique polarisée 42. L'invention est destinée principalement à l'industrie du bâtiment, mais rien ne s'opposerait à son utilisation dans d'autres domaines où la réalisation de parois à faible épaisseur en béton fibré métallisé pourrait être envisagée sans rechercher nécessairement des effets esthétiques. REVENDICATIONS 1. Procédé de métallisation, par projection thermique, d'éléments en béton, consistant à projeter un métal en fusion sur une surface à métalliser après préparation de celle-ci, caractérisé en ce qu'il consiste, dans l'ordre: a) à accroître la porosité, la dureté superficielle et la ductilité du béton utilisé lors de la réalisation des éléments à métalliser, en utilisant un béton fibré, b) à traiter les surfaces à métalliser, c) à projeter le métal en fusion à l'aide d'un pistolet thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porosité, la dureté superficielle et la ductilité du béton sont obtenues principalement par adjonction de fibres à une matrice cimentaire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le béton fibré est un composite ciment-verre (CCV). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le béton fibré est obtenu par projection simultanée de la composition suivante, exprimée en kilogramme: Ciment 50 Sable 50 Fibre de verre 7,4 25. Eléments fins 12,5 Polymère 6,1 Eau 18 Adjuvants 1,14 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le béton fibré est obtenu par prémélange coulé-vibré ou prémix projeté de la composition suivante, exprimée en kilogramme: Ciment 50 Sable 50 Fibre de verre 4,9 Eléments fins 12,5 Polymère 6, 1 Eau 20 Adjuvants 1,3 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ciment utilisé est du CPA gris ou blanc. 7. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le sable est du sable siliceux 0/0,8 mm. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pistolet 20 thermique utilisé est un pistolet à flamme-fil. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pistolet thermique utilisé est un pistolet à flamme-poudre. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pistolet thermique utilisé est un pistolet à arc électrique établi entre deux fils. 11. Application du procédé selon les revendications 1 à 10, à des éléments de modénatures de façades, tels que les corniches, les bandeaux, les 30 panneaux de façades, à des éléments décoratifs, tels que les statues, les bas reliefs, les moulures, et à des réalisations en forme de coques, de quelques millimètres d'épaisseur.