Brevet FR2928946A1 — publié le 20090925

Bloc isolant muni d'une multitude d'alvéoles L'invention se rapporte à un bloc isolant muni d'une multitude d'alvéoles et destiné à la construction de bâtiments. Le domaine de l'invention est donc celui du bâtiment. Le bloc selon l'invention peut être utilisé pour la construction des murs externes de bâtiments ou de maisons, mais aussi pour la construction de murs intérieurs pour lesquels on recherche certaines propriétés, certaines caractéristiques auxquelles le bloc selon l'invention répond. Ce type de blocs, appelés parpaings, est utilisé depuis longtemps dans le domaine de la construction de bâtiments. Les fabricants de tels blocs ont toujours cherché à améliorer la qualité des blocs isolants qu'ils produisent. Cette qualité s'apprécie au moyen de l'étude de certaines propriétés de ces blocs. Ces dernières, qui font l'objet de recherches d'amélioration sont les suivantes : - les blocs doivent être robustes et posséder une grande résistance à de fortes pressions car le poids qu'ils sont destinés à supporter pendant de très longues périodes est très important, - les blocs doivent avoir un bon coefficient thermique car ils servent le plus souvent à la construction de murs extérieurs et doivent donc servir d'isolant entre l'extérieur et l'intérieur d'un bâtiment, -les blocs doivent également avoir un bon coefficient phonique afin de permettre aux personnes évoluant dans les bâtiments avec lesquels ils sont construits de mener leurs activités sans être perturbés par les bruits extérieurs, - les blocs doivent être aussi légers que possible afin d'améliorer leur manipulation et de rendre ainsi plus facile la construction des bâtiments. Chaque type de blocs produit fait l'objet de tests approfondis pour déterminer leur poids, leur résistance, leur coefficient thermique et leur coefficient phonique. Tous les blocs doivent, pour chacune de ces caractéristiques, obtenir des résultats qui obéissent à des normes préétablies. Par ailleurs, ces normes fixent par ailleurs également différentes tailles autorisées pour ces blocs. Parmi les matériaux utilisés pour la construction de tels blocs, on trouve notamment la brique, la brique silico-calcaire, les cendres volantes, la pouzzolane (roche volcanique), l'argile expansé, le béton cellulaire ou encore l'enduit ciment. Quel que soit le matériau utilisé, la recherche d'un bon coefficient thermique est toujours un des problèmes les plus délicats à résoudre. Pour améliorer le coefficient thermique d'un bloc destiné à la construction de bâtiments, il est connu de réaliser une structure de bloc présentant un maximum de ruptures de milieux. Par rupture de milieu, on désigne le passage d'un premier milieu composé d'une première matière à un deuxième milieu composé d'une deuxième matière. Dans la pratique, le premier milieu est constitué d'un matériau du type de ceux cités précédemment, et le deuxième milieu est constitué d'air. Ainsi, un bloc destiné à la construction de bâtiments est le plus souvent constitué d'une succession de parois pleines, c'est-à-dire en matière solide, et de rangées d'alvéoles creuses, c'est-à-dire de trous d'air au sein du bloc. Un problème se pose cependant : les blocs sont fabriqués dans des moules, et il faut pouvoir les extraire de ces moules sans déformation des parois pleines. Les parois pleines doivent donc être suffisamment solides, et donc suffisamment épaisses pour subir cette phase d `extraction sans déformation. En conséquence, les parois pleines étant plus épaisses, l'espace disponible pour les rangées d'alvéoles est amoindri, et leur nombre est donc relativement faible. Les fabricants de blocs recherchent donc le compromis idéal entre un nombre maximum de couches d'alvéoles et la solidité requise pour construire les blocs. Les différents blocs objets de l'invention sont, dans un exemple non-limitatif, composés essentiellement d'un granulat de pierre ponce aggloméré avec du ciment. L'utilisation de la pierre ponce pour réaliser de tels blocs présente de nombreux avantages : en effet, la pierre ponce se distingue tout d'abord par sa masse volumique très faible. Par ailleurs, la pierre ponce présente une excellente résistance au feu. De plus, la pierre ponce présente dans sa structure même des cavités d'air naturelles qui font d'elle un très bon isolant phonique. Enfin, une autre caractéristique de la pierre ponce est que son coefficient d'absorption d'eau est quasiment nul lorsqu'elle a subi un traitement. A titre de comparaison, le coefficient d'absorption de la pierre ponce est de quarante à cent fois plus faible que le coefficient d'absorption d'eau de la brique. Le tableau 1 ci-après est un tableau comparatif du coefficient d'absorption d'eau de différents matériaux utilisables pour la réalisation de blocs destinés à la construction de bâtiments. Les résultats sont donnés en kilogrammes par mètre carré, pour une hauteur de matériau de 50 centimètres. MATERIAUX COEFFICIENT D'ABSORPTION D'EAU (kg/m2) Bloc de pierre 0,209 à 0,25 ponce Enduit ciment 2,3 à 4,3 Béton 2,1 à 7,0 cellulaire Brique silico 3,8 à 8,2 calcaire Brique 9 à 30 Tableau 1 La pierre ponce semble donc constituer un matériau idéal pour réaliser des blocs destinés à la construction de bâtiments. Cependant, sa légèreté 10 implique une certaine fragilité lorsqu'elle est concassée et que le granulat obtenu est aggloméré avec du ciment pour constituer les blocs. Aussi, afin de solidifier les blocs fabriqués en pierre ponce, les fabricants sont contraints d'épaissir les parois pleines des blocs produits. Ainsi, pour une largeur de bloc donnée, les parois pleines qui sont solidifiées à l'aide de ciment ajouté 15 deviennent larges. En conséquence, le nombre de rangées d'alvéoles entre les différentes parois pleines diminue, ce qui affecte le coefficient thermique. De plus, le fait d'ajouter du ciment augmente considérablement le coût de production d'un bloc et augmente également considérablement son poids, ce qui le rend moins maniable. 20 Le bloc qui fait l'objet de l'invention ne présente pas ce type de problèmes. En effet, ce bloc est réalisé avec une matière première particulière qui autorise la présence de nombreuses rangées d'alvéoles tout en assurant une bonne résistance du bloc, sans poser de problèmes particuliers lorsqu'il est extrait du moule dans lequel il est fabriqué. Par 25 ailleurs, la structure de ce bloc a été déterminée suite à une multitude de5 tests destinés à rechercher un coefficient thermique optimal pour ce bloc. La structure présente en outre un nombre important d'alvéoles qui permettent d'imposer aux flux thermiques traversant le bloc un chemin thermique d'une longueur inégalée jusqu'à ce jour et ainsi d'obtenir un excellent compromis entre un bon coefficient thermique, un poids faible et une excellente résistance mécanique. De plus, la fabrication d'un bloc selon l'invention satisfera aux exigences de la prochaine norme internationale en matière de consommation d'énergie. L'invention concerne donc un bloc de forme globalement parallélépipédique, destiné à la construction de bâtiments, comportant une succession de rangées d'alvéoles creuses le traversant de part en part, la succession constituant des colonnes d'alvéoles creuses, les alvéoles étant disposées en quinconce et alignées dans chaque rangée entre deux tangentes à cette rangée, caractérisé en ce que - les tangentes de deux rangées contigües sont confondues ou passent au travers des alvéoles de l'autre rangée. Les alvéoles sont ménagées en quinconce pour éviter un phénomène dit de pont thermique. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. En particulier, un exemple de bloc est décrit de façon précise. Mais l'invention ne doit pas se limiter à ce bloc. Elle concerne tous les blocs destinés à la construction de bâtiments qui présentent les caractéristiques générales que l'on retrouve dans ce bloc et qui sont revendiquées. En outre, le bloc et les alvéoles décrits peuvent présenter des dimensions totalement différentes de celles mentionnées ci-après, tout en présentant la même structure. Enfin, le bloc décrit peut être divisé en plusieurs blocs, par exemple en deux blocs identiques, ce qui le rend plus léger et donc plus maniable. Les figures montrent : - à la figure 1, une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un bloc selon l'invention ; - à la figure 2, une vue de dessus du même exemple de réalisation du bloc selon l'invention surmonté d'une partie d'une matrice moulage; -à la figure 3, une vue en coupe de côté d'une représentation schématique d'un remplissage de la matrice de moulage du bloc selon l'invention ; -à la figure 4, une vue en coupe de côté d'une représentation schématique d'un démoulage de la matrice de moulage du bloc selon l'invention. La figure 1 montre, selon une vue de dessus, un bloc 1 selon l'invention, de forme globalement parallélépipédique. La structure d'un tel bloc 1 a été déterminée suite à un ensemble de tests rigoureux. La disposition des alvéoles et leurs dimensions permettent d'obtenir des coefficients thermiques performants. Une marge de quinze pour cent sur l'ensemble des dimensions du bloc 1 est envisageable sans trop modifier les coefficients thermiques obtenus avec les dimensions exactes données dans la description qui suit. De même, le bloc pèse environ vingt kilogrammes à quinze pour cent près. Le coefficient thermique du bloc 1 est d'environ 0,4. Celui-ci est susceptible d'évoluer si un traitement particulier est appliqué à la pierre ponce avec laquelle le bloc 1 est, dans un exemple, fabriqué. Dans un exemple, le bloc 1 présente une longueur de 50 cm, une largeur de 32 cm et une hauteur de 20 cm. Dans un autre exemple, non 20 représenté, le bloc présente une largeur de 36 cm. Dan un exemple préféré de réalisation de l'invention, le bloc 1, destiné à la construction de bâtiments, est composé notamment de pierre ponce. Dans des variantes, le bloc est composé de pouzzolane, ou d'argile expansé, ou encore de cendres volantes. 25 Le bloc 1 comporte une succession de quinze rangées d'alvéoles creuses 2, parallèles au sens de la longueur du bloc 1. Dans cet exemple, la section des alvéoles est circulaire et d'un diamètre de 20 mm. Les alvéoles 2 traversent de part en part, i.e. de haut en bas, le bloc 1. Dans une variante, les alvéoles présentent une section de forme 30 quelconque, par exemple polygonale. La succession de rangées constitue des colonnes d'alvéoles 2, l'ensemble des alvéoles 2 étant disposé en quinconce, afin de renforcer la résistance du bloc 1 et d'éviter un phénomène de pont thermique. La distance 3 séparant des bords adjacents de deux alvéoles 2 35 contigües d'une même rangée, par exemple R3, et la distance 4 séparant des bords adjacents de deux alvéoles contigües d'une même colonne, par exemple C7, sont inférieures ou égales à une longueur diagonale de section d'une alvéole 2. Autrement dit, les alvéoles 2 sont alignées dans chaque rangée entre deux tangentes à cette rangée, et les tangentes Ti et T2 des deux rangées contigües sont confondues. Dans une variante, les tangentes d'une même rangée passent au travers des alvéoles 2 de l'autre rangée. Selon l'invention, le nombre d'alvéoles ménagées dans un bloc est compris entre 160 et 360. Dans l'exemple décrit ici, le bloc 1 présente 168 10 alvéoles. Les rangées d'alvéoles 2 sont référencées de haut en bas RI à R15. Les rangées RI, R3, R13 et R15 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent toutes onze alvéoles. Les rangées R2 et R14 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent 15 dix alvéoles et, à chaque extrémité, une demi-alvéole d'un diamètre de 60mm. Ces demi-alvéoles de 60mm de diamètre sont en fait des encoches antisismiques aptes à coopérer avec celles du bloc voisin lorsque deux blocs sont assemblés côte à côte. Dans une variante, les rangées R2 et R14 comportent chacune une surépaisseur antisismique à la place d'une des 20 encoches antisismiques afin de combler l'encoche antisismique du bloc voisin assemblé. Les rangées R4 et R12 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent dix alvéoles. Les rangées R5, R7, R9 et R11 d'alvéoles 2 sont identiques : elles 25 comportent toutes onze alvéoles et, à chaque extrémité, une demi-alvéole d'un diamètre identique à celui des autres alvéoles de ces rangées R5, R7, R9 et R11. Les rangées R6, R8 et RIO d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent toutes douze alvéoles. 30 Les colonnes d'alvéoles 2 sont référencées de gauche à droite CO à C24. Sur les deux faces verticales les moins longues du bloc 1, les colonnes CO et C24 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent chacune quatre demi-alvéoles de même diamètre que les alvéoles 2 et, à chaque 35 extrémité, une demi-alvéole, ou encoche antisismique, d'un diamètre de 60mm. Dans une variante, les colonnes CO et C24 comportent chacune une surépaisseur antisismique à la place d'une des encoches antisismiques afin de combler l'encoche antisismique du bloc voisin assemblé. Les colonnes Cl et C23 d'alvéoles 2 sont identiques : elles 5 comportent chacune trois alvéoles 2. Les colonnes C2, C4, C6, C8, CIO, C12, C14, C16, C18, C20 et C22 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent toutes huit alvéoles 2. Les colonnes C3, C5, C7, C9, C11, C13, C15, C17, C19 et C21 d'alvéoles 2 sont identiques : elles comportent toutes sept alvéoles 2. 10 La figure 2 montre, selon la même vue de dessus, le même bloc 1 surmonté ici d'une partie d'une matrice utilisée pour son moulage. La matrice comporte une multitude de tiges verticales 9 (visibles sur la figure 3) de section identique à celle des alvéoles 2, les tiges étant alignées et fixées entre elles par le dessus, au moyen de barres 5 de maintien. 15 Par souci de clarté, seulement deux de ces barres 5 de maintien ont été représentées. Pour des alvéoles 2 et des tiges cylindriques, l'écart entre deux barres 5 est compris entre la longueur du rayon et la longueur du diamètre des alvéoles 2. Dans un exemple, les barres 5 sont parallélépipédiques et 20 présentent une largeur de section de 12 millimètres ; l'écart entre deux barres 5 est alors de 16,28 millimètres. La pierre ponce qui compose, dans un exemple, le bloc 1 résulte d'une agglomération d'un granulat sec de pierre ponce et présente une masse volumique comprise ente 500 kg/m3 et 700 kg/m3. 25 Le granulat de pierre ponce a subi une opération de suppression de fine avant son agglomération. La figure 3 montre une vue en coupe de côté d'une représentation schématique d'un remplissage de la matrice 6 de moulage du bloc 1 selon l'invention. 30 La matrice 6 de moulage d'un bloc 1 selon l'invention, comporte une paroi latérale verticale 7 de forme rectangulaire, et repose, au moment de son remplissage, sur un support plan horizontal 8. Les tiges 9 comportent à leur extrémité supérieure une fente au sein de laquelle la barre 5 de maintien est insérée, puis fixée par soudure. 35 La fabrication d'un bloc 1 selon l'invention, au moyen d'une matrice 6 selon l'invention, comporte l'étape dans laquelle on remplit, par exemple avec du granulat de pierre ponce aggloméré avec du ciment, par le dessus, un ensemble formé par la matrice 6 et le support plan 8. L'écart entre les barres 5 ainsi que la forme cylindrique des tiges 9 permet un remplissage facile de la matrice 6 car la matière première, dans un exemple les grains de pierre ponce, glisse le long des dites tiges 9. Les tiges 9 comportent à leur extrémité supérieure une fente au sein de laquelle la barre de maintien est insérée, puis fixée par soudure. La figure 4 montre une vue en coupe de côté d'une représentation schématique d'un démoulage de la matrice 6 de moulage du bloc 1 selon l'invention. Pour démouler le bloc, on soulève 12 la matrice 6 verticalement et, simultanément au soulèvement de la matrice, on appuie 13 sur une surface supérieur du bloc avec une multitude de pilons verticaux 14 pour le maintenir sur le support plan 8, puis on lève les pilons 14 pour libérer le bloc 1 démoulé. Dans une variante, les alvéoles 2 sont obtenues en perçant le bloc 1 postérieurement au démoulage. Dans ce cas, la matrice ne comporte pas de tige verticale. La structure du bloc 1 se caractérise par sa résistance à la compression: elle est de 27 à 32 Mpa (Méga Pascal). Cette résistance est en partie due à la multitude d'alvéoles qui interviennent dans sa structure. Dan un exemple, le bloc 1 est constitué d'un agglomérat de pierre ponce dont le poids par mètre cube à l'extraction est compris entre 800 kg et 900 kg, cette valeur dépendant sensiblement de leur granulométrie : pour une granulométrie 0/8, le poids moyen par mètre cube est 860 kg, et pour une granulométrie 5/8, le poids moyen par mètre cube est 840 kg. L'humidité représentant 19 à 25 pour cent du poids à l'extraction, les poids secs sont respectivement 780 kg et 700 kg. En effectuant une opération de suppression d'un ensemble de particules de poussières, appelé fine avant l'agglomération du granulat de pierre ponce, on arrive a un granulat de pierre ponce dont la masse moyenne par mètre cube est ramenée à 680 kg pour une granulométrie 0/8 et à 660 kg pour une granulométrie 5/8. Finalement, la pierre ponce qui compose le bloc 1 résulte d'une agglomération d'un granulat sec de pierre ponce ayant une masse volumique comprise ente 500 kg/m3 et 700 kg/m3. Un des avantages supplémentaires dans la construction de ce bloc 1 est qu'il suffit d'ajouter peu (de 110 à 120 kg par mètre cube) de ciment pour agglomérer les granulats. Le bloc ainsi constitué est donc léger et maniable. La pierre ponce peut être extraite de carrières situées en Grèce (à Yali), en Italie (aux îles Lipari), en France, au Maroc ou au Pérou (à Arequipa). Le tableau 2 ci-après donne une analyse chimique de la pierre ponce utilisée pour la réalisation du bloc I. Cette composition peut évidemment très 10 légèrement varier en fonction de leur provenance. Silice SiO2 70,55 Oxyde d'alumine AI203 12,24 % Oxyde ferrique Fe2O3 0,89 % Chaux CaO 2,36 % Magnésie MgO 0,10 % Oxyde de soufre S03 0 ,03 % Oxyde de potasse 1(20 4,21 % Oxyde de sodium Na2O 3,49 % Perte lors d'ignition 5,51 Non déterminés 0,62 % Tableau 2 REVENDICATIONS 1- Bloc (1) de forme globalement parallélépipédique, destiné à la construction de bâtiments, comportant une succession de rangées d'alvéoles creuses (2) le traversant de part en part, la succession constituant des colonnes d'alvéoles creuses, les alvéoles étant disposées en quinconce et alignées dans chaque rangée entre deux tangentes à cette rangée, caractérisé en ce que - les tangentes (T1 ; T2) de deux rangées contigües sont confondues 10 ou passent au travers des alvéoles de l'autre rangée. 2- Bloc selon la revendication 1 caractérisé en ce que les alvéoles sont parallélépipédiques. 3- Bloc selon la revendication 1 caractérisé en ce que les alvéoles sont cylindriques. 15 4- Bloc selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le nombre d'alvéoles ménagées dans un bloc est compris entre 160 et 360. 5- Bloc selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est composé de pierre ponce résultant d'une agglomération d'un granulat sec de pierre ponce et présentant une masse volumique comprise ente 500 kg/m3 20 et 700 kg/m3. 6- Bloc selon la revendication 5 caractérisé en ce que le granulat de pierre ponce a subi une opération de suppression de fine avant son agglomération. 7- Bloc selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que sa 25 masse est d'environ 20 kilogrammes. 8- Bloc selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il présente sur ses deux faces verticales les moins longues une encoche et/ou une surépaisseur antisismiques aptes à coopérer avec celles du bloc voisin lorsque deux blocs sont assemblés côte à côte. 30 9- Matrice (6) de moulage d'un bloc selon l'une des revendications 1 à 8, comportant une paroi latérale verticale (7) de forme rectangulaire, et reposant, au moment de son remplissage, sur un support plan horizontal (8), caractérisé en ce que - elle comporte une multitude de tiges verticales (9) de section 35 identique à celle des alvéoles, les tiges étant alignées et fixées entre ellespar le dessus, au moyen de barres (5) parallèles de maintien. 10- Matrice selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour des alvéoles et des tiges cylindriques, l'écart entre deux barres est compris entre la longueur du rayon et la longueur du diamètre des alvéoles.5