Brevet FR2967088A1 — publié le 20120511

i Procédé de fabrication de systèmes constructifs intégrés multifonction et systèmes constructifs associés à partir de bandes de bambou, procédé de fabrication de bandes de bambou Domaine technique et état de l'art s L'invention concerne un procédé de fabrication de systèmes constructifs intégrés multifonctions à base de bambou, les systèmes constructifs obtenus par le procédé et un procédé de fabrication de bandes de bambou. Par système constructif intégré multifonction, on entend ici un système constructif complexe, comprenant des éléments structurels io conférant au système ses propriétés structurels et des éléments conférant au système des propriétés autres, par exemple des propriétés thermiques, acoustiques, anti-feu, esthétiques, décoratives, etc. Le bambou est une graminée utilisée dans de nombreux domaines, dont la construction. Il est ainsi connu de réaliser des bandes de bambou par ls écrasement du bambou. Pour cela, les tiges de bambous sont tout d'abord traitées et purgées des défauts potentiels, puis fendues dans le sens de la longueur par un trait de scie. Les tiges de bambou sont ensuite ouvertes mécaniquement à la main ou à la machine. Ce procédé présente l'inconvénient d'entraîner un éclatement du bambou en lamelles de faible 20 largeur et de dimensions très irrégulières, d'où des discontinuités de la matière lors de la réalisation de systèmes constructifs par assemblage de plusieurs bandes de bambou. Il est aussi connu de réaliser par « laminage » à partir de lamelles de bambou usinées des parquets ou panneaux non structurels. Pour cela, les 25 lamelles de bambous usinées sont collées, puis soumis à des fortes pressions pour former un aggloméré de bambou. L'aggloméré de bambou est ensuite découpé et abouté pour former les panneaux ou poutres selon la dimension souhaitée. Ce procédé est coûteux et utilise une quantité importante de colle et d'énergie, il occasionne par ailleurs des pertes 30 significatives de matière par rapport au bambou dans sa forme d'origine (tige). Il est par ailleurs connu de réaliser à partir de planches de bois collées des systèmes constructifs élémentaires de forme générale sensiblement parallélépipédique, tel que des planchers, des poteaux ou des poutres. Des systèmes constructifs plus complexes peuvent également être s réalisés, par assemblage mécanique d'éléments constructifs élémentaires. On sait ainsi réaliser des planchers à section alvéolée par vissage ou clouage par exemple. Mais les procédés connus comprennent de nombreuses étapes de préparation du matériau de base, à savoir des planches de bois. En effet, le bois présente de nombreux défauts (noeuds, io etc.) qui doivent être enlevés par découpe des planches, élimination des zones à défaut, aboutage de planches pour obtenir des planches de taille uniforme, d'où notamment des pertes importantes de matière. Description de l'invention ls L'invention propose un nouveau procédé de fabrication de systèmes constructifs, élémentaires ou complexes (ou intégrés), permettant de réaliser des systèmes constructifs plus performants que les systèmes connus équivalents. Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes, consistant à : 20 - réalisation d'un empilement de couches de bandes de bambou, une forme et un volume de l'empilement étant fonction de la forme et du volume souhaitée pour le système constructif, - ajout d'une colle, puis - pressage de l'empilement. 25 Les bandes de bambou utilisées ont la forme sensiblement d'une planche, dont une longueur est grande par rapport aux dimensions de la section de la bande de bambou. A titre d'exemple, les bandes de bambou susceptibles d'être utilisées ont une longueur de l'ordre de 0,1 à 12 mètres, une largeur de l'ordre de 5 à 50 cm et une épaisseur de l'ordre de 30 2 à 22 mm. Les éléments de bambou entrant dans le procédé peuvent être de différentes natures selon les besoins des systèmes élémentaires ou complexes visés. On notera notamment les matières premières en bambou suivantes : s - Bandes de bambou obtenues par le procédé selon l'invention décrit ci-dessous, - Bandes de bambou obtenues par un procédé connu consistant à ouvrir les bambous mécaniquement jusqu'à l'obtention de bambous aplanis, io - Lattes de bambou brutes ou équarries, - Lamelles de bambou rabotées utilisées pour la finition esthétique de systèmes constructifs. Lors de la réalisation de l'empilement, le système constructif est préparé de manière à lui donner sa forme finale. Les bandes de bambous étant ls fines, de l'ordre de 2 à 22 mm, il est possible de réaliser des formes très diverses, des formes ayant des bords droits (plateau, poteau, poutre, chevron, etc.), mais également des formes plus complexes par exemple des formes présentant un bord arrondi, un angle cassé, un bord ondulé ou une surface ondulée. 20 Si nécessaire pour former et maintenir en position l'empilement, l'empilement peut être réalisé dans un moule de forme et de volume appropriés en fonction de la forme et du volume du système constructif à réaliser. Egalement, si nécessaire, une étape de rabotage des bandes de bambou peut être réalisée avant l'étape d'empilement, pour aplanir les 25 bandes de bambou. La colle peut être ajoutée entre chaque couche de bandes de bambous, entre certaines couches de bambou seulement, avant la première couche de bandes de bambou et / ou après la dernière couche de bandes de bambou. 30 Dans un procédé selon l'invention, le pressage peut être réalisé en plusieurs étapes. Dans un mode préféré de mise en oeuvre, une seule étape de pressage est réalisée. L'empilement réalisé ayant la forme du système constructif final, une seule étape de pressage à la fin est s suffisante. Les coûts de fabrication sont ainsi réduits par rapport aux procédés antérieurs. Pour le pressage, tout type de presse peut être utilisé. On réalise de préférence un pressage en trois dimensions. Le pressage peut se faire par exemple à l'aide d'une presse permettant un pressage surfacique sous vide par bâche ou à l'aide d'une presse io permettant un pressage ponctuel par vérin pneumatique. Idéalement, une presse adaptée pour à la fois un pressage surfacique et un pressage ponctuel permet d'obtenir une très large variété de formes. Le procédé selon l'invention permet de réaliser des systèmes constructifs dont les performances structurelles sont particulièrement intéressantes ls par rapport à des systèmes en bois équivalents connus, comme on le verra mieux dans des exemples plus loin. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, lors de l'étape d'empilage, les bandes de bambou de deux couches de bandes de bambou adjacentes sont étendues dans des directions différentes. Par exemple, 20 les bandes de bambou sont alignées selon une première direction sur une première couche, puis selon une deuxième direction, sur la deuxième couche et ces deux couches sont répétées jusqu'à obtention de l'épaisseur souhaitée pour le système constructif. Dans un exemple, la deuxième direction est perpendiculaire à la première direction. Dans un 25 autre exemple, la deuxième direction est oblique par rapport à la première direction, mais non perpendiculaire. Trois directions ou plus peuvent également être envisagées. En croisant ainsi les bandes de bambou, on renforce et on homogénéise les performances mécaniques des systèmes constructifs dans au moins deux directions. Ceci est notamment 30 intéressant pour des systèmes constructifs présentant au moins deux grandes dimensions, de l'ordre de quelques dizaines de centimètres à un ou plusieurs mètres, un plancher ou un mur par exemple. Selon un mode de mise en oeuvre également, lors de l'étape d'empilage, une ou plusieurs cale(s) est (sont) insérée(s) entre les bandes de bambou à un (des) endroit(s) prédéfini(s). Le nombre, le matériau et les formes des cales sont choisis en fonction des spécificités (techniques, esthétiques, pratiques) recherchées pour le système constructif. Selon une variante, la cale est retirée après l'étape de pressage, pour laisser un espace vide à l'endroit prédéfini. La cale est réalisée dans ce cas dans un matériau sur lequel la colle n'adhère pas. Après retrait de la cale, on obtient ainsi un système constructif complexe présentant des io espaces libres à l'intérieur, une section en nid d'abeille par exemple. Ceci permet d'alléger le système complexe et / ou d'obtenir des propriétés thermiques ou acoustiques différentes de celles d'un système ayant une section pleine. Ceci permet aussi à l'utilisateur, ultérieurement, de remplir les espaces vides par un matériau de son choix, en fonction de l'utilisation 15 faite du système constructif. Il est ainsi possible de remplir les espaces vides avec des gaines techniques ou des matériaux ayant des propriétés thermiques, acoustiques, anti-feu et / ou esthétiques (passage de gaine technique par exemple) particulières. Selon une autre variante, la cale est réalisée en un matériau choisi pour 20 ses propriétés thermiques, acoustiques, anti-feu, esthétiques ou autre, et la cale n'est pas retirée après pressage. La cale fait ainsi partie intégrante du système constructif et lui confère des propriétés particulières thermiques, acoustiques, anti-feu, esthétiques ou autres. On obtient ainsi un système constructif intégré multifonctions, prêt à être utilisé. 25 L'invention concerne enfin des systèmes constructifs obtenus par le procédé décrit ci-dessus et dont des exemples particuliers sont décrits ci-dessous. L'invention propose également un nouveau procédé d'obtention de bandes de bambou, plus efficace que le procédé antérieur, et comprenant 30 les étapes suivantes, consistant à : - réaliser une fente longitudinale sur un bambou, - assouplir le bambou - ouvrir et mettre à plat le bambou assoupli. Ainsi, avec le procédé selon l'invention, les fibres des bambous ne sont plus cassées, il y a moins d'éclats, moins d'espaces vides entre les fibres de bambou dans les bandes de bambous résultant du procédé selon s l'invention. On obtient ainsi des bandes de bambous plus denses, plus homogènes, présentant de meilleures performances mécaniques (résistance à la flexion, la torsion, etc.), thermiques, acoustiques. Egalement, les bandes de bambou obtenues sont plus fines que des planches de bois ce qui permet d'améliorer les rendements matière. io Différentes techniques peuvent être utilisées pour assouplir les bambous. Les bambous peuvent être chauffés et / ou humidifiés, par exemple dans un four à hygrométrie réglable. Des plastifiants chimiques peuvent également être ajoutés pour accélérer et faciliter l'assouplissement des bambous. ls Les tiges de bambous brutes présentent globalement très peu de défauts structurels, et pas de défaut de taille suffisamment importante pour être gênante dans la fabrication des planches. Des étapes de découpe puis d'aboutage pour supprimer les défauts ne sont donc pas nécessaires. Tout ceci simplifie encore la réalisation des bandes de bambou utilisées 20 pour la fabrication des systèmes constructifs. Brève description des fiqures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit 25 d'exemples de systèmes constructifs obtenus par un procédé selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 5 montrent les sections de systèmes constructifs selon l'invention, 30 - les figures 6 à 8 sont des vues de profils de systèmes constructifs selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention Comme dit précédemment, le procédé selon l'invention permet de réaliser en bambou et de manière simple une importante variété de systèmes constructifs, élémentaires ou complexes. s Le système constructif est préparé entièrement lors d'une étape de réalisation d'un empilement de couches de bandes de bambou ; la forme et le volume de l'empilement sont fonction de la forme et du volume souhaités pour le système constructif. Une colle est ajoutée, soit après l'étape d'empilement, soit à des intervalles successifs au cours de l'étape io d'empilement. L'empilement est ensuite pressé. Une unique étape de pressage est réalisée, quelle que soit la forme du système constructif envisagée. Ceci est une différence importante du procédé de fabrication selon l'invention par rapport aux procédés connus par ailleurs. Si nécessaire pour faciliter le maintien en position des bandes de ls bambous et des cales lors de l'empilement, un moule de forme et de volume appropriés peut être utilisé. Le matériau essentiel pour la fabrication des systèmes constructifs selon l'invention est le bambou, utilisé sous forme de bandes de faible épaisseur, de l'ordre de 2 à 22 mm et de grande longueur, de l'ordre de 0 20 à 12 mètres. Les bandes de bambou et les cales sont empilées par couches (figures 1-8) avant pressage, en fonction des propriétés souhaitées pour le système constructif. Des formes extérieures très diverses peuvent être envisagées, autres que des formes parallélépipédiques, par exemple des formes ayant 25 des bords en arc de cercle (figure 4) ou des formes présentant un ou plusieurs angles (figure 5). Il est possible également de réaliser des formes intérieures spécifiques en ajoutant des cales entre les bandes de bambou. Selon une variante, les cales sont retirées après pressage pour laisser 3o des espaces vides 21, 22, 23 à l'intérieur du système (figure 2). Selon une autre variante, les cales 31, 32, 33 sont laissées à l'intérieur du système constructif après pressage (figure 3) pour obtenir un système constructif complexe intégrant des matériaux à propriétés spécifiques (thermiques, acoustiques, anti-feu, esthétiques, etc.). s Les systèmes constructifs obtenus selon le procédé ont des performances structurelles particulièrement intéressantes, notamment par rapport à des systèmes en bois équivalents. Par exemple, il est possible de réaliser une poutre en bambou de 240 mm de hauteur ayant une portée de 6.97 m, pour un volume total de matière de 0.0082m3. Une poutre en bois de io même hauteur 240 mm a une portée maximale de 6.33 m, pour un volume total de matière de 0.0113m3. La poutre bambou a ainsi une portée supérieure de 100/0 et un volume matière inférieur de 400/0 par rapport à une poutre bois de même hauteur. Dit autrement, une poutre en bambou a une section inférieure à celle d'une poutre en bois de même longueur et ls ayant une même résistance à la flexion. Une diminution de la section augmente les performances acoustiques (les transmissions des bruits par vibration de la matière sont réduites) et les performances thermiques (ponts thermiques moins importants). La figure 6 montre une poutre de section en I. Une telle poutre peut être 20 utilisée pour la réalisation de plancher ou de cloison par exemple. La poutre est réalisée dans un exemple par un assemblage de : - plusieurs couches de bandes de bambou, avec pour chaque couche plusieurs bandes de bambou côte-à-côte de sorte que la section de la couche a une longueur L1, 25 - plusieurs couches de bandes de bambous, avec pour chaque couche plusieurs bandes de bambou côte-à-côte de sorte que la section de la couche a une longueur L2 inférieure à L1, et - plusieurs couches de bandes de bambous, avec pour chaque couche plusieurs bandes de bambous côte-à-côte de sorte que la 30 section de la couche a une longueur L1. Toutes les bandes de bambou ont une même longueur égale à la longueur L3 de la poutre. Une seule étape de pressage permet de réaliser l'assemblage des différentes couches de bandes de bambou. La figure 7 montre une plaque destinée à la réalisation d'une chape de structure telle qu"un d'un plancher, d'un panneau de porte d'un panneau s de remplissage d'un mur, d'un plan de travail, etc., ou plus généralement tout élément destiné à travailler en compression. La plaque est réalisée par une succession de couches de bandes de bambous. Dans deux couches 71, 72 ; 72, 73 successives, les bandes de bambou s'étendent dans des directions différentes. Sur les côtés de la plaque, des rainures et io / ou des nervures peuvent être prévues pour faciliter l'assemblage ultérieur de plusieurs plaques (non représentées). Par rapport à une plaque équivalente en bois, la masse volumique du bambou (supérieure à celle du bois) permet de contribuer à l'amélioration des propriétés acoustiques et d'inertie thermique du système de plancher ls réalisé Le confort des occupants dans le bâtiment réalisé en utilisant des plaques en bambou est donc amélioré. Les performances mécaniques sont également améliorées ; à titre d'exemple : - une poutre en bois contrecollé de section 70 mm par 170 mm et une chape de structure en bois contrecollé d'épaisseur 30 mm associées 20 mécaniquement (colle, clous, vis, etc.) permettent de réaliser un plancher d'une portée maximale de 5.32 m, - un système selon l'invention, comprenant une poutre en bambou de section 70 mm par 170 mm et une chape de structure en bambou d'épaisseur 30 mm réalisées ensemble par un procédé selon 25 l'invention, a une portée maximale de 7.65 m, - soit une amélioration en portée de l'ordre de 400/0. La figure 8 montre un système de construction complexe permettant de réaliser de manière simple un plancher. Il est constitué de, en partant depuis le bas de la figure : 30 - une plaque 81 réalisée par une succession de couches de bandes de bambous ; dans deux couches successives, les bandes de bambou s'étendent dans des directions différentes, sur les côtés de la plaque, 2967088 io des rainures et / ou des nervures peuvent être prévues pour faciliter l'assemblage ultérieur de plusieurs plaques, - au dessus de la plaque, des poutres 82 réalisées par des empilements de faible largueur de bandes de bambou (une bande de s bambou par couche dans l'exemple représenté), les bandes de bambous s'étendant toutes dans la même direction, - entre les poutres 82, des cales sont positionnées pour maintenir en position les éléments durant l'étape de pressage, - au dessus des poutres, des planches reconstituées 83 réalisées par io des empilements de faible largeur de bandes de bambou, les planches reconstituées s'étendant dans une direction perpendiculaire à la direction des poutres 82 sur lesquelles elles reposent, - entre les planches reconstituées, des cales sont positionnées pour maintenir l'écartement entre les planches reconstituées au cours de ls l'étape de pressage. Pour la réalisation du système de la figure 8, lors de l'étape d'empilement, des cales ont été positionnées entre les poutres 82 et entre les planches reconstituées 83, pour maintenir en position les bandes de bambou formant les poutres 82 et les planches reconstituées 83 pendant l'étape de 20 pressage. Dans l'exemple représenté, les cales ont été enlevées après l'étape de pressage. Des cales auraient aussi pu être réalisées en un ou des matériaux ayant des propriétés thermiques, acoustiques ou pare-feu spécifiques, puis laissées après l'étape de pressage. Les poutres 82 assurent la résistance à la flexion du plancher, la plaque 81 du dessous et 25 les planches reconstituées 83 sur le dessus assurent la résistance à la compression, permettent la fixation de revêtements décoratifs et apportent des propriétés techniques supplémentaires (protection au feu, acoustique, diaphragme de plancher, thermique, esthétique par exemple). Une unique étape de pressage permet de solidariser l'ensemble des bandes de 30 bambou formant l'élément de plancher. REVENDICATIONS1. Procédé d'obtention d'un système constructif comprenant les étapes suivantes : - réalisation d'un empilement de couches de bandes de bambou, une s forme et un volume de l'empilement étant fonction de la forme et du volume souhaités pour le système constructif, - ajout d'une colle, puis - pressage de l'empilement. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, lors de l'étape io d'empilage, les bandes de bambou de deux couches adjacentes sont étendues dans des directions différentes. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel, lors de l'étape d'empilage, une cale est insérée entre les bandes de bambou à un endroit prédéfini. ls 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, après l'étape de pressage, la cale est retirée pour laisser un espace vide à l'endroit prédéfini. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4 dans lequel, la cale est réalisée dans un matériau choisi pour ses propriétés thermiques, 20 acoustiques, anti-feu, esthétique ou autres. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les bandes de bambou ont une épaisseur comprise entre 2 et 22 mm. 7. Système constructif, caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 25 8. Système constructif selon la revendication 7, dont une section dans un plan perpendiculaire ou oblique à une dimension longitudinale des bandes de bambou présente un bord de forme générale droite ou en arc de cercle ou en angle. 9. Système constructif selon la revendication 7, de type poteau ou poutre, de section pleine. 10. Système selon la revendication 9, de section rectangulaire, en losange, en I, en O ou en L. s 11. Système constructif selon la revendication 7, comprenant la superposition de : - une première plaque réalisée par plusieurs couches de bandes de bambou orientées de manière alternée d'une couche à l'autre, - une ou plusieurs poutre de bambou s'étendant dans le sens à la 10 première plaque, les poutres de bambou étant constituées d'un empilement de bandes de bambou et un espace entre les poutres étant laissé libre ou rempli d'un matériau autre que le bambou, et - une deuxième plaque réalisée par plusieurs couches de bandes de bambou orientées de manière alternée d'une couche à l'autre. 15 12. Procédé de fabrication d'une bande de bambou, comprenant les étapes suivantes, consistant à : - réaliser une fente longitudinale sur un bambou - assouplir le bambou - ouvrir et mettre à plat le bambou assoupli 20 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le bambou est assoupli par chauffage, humidification, et / ou ajout de plastifiants chimiques.