Brevet FR2953216A1 — publié le 20110603

La présente invention concerne un matériau thermiquement isolant, réalisable à base de ciment ou similaire, et d'air. Cette invention se rapporte aussi à un procédé de fabrication d'un tel matériau isolant. Le béton, habituellement utilisé comme matériau de construction, est un assemblage de granulats, généralement minéraux, réunis par un liant constitué d'un mélange d'eau et de ciment. Dans sa constitution courante, ce matériau reste lourd, et ses qualités d'isolation thermique restent limitées. Il est connu que le béton contient de l'air, habituellement dans une proportion comprise entre 3 % et 7 %, et qu'il est possible d'alléger le béton en lui incorporant plus d'air, notamment sous la forme d'une mousse fabriquée par un « canon à air » ou par des adjuvants entraîneurs d'air. Par ce moyen, on peut alléger le béton en abaissant sa densité jusqu'aux environ de 1, ce qui représente une teneur en air supérieure à 60 % (en volume). Le béton dit « cellulaire » atteint des valeurs de densité plus basses, de l'ordre de 0,6. Ce béton cellulaire est obtenu en faisant réagir de la poudre d'aluminium et de la chaux, pour former une multiplicité de bulles de gaz. Toutefois, ce matériau reste instable s'il n'est pas passé en autoclave. Sa mise en oeuvre reste donc lourde et coûteuse. Ainsi, même s'il est généralement connu que le degré d'isolation d'un corps est proportionnel à sa teneur en air, on continue d'utiliser le plus souvent du béton ordinaire, sur lequel on applique une couche d'isolation notamment en polystyrène, certes efficace du point de vue thermique mais possédant les inconvénients d'être combustible et générateur de gaz asphyxiants. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients ou insuffisances précédemment indiqués, et elle a donc pour objectif de fournir un matériau isolant léger, stable, incombustible et d'une mise en oeuvre aisée et économique. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un matériau thermiquement isolant, utilisable notamment comme matériau de construction ou comme matériau de remplissage ou de comblement, matériau qui se caractérise par le fait qu'il se compose de bulles d'air enfermées dans des enveloppes constituées d'un mélange durcissable, en particulier un mélange d'eau et de ciment, les bulles d'air ayant un diamètre de l'ordre de un à plusieurs millimètres et la densité dudit matériau étant comprise entre 2 et 0,1. Ainsi, l'idée à la base de l'invention consiste à produire une « mousse », dont les bulles d'air possèdent des parois formées d'un mélange d'eau et de ciment, ou analogue, ayant la propriété de renforcer la tensioactivité de l'enveloppe de chaque bulle d'air, si bien qu'elle reste stable pendant la durée de prise et de durcissement du ciment. On obtient ainsi une masse, pouvant être désignée comme un « béton d'air », dont les agrégats sont des bulles d'air tandis que le liant est le mélange eau-ciment durci. En d'autres termes, alors qu'une mousse pure traditionnelle est un isolant idéal mais qui ne possède pas de pérennité et se transforme assez rapidement en eau, l'association d'une mousse avec un mélange eau-ciment, telle que proposée par l'invention, conduit à un produit isolant suffisamment dur qui se maintient dans le temps. On obtient ainsi un matériau de construction ou de remplissage léger mais stable, ayant les propriétés d'être thermiquement isolant et incombustible, mais ne nécessitant pas de traitement tel que passage à l'autoclave contrairement au béton cellulaire, et ne dégageant aucun gaz nocif. Selon la proportion d'air, d'eau et de ciment, ce matériau peut être adapté en ce qui concerne sa densité, donc sa résistance mécanique et son coefficient d'isolation, ce qui ouvre la voie à des applications multiples. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication du matériau isolant précédemment défini. Selon ce procédé, un mélange d'eau et de ciment est pompé et envoyé dans un « canon à mousse », un agent moussant étant ajouté audit mélange en amont du canon à mousse de manière à obtenir en sortie de ce canon à mousse le matériau isolant avec bulles d'air enfermées dans des enveloppes, ces dernières durcissant ensuite. Ainsi, le procédé de l'invention permet d'obtenir un produit qui peut être directement utilisé, c'est-à-dire notamment coulé dans des moules ou directement coulé en place dans des murs creux ou sur des planchers préexistants. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme particulière de ce matériau isolant, et illustrant son procédé de fabrication : Figure 1 représente, en coupe, un échantillon du matériau isolant 35 objet de l'invention ; Figure 2 montre un ensemble de production de ce matériau isolant. Comme le montre la figure 1, le matériau isolant de l'invention se compose de bulles d'air 2, ayant un diamètre de un à plusieurs millimètres, qui sont enrobées dans des enveloppes 3 constituées d'un mélange durcissable d'eau et de ciment, les enveloppes 3 pouvant être comparées à des coquilles d'oeuf qui s'imbriquent les unes dans les autres, de manière à former une « mousse isolante solide ». Selon la grosseur des bulles d'air 2, et l'épaisseur des enveloppes 3, le matériau isolant possède une densité comprise entre 2 et 0,1. De préférence, cette densité se situe dans l'intervalle entre 0,5 et 0,2. La figure 2 montre un ensemble adapté pour la production industrielle du matériau isolant précédemment décrit, à partir d'eau, de ciment et d'un agent moussant. Ainsi, cet ensemble comprend une cuve 4 remplie d'un mélange d'eau et de ciment 5, et un réservoir 6 rempli d'un agent moussant 7, tel qu'un 15 produit tensio-actif. [A CONFIRMER] Une ligne principale 8 part de la cuve 4 et aboutit à un canon à mousse 9. Sur la ligne principale 8 sont successivement intercalés, d'amont en aval : un groupe moto-pompe 10, un débitmètre 11 et une vanne de sectionnement 12. Une ligne secondaire 13 part du réservoir 6 et se raccorde à 20 la ligne principale 8, entre le débitmètre 11 et la vanne de sectionnement 12. Sur la ligne secondaire 13 sont intercalés, d'amont en aval : un clapet antiretour 14, un filtre avec purge 15, un groupe moto-pompe 16, un dispositif d'amorçage 17 et un autre clapet anti-retour 18. Dans une variante simplifiée, la ligne secondaire 13 peut être 25 simplement équipée, au point de raccordement avec la ligne principale 8, d'un injecteur fonctionnant sur le principe du « venturi ». Lorsque l'ensemble précédemment décrit est en service, on obtient à la sortie du canon à mousse 9 une « mousse » constituée par des bulles d'air enfermées dans un mélange d'eau et de ciment, encore à l'état liquide ou 30 visqueux. Ce mélange durcit ensuite, de manière à former un corps solide, emprisonnant les bulles d'air, tel que montré sur la figure 1. Le matériau isolant, objet de l'invention, est obtenu « prêt à l'emploi » par le procédé précédemment décrit, et il peut être utilisé de diverses manières, selon les applications souhaitées. Ainsi, ce matériau peut être coulé à l'horizontale, pour former des dalles ou des planchers notamment préfabriqués, ou pour former un ravoirage sur une dalle de plancher préexistante. Le matériau isolant de l'invention peut aussi être appliqué contre un 5 mur ou sur une toiture, pour réaliser une isolation thermique d'un bâtiment, par l'extérieur ou par l'intérieur. Ce matériau isolant peut encore être coulé dans l'espace situé entre deux parois plus ou moins légères, sans les déformer dans la mesure où, grâce à la légèreté dudit matériau, celui-ci ne crée pratiquement aucune 10 poussée. Le matériau isolant, objet de l'invention, peut également être coulé ou injecté à l'intérieur de parois creuses, par exemple constituées par des blocs de construction creux en béton, présentant donc des espaces vides aptes à recevoir un tel matériau. 15 L'utilisation de ce matériau isolant comme matériau de construction de bâtiments, tel que mis en oeuvre dans les exemples précédents, est en particulier possible dans le cas où la densité dudit matériau est suffisante. Ce matériau est aussi utilisable, avec mise en oeuvre par refoulement ou par simple gravité, pour combler une citerne ou une cuve 20 désaffectée, ou pour combler une canalisation inutilisée ou encore pour réaliser le remblayage d'une tranchée notamment si celle-ci doit être rouverte ultérieurement. Dans les applications de remplissage d'espaces désaffectés, le matériau objet de l'invention apporte surtout l'avantage d'une protection contre l'incendie. 25 Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce matériau isolant, et au seul mode opératoire de fabrication dudit matériau, qui ont été décrits ci-dessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. 30 C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - Par une modification du rapport eau/ciment, faisant varier la grosseur des bulles d'air et la densité du matériau isolant, donc aussi la résistance mécanique et le coefficient d'isolation, des densités plus fortes étant 35 intéressantes dans l'utilisation comme matériau de construction ; - En remplaçant le ciment par tout autre liant analogue : plâtre, anhydrite, ciment spécial tel que ciment réfractaire, etc. en particulier pour obtenir un produit « coupe-feu » ; - En modifiant l'ensemble de production du matériau en question, 5 notamment par des solutions intermédiaires entre la réalisation complexe illustrée et la variante simplifiée évoquée. REVENDICATIONS1. Matériau thermiquement isolant, utilisable notamment comme matériau de construction ou comme matériau de remplissage ou comblement, caractérisé en ce qu'il se compose de bulles d'air (2) enfermées dans des enveloppes (3) constituées d'un mélange durcissable, en particulier un mélange d'eau et de ciment, les bulles d'air ayant un diamètre de l'ordre de un à plusieurs millimètres, et la densité dudit matériau étant comprise entre 2 et 0,1. 2. Matériau isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa densité se situe dans l'intervalle entre 0,5 et 0,2. 3. Procédé de fabrication du matériau isolant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un mélange d'eau et de ciment (5) est pompé et envoyé dans un « canon à mousse » (9), un agent moussant (7) étant ajouté audit mélange (5) en amont du canon à mousse (9), de manière à obtenir en sortie de ce canon à mousse (9) le matériau isolant avec bulles d'air (2) enfermées dans des enveloppes (3), ces dernières durcissant ensuite.