Brevet FR2892436A1 — publié le 20070427

L'invention concerne le domaine des matériaux de construction et plus spécifiquement celui des blocs de béton permettant l'édification de murs par simple empilement des blocs les uns sur les autres. Pour l'édification des constructions il est employé depuis plusieurs années la technique dite "à sec" d'assemblage des murs jusqu'à hauteur d'un étage. Cette technique consiste à empiler des blocs de béton préfabriqués les uns sur les autres puis à couler dans la partie centrale desdits blocs, dans lesquels sont ménagés des ouvertures, un béton fluidifié qui se répartit dans la structure et constitue une ossature rigide. Une telle manière de procéder évite la pose manuelle de mortier entre chaque bloc et permet donc un gain de temps considérable pour l'édification d'un bâtiment avec une solidité de construction terminée comparable à celle d'une construction traditionnelle. Dans les premiers développements de cette manière de construire il a été employé des blocs traditionnels simplement évidés dans leur partie centrale, il est cependant très vite apparu que la structure peut se déformer lors de la coulée du béton et que l'agencement du mur pose problème. Il a donc été proposé des blocs modulaires avec des structures permettant des emboîtements afin de tenter de rigidifier la structure et faciliter l'élaboration de la construction. L'objectif de l'utilisation des blocs modulaires est de gagner du temps dans l'élaboration de la structure, sans perte de performance du mur, c'est à dire avec un mur disposant d'une solidité identique, qui est la condition minimale requise, et de capacités d'isolation thermique et phonique élevées. Ces derniers critères étant des points critiques pour ce type de construction. Les isolations thermique et phonique de la construction sont principalement en relation avec l'aménagement des vides intérieurs à la structure. L'air 2 emprisonné dans les blocs constituant l'isolant le plus économique dans le mur. Actuellement les blocs de construction pouvant être assemblés "à sec" sont assez épais et conformés avec des espaces assez larges répartis symétriquement autour de l'ouverture centrale de manière à faire isolant. Compte tenu que ladite ouverture centrale doit être aussi suffisamment grande pour permettre au béton de s'écouler facilement dans la structure les blocs sont donc très épais et relativement lourds, ce qui n'est pas souhaitable. Un premier problème consiste donc à fabriquer des blocs de béton qui permettent une construction modulaire et qui disposent d'une épaisseur réduite avec une qualité d'isolation thermique et phonique comparable aux blocs traditionnels plus larges. Un deuxième problème, lié à une épaisseur réduite du bloc, est la facilité d'édification de la construction et son maintien sans déformation lors de la coulée du béton, ce deuxième problème est en relation directe avec les moyens d'assemblage des blocs entre eux. Un troisième problème consiste, toujours de manière à gagner du temps pour la construction, à disposer de blocs aisés à assembler et dont les 20 emboîtements sont évidents pour les opérateurs sur le chantier. Les blocs doivent être par ailleurs aussi standardisés que possible de manière à s'ajuster à toutes les configurations de murs, en longueur et en hauteur, faciles à fabriquer et de prix de revient bas. Enfin il doit être possible de prévoir des blocs spécifiques pour la création de 25 piliers, de fenêtres et les planchers sans recourir à la réalisation de coffrages, soit donc disposer de blocs adaptés pour ces différentes configurations dans la construction. 3 L'invention a pour objectif de résoudre ces principales difficultés en proposant un bloc de béton léger, de faible épaisseur, disposant de performances d'isolation renforcées. L'invention concerne donc un bloc de béton pour la construction modulaire assemblée sans mortier comprenant une cloison externe, une cloison interne et au moins deux poutres transversales reliant les deux cloisons, les deux cloisons étant parallèles à un plan vertical médian et perpendiculaire audites poutres transversales. Le bloc est caractérisé par le fait que la cloison externe et la cloison interne ont des structures dissymétriques par rapport audit plan vertical et par le fait que la structure du bloc est également dissymétrique par rapport au plan horizontal médian perpendiculaire aux cloisons. Les plans horizontaux et verticaux sont perpendiculaires entre eux et l'intersection de ces deux plans comporte le centre du bloc de construction. Le bloc de construction selon l'invention présente de multiples avantages, notamment par la possibilité de réalisation de murs relativement fins disposant de bonnes performances d'isolation thermique et phonique et par la facilité de fabrication de murs avec un risque minime d'erreur quant au placement des blocs en superposition. Les emboîtements entre les blocs sont évidents pour le poseur et la construction est facilitée par la possibilité d'utilisation de cales permettant l'ajustement en longueur et en hauteur. Un autre avantage essentiel de l'invention est que la conformation du bloc permet une construction "à sec" bien stable, avant même la coulée du béton formant l'ossature interne, tant sur un plan horizontal que sur un plan vertical, ce qui n'est pas le cas avec la majorité des blocs de construction modulaire existants. Le bloc selon l'invention présente par ailleurs l'avantage de disposer de cavités formant des gaines techniques ainsi que d'évidements pour le 4 passage de renforcement longitudinaux, ce qui est indispensable dans les zones sismiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés 5 qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue en coupe du bloc de béton selon un plan horizontal médian perpendiculaire aux cloisons. La figure 2 est une vue en coupe du bloc de béton selon son épaisseur, dans un plan vertical médian passant par une poutre transversale, et selon trois 10 variantes de réalisation. La figure 3 illustre une vue en coupe d'une cale utilisable avec les blocs selon l'invention. Selon l'invention et tel que cela est illustré sur les figures 1 et 2 la structure du bloc de construction est dissymétrique par rapport à chacun des trois 15 plans médians 11, 12 et 13 qui se coupent au centre du bloc. Le plan vertical 11 médian est parallèle aux cloisons 1 et 2 et est perpendiculaire aux poutres transversales 3. Le plan vertical 12 médian est perpendiculaire aux cloisons 1 et 2 et passe dans la figure 1 par la poutre transversale centrale. Ce plan vertical 12 est 20 donc perpendiculaire au plan 11. Le plan horizontal 13 médian par rapport aux cloisons 1 et 2 est perpendiculaire aux deux plans verticaux 11 et 12. La figure 1 correspond à une coupe du bloc de construction selon le plan horizontal 13 alors que la figure 2 présente trois variantes en coupe selon le 25 plan vertical 12. Comme le montre la figure 1 le bloc de béton selon l'invention comporte une cloison interne 1, une cloison externe 2 et au moins deux poutres transversales 3 reliant les cloisons 1 et 2. Dans l'exemple illustrant l'invention il est prévu trois poutres transversales dont une centrale par laquelle passe le plan vertical 12 médian. Il peut être envisagé plusieurs variantes avec les poutres uniquement aux extrémités du bloc ou plus de trois poutres, lesquelles sont alors plus fines. Le béton constitutif du bloc est avantageusement un béton léger comportant des billes d'argile expansée, toutefois des bétons de granulats communs 10 peuvent être employés. L'épaisseur du bloc de béton peut être très variable toutefois le module standard a été conçu pour une dimension de préférence située autour de 20 cm de manière à permettre la construction d'un mur jusqu'à hauteur d'étage avant que soit coulé le béton fluidifié chargé de rigidifier la structure. 15 La cloison externe 2 comporte des alvéoles 5 disposées de préférence sur plusieurs rangées et avantageusement disposées pour interrompre la conduction thermique et phonique à travers le bloc de béton. Les isolations thermique et phonique sont d'autant meilleures que les alvéoles sont nombreuses dans l'épaisseur, cependant, compte tenu de la 20 nécessaire solidité de la cloison et de l'épaisseur possible de celle ci, il doit être trouvé un optimum entre le nombre d'alvéoles réparties dans l'épaisseur de la cloison et la dimension en épaisseur desdites alvéoles. Après de multiples essais il a été jugé particulièrement avantageux de disposer des alvéoles très fines sur deux rangées, en quinconce. 25 Ces alvéoles sont réparties sur la hauteur complète du bloc de manière à constituer de fins matelas d'air pour l'isolation. La cloison interne 1 peut comporter également un nombre variable d'alvéoles, de préférence en deux rangées également, mais disposées en regard l'une de l'autre, tel que cela est illustré sur la figure 1. Il est aménagé dans cette cloison externe 1 des cavités 6 permettant, lorsque la construction est terminée et le béton de structure coulé, le passage de câbles électriques, de canalisations d'eau par exemple, de conduits ou de gaines diverses. Le bloc de béton selon l'invention, présenté sur la figure 1, est conçu pour que lorsque les blocs sont montés décalés d'un demi-élément entre deux lits de blocs, l'assemblage vertical conduise à conserver les cavités 6 en relation. De cette façon les conduits verticaux pour les passages des câbles et tuyauteries sont préservés. La cloison externe 2 dispose à une de ses extrémités latérales d'un montant en relief 7 destiné à s'emboîter dans la portion en creux 8 du bloc contigu. La cloison interne 1 dispose de la même partie en relief 9 et de la même partie en creux 10 mais ces éléments sont inversés sur un même côté du bloc, les éléments d'emboîtement sont dissymétriques par rapport au plan vertical 11 perpendiculaire aux poutres transversales. Ces parties en creux 8, 10 et en relief 7, 9 sont également placées de manière dissymétrique par rapport au deuxième plan vertical 12. Les cavités 6 portées par la cloison interne 1 sont aussi positionnées de manière dissymétrique par rapport au plan vertical 12. Cette configuration correspond à un maintien ferme et efficace des blocs entre eux dans le sens horizontal, c'est à dire tels que montés sur chaque rangée constitutive du mur. Cette conception de bloc de construction permet de limiter les erreurs de positionnement des éléments lors de l'élaboration du mur, lesquelles erreurs 7 pourraient conduire notamment à placer la cloison interne en position externe, ce qui entraînerait de fait l'obstruction des cavités 6 prévues pour les câbles et canalisations. Le bloc de construction de structure dissymétrique conduit à l'édification d'un mur disposant d'une cloison interne différente de la cloison externe par rapport au plan vertical 11 central du mur et parallèle aux deux cloisons, lequel plan vertical 11 est perpendiculaire aux poutres transversales 3. Les poutres transversales 3 sont des panneaux perpendiculaires aux cloisons qui assurent la jonction entre la cloison externe 2 et la cloison interne 1 du bloc de construction. Ces poutres sont suffisamment peu épaisses pour ménager des larges ouvertures 4 entre les cloisons par lesquelles le béton fluidifié est coulé. De préférence, tel que cela peut être visualisé sur la figure 2, les poutres transversales 3 sont pleines et disposées sur au moins 50% de la hauteur du bloc de manière à assurer un maintien solide des cloisons entre elles. Afin que le béton fluidifié puisse se répartir latéralement dans la structure et relier rigidement les blocs sur des plans horizontaux il est aménagé au moins un évidement 16 dans chaque poutre transversale, cet évidement 16 peut être placé dans la partie supérieure, dans la partie inférieure ou simultanément dans ces deux parties des poutres transversales. Lorsque le mur est agencé le béton fluidifié est coulé dans la structure au travers des ouvertures 4, la répartition du béton se fait dans la totalité de la structure et notamment à travers les évidements 16, pour former une ossature interne solide. Différentes variantes sont envisageables pour la structure des poutres transversales 3, deux d'entre elles sont présentées sur les figures 2a et 2b. Selon une première variante illustrée sur la figure 2a la poutre transversale est évidée dans sa partie supérieure. Selon une deuxième variante présentée sur la figure 2b la poutre transversale peut être conçue avec un évidement 16 dans la partie inférieure et un débordement 17 sur la partie supérieure, cet ensemble est éventuellement utilisable pour l'emboîtement horizontal des différents blocs entre eux. Selon d'autres variantes non représentées il peut être conçu des évidements dans les parties supérieures et inférieures sans sortir du cadre de l'invention. L'évidement 16 constitue un canal longitudinal utilisable pour l'introduction de barres métalliques ou de câbles de renforcement pour maintenir la structure dans le plan horizontal, il peut par exemple être utile de poser de telles armatures longitudinales en zone sismique. Le béton étant ensuite coulé autour de ces éléments métalliques de renforcement. Afin de faciliter la pose des différents lits de blocs et assurer la stabilité des rangées qui constituent le mur il est prévu selon l'invention de placer sur chaque élément modulaire des moyens permettant l'emboîtement dans le sens vertical d'un bloc avec son voisin contigu supérieur. Le bloc de construction comporte une partie supérieure différente de la partie inférieure de manière à permettre un emboîtement horizontal des blocs entre eux ou le positionnement d'une cale d'ajustement de la hauteur du mur Une telle cale 19 est représentée sur la figure 3. Les variantes illustrées par les figures 2a à 2c montrent différentes possibilités pour l'emboîtement des blocs de construction les uns sur les autres dans le sens vertical avec ou sans la cale 19. Les blocs peuvent être directement empilés les uns sur les autres sans emboîtement spécifique en employant un bloc tel que présenté sur la figure 2a, il peut aussi être prévu un emboîtement au moyen de la poutre transversale, tel que cela est présenté sur la figure 2b et tel que cela a déjà été décrit précédemment. 9 II peut aussi être prévu des parties centrales supérieures des cloisons en relief, par exemple sous forme de lames 15, emboîtables avec des rainures 18 disposées dans la partie basse desdites cloisons du bloc immédiatement supérieur, une telle conception est illustrée sur la figure 2c. II peut également être imaginé d'autres variantes avec par exemple une combinaison des moyens présentés sur les figures 2b et 2c. De préférence selon l'invention l'ajustement en longueur et en hauteur du mur est effectué au moyen de cales pouvant être fractionnées. La cale 19 dispose des formes complémentaires aux reliefs 7, 9 et aux creux 8, 10 pour un ajustement en longueur de la partie courante du mur. La cale 19 est dimensionnée et conçue pour s'ajuster également dans les creux 14 ou sur les lames 15 placés dans la partie supérieure des blocs, pour un ajustement en hauteur du montage. Dans le dernier rang de la construction avec des blocs standards il est éventuellement possible de rattraper la planéité, si cela s'avère nécessaire, en posant les cales ou les planelles de rive dans du mortier préalablement coulé dans les évidements. Selon l'invention le bloc de construction est conçu avec une structure dissymétrique par rapport au plan vertical 11 perpendiculaire aux poutres transversales 3 et par rapport au plan horizontal 13, un tel bloc peut présenter de multiples configurations pour répondre aux besoins des constructeurs tout en gardant les caractéristiques principales énoncées précédemment. Les besoins des constructeurs sont essentiellement les suivants : - ajustement en longueur et en hauteur les murs, de manière assez précise, i0 - utilisation de blocs adaptés pour le placement des ouvertures, portes, fenêtres, etc... - possibilité de disposer d'éléments spécifiques pour réaliser les planchers, - emploi d'éléments particuliers pour les angles et la construction de piliers de renforcement. Ces besoins particuliers sont satisfaits par l'adaptation du module standard tel que décrit dans l'invention, de différentes manières. Pour l'ajustement en longueur du mur il est envisagé des éléments disposant des caractéristiques principales des blocs standards pouvant être sectionnés en fractions dudit bloc standard, depuis 1/8 jusqu'à une moitié de bloc. Il est prévu également l'emploi des cales, telle que par exemple celle décrite sur la figure 3, à disposer soit sur le dessus du bloc soit sur la partie latérale selon l'ajustement souhaité. La disposition des ouvertures peut être réalisée par l'emploi d'un bloc particulier en U permettant de couler le linteau de porte et fenêtre avec le béton de remplissage. Le dernier rang de montage du mur peut être fabriqué avec un bloc spécial comportant une partie en élévation formant la planelle permettant de couler le plancher. Ladite partie en élévation pouvant être conçue avec une pré- découpe pour permettre l'ajustement en fonction de la hauteur du plancher. Les angles de la construction et les piliers peuvent être érigés avec des blocs comportant des extrémités circulaires ou polygonales évidées pour permettre le passage de barres de fer et la coulée d'une quantité importante de béton. Tous ces blocs spécifiques sont conçus avec des extrémités latérales et éventuellement inférieures pour s'ajuster par emboîtement avec les blocs 11 standards et pour faciliter le travail de montage de l'ensemble du mur avec toutes ses spécificités. Avantageusement selon l'invention et tel que cela est représenté sur les figures 1 et 2 le bloc de construction est de structure dissymétrique par rapport à chaque plan vertical 11 ou 12 et par rapport au plan horizontal 13. Ces trois plans 11, 12 et 13 perpendiculaires entre eux se coupent de fait au centre du bloc de construction. Plusieurs variantes sont possibles pour le bloc de construction sans sortir du cadre de l'invention, il est par exemple envisageable de fabriquer des blocs de différentes tailles et épaisseurs, avec un nombre de rangées d'alvéoles plus ou moins grand, des ouvertures pour la coulée du béton plus ou moins importantes et des poutres transversales conçues de différentes manières. Une variante importante consiste à disposer à l'emplacement des alvéoles 5 des alvéoles plus larges comblées avec un isolant thermique, par exemple un isolant naturel tel que la laine de chanvre ou de bois. Dans la maçonnerie ces cavités se trouvent à l'extérieur du mur de manière à bénéficier de l'inertie thermique des blocs à l'intérieur des logements. Dans cette variante la maçonnerie devient un mur monolithe ne nécessitant pas de rajout d'isolant. Des matériaux variés peuvent être employés pour la fabrication du bloc à condition de permettre une solidité suffisante de la structure et disposer d'une bonne compatibilité avec le béton coulé formant l'ossature interne du mur. Les éléments en relief et les cavités internes assurant le passage des câbles et canalisations peuvent être diversement dimensionnés sans sortir du cadre de l'invention. Comme cela a été décrit le bloc de construction peut comporter différentes variantes pour permettre la constitution de piliers, de planchers, de portes et fenêtres avec des blocs spécifiques s'ajustant sur les blocs selon l'invention ou sur des blocs dérivés en comportant les caractéristiques essentielles. 12 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés é titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1- Bloc de béton pour construction modulaire assemblée sans mortier comprenant une cloison interne (1), une cloison externe (2) et au moins deux poutres transversales (3) reliant les deux cloisons, les deux cloisons (1, 2) étant parallèles à un plan vertical (11) médian et perpendiculaire audites poutres transversales, lequel bloc est caractérisé par le fait que la cloison interne (1) et la cloison externe (2) ont des structures dissymétriques par rapport audit plan vertical (11) et par le fait que la structure du bloc est également dissymétrique par rapport au plan horizontal (13) médian perpendiculaire aux cloisons (1, 2). Les plans (11) et (13) étant perpendiculaires entre eux. 2- Bloc de béton selon la revendication 1 dans lequel la structure dissymétrique par rapport au plan vertical (11) porte sur la répartition des alvéoles (5) ou sur le nombre de rangées d'alvéoles (5) employées pour l'isolation thermique et phonique disposées sur chaque cloison. 3- Bloc de béton selon la revendication 2 dans lequel la cloison externe (2) comporte des alvéoles (5) disposées sur deux rangées en quinconce. 4- Bloc de béton selon la revendication 1 dans lequel la structure dissymétrique par rapport au plan vertical (11) porte sur la forme des parties latérales emboîtables (7, 8, 9, 10) pour l'assemblage des blocs dans un plan horizontal. 5- Bloc de béton selon la revendication 1 dans lequel la structure dissymétrique par rapport au plan horizontal (13) médian porte sur les creux (14, 18) et les reliefs (15) disposés sur les extrémités supérieures et inférieures des cloisons (1, 2) et utilisables pour l'agencement vertical des blocs de béton les uns sur les autres. 14 6- Bloc de béton selon la revendication 1 dans lequel la structure du bloc est également dissymétrique par rapport à un plan vertical (12) perpendiculaire au plan vertical (11), lequel plan vertical (12) étant également perpendiculaire au plan horizontal (13), les trois plans (11, 12, 13) se coupant au centre du bloc. 7- Bloc de béton selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel il est aménagé des évidements (16) dans les poutres transversales (3) permettant la formation d'un réseau continu de béton lorsque ledit béton est coulé à travers les ouvertures (4), lesquelles ouvertures (4) étant délimitées par les poutres transversales (3) et les cloisons (1, 2). 8- Bloc de béton selon la revendication 7 dans lequel les évidements (16) sont disposés aux extrémités supérieures ou inférieures des poutres transversales (3). 9- Bloc de béton selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cloison interne (1) comporte au moins une cavité (6) utilisable comme gaine technique pour le passage de câbles électriques ou de conduites. 10- Bloc de béton selon l'une quelconque des revendications précédentes pouvant être fractionné et/ou employé avec des cales (19) pour un ajustement latéral ou vertical précis de la construction en longueur ou en hauteur.