Brevet FR2988715A1 — publié le 20131004

Matériau de construction et procédé de fabrication d'un tel matériau Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un matériau de construction, et en particulier à un procédé de fabrication d'un tel matériau. État de la technique Dans le milieu naturel, il existe différents types de roches argileuses, classées suivant leur teneur en argile et en autres minéraux (quartz, carbonates, sulfures, etc.) et suivant leur texture. L'argilite désigne une roche argileuse indurée, c'est-à-dire comprenant du mica, du carbonate de calcium (CaCO3) et/ou des cristaux de quartz, et dont la teneur en argile, principalement de la smectite et de l'illite, est d'environ 40 à 45 %. L'argilite est caractérisée par une très faible perméabilité. On peut trouver de l'argilite en France, dans le bassin de Lodève du département de l'Hérault. On peut encore trouver de l'argilite dans le Bassin Parisien, en particulier dans le département de Haute-Marne. Dans le domaine de la réalisation de tunnels, les roches extraites, et en particulier l'argilite, sont généralement inutilisées. En particulier l'argilite stockée en plein air, et soumise aux intempéries telle que la pluie, n'est pas stable, car elle se dissout dans l'eau pour se transformer en boue. L'argilite sous forme de boue est particulièrement polluante car elle peut s'infiltrer dans les terrains agricoles et dans les canalisations domestiques.30 Objet de l'invention Un objet de l'invention consiste à résoudre la problématique du stockage de l'argilite. Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau de construction, et en particulier un matériau adapté à la réalisation des tunnels. Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'un tel matériau. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un matériau de construction, comprenant une étape d'extraction de l'argilite sous terre, une étape de transformation de l'argilite extraite, et une étape de cuisson de l'argilite transformée. L'étape de transformation peut comporter une étape de broyage de l'argilite extraite pour obtenir des fragments d'argilite. Le procédé peut en outre comprendre une étape de calibration dans laquelle on sépare les fragments d'argilite selon au moins deux catégories en fonction de leur tailles. Le procédé peut également comprendre une étape d'élaboration d'une pluralité de dispositifs d'argilite munis chacun d'un trou débouchant, à partir de fragments d'argilite d'une première catégorie ayant une taille inférieure à une première taille de référence, et dans lequel on cuit les dispositifs d'argilite pour obtenir des dispositifs en céramique destinés à la réalisation d'un tunnel.30 Les dispositifs d'argilite peuvent avoir une forme globalement tubulaire ou globalement annulaire. Le procédé peut comprendre une étape d'élaboration d'une pluralité de briques d'argilite à partir d'un mélange d'eau et de fragments d'argilite de la première catégorie, et dans lequel on cuit les briques d'argilite pour obtenir des briques en céramique. Dans le procédé, on peut cuire des fragments d'argilite de la première catégorie, pour obtenir une poudre en céramique et on mélange la poudre en céramique avec un liant pour la réalisation d'un mortier ou d'un béton. Dans le procédé, on peut également cuire des fragments d'argilite d'une deuxième catégorie ayant une taille supérieure à la première taille de référence et inférieure à une deuxième taille de référence, pour obtenir des granulats en céramique, et on mélange les granulats en céramique avec un liant pour la réalisation d'un béton. Dans le procédé, on peut encore cuire des fragments d'argilite d'une troisième catégorie ayant une taille supérieure à la deuxième taille de référence, pour obtenir des graviers en céramique destinés à la réalisation d'un ballast de voie ferrée. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un matériau de construction comprenant de la céramique à base d'argilite, destiné à la réalisation d'un tunnel, ou de briques, ou d'un mortier, ou d'un béton, ou d'un ballast de voie ferrée.30 Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente les principales étapes du procédé de fabrication d'un matériau selon l'invention ; la figure 2 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un matériau de construction ; la figure 3 illustre schématiquement un autre mode de réalisation d'un matériau de construction ; et la figure 4 illustre schématiquement une vue en coupe selon l'axe A-A de la figure 3. Description détaillée Le procédé de fabrication d'un matériau de construction comporte, comme illustré à la figure 1, les étapes successives suivantes : extraire de l'argilite sous terre S1 ; transformer l'argilite extraite S2 ; et cuire l'argilite transformée S3. Généralement, l'extraction de l'argilite peut être réalisée par tout système de forage ou d'extraction. En particulier l'argilite pourra être extraite du sol par un tunnelier. Après l'étape d'extraction, l'argilite est envoyée à une station de broyage S21 pour y être transformée, par exemple à l'aide d'un convoyeur se présentant sous la forme d'une bande de transport amenant l'argilite extraite jusqu'à un broyeur de la station de broyage. L'étape de broyage S21 permet d'obtenir des fragments d'argilite. L'étape de cuisson S3 peut être mise en oeuvre en utilisant un four, par exemple en chauffant l'argilite à une température supérieure à 900°C, en particulier à 1050°C, pendant une période de vingt à trente-six heures, afin de transformer l'argilite en céramique. Dans un système intégré, à la sortie du broyeur, un autre convoyeur se présentant par exemple sous la forme d'une bande peut apporter les fragments d'argilite dans un four pour les cuire. La céramique obtenue est particulièrement stable, en particulier elle n'est pas soluble dans l'eau, et peut être stockée en évitant toute pollution. L'étape de transformation S2 peut comprendre également une étape de calibration S22 pour séparer les fragments d'argilite en fonction de leurs tailles. L'étape de calibration S22 comprend une séparation des fragments d'argilite en plusieurs catégories : - une première catégorie dans laquelle les fragments ont une taille inférieure à une première taille de référence, pour obtenir une poudre d'argilite ; une deuxième catégorie dans laquelle les fragments ont une taille supérieure à la première taille de référence et inférieure à une deuxième taille de référence, pour obtenir des granulats d'argilite ; et - une troisième catégorie dans laquelle les fragments ont une taille supérieure à la deuxième taille de référence pour obtenir des graviers d'argilite. Par exemple, la première taille de référence est comprise entre 0,4 mm et 1 mm, préférentiellement égale à 0,5 mm. La deuxième taille de référence peut être comprise entre 5 mm et 50 mm, de préférence égale à 25 mm. L'étape de calibration permet avantageusement de réutiliser par la suite les fragments d'argilite pour la fabrication de différents matériaux de construction destinés à des réalisations spécifiques. Par exemple, on peut élaborer une pluralité de dispositifs d'argilite munis chacun d'un trou débouchant, à partir de la poudre d'argilite. Sur la figure 2, on a représenté de façon schématique un dispositif 1 d'argilite en forme de tube. Le dispositif 1 d'argilite comporte un trou débouchant 2 correspondant à un évidemment selon un axe longitudinal Al du tube. Le dispositif 1 peut également comprendre plusieurs trous débouchant, et préférentiellement chaque dispositif 1 comporte un unique trou débouchant pour faciliter sa réalisation. Avantageusement, chaque dispositif 8 en forme de tube a une hauteur H comprise entre 10 et 30mm, un diamètre extérieur d1 compris entre 10 et 40mm et un diamètre intérieur d2 compris entre 8 et 38mm. On peut réaliser de tels dispositifs 1 d'argilite par extrusion. Sur les figures 3 et 4, on a représenté de façon schématique un dispositif 1 d'argilite en forme d'anneau. L'anneau peut être torique et peut présenter une section circulaire comme illustré à la figure 4. Un anneau peut avoir un diamètre de tore ds compris entre 15 et 40mm et un diamètre intérieur minimum d2 compris entre 10 et 30mm. Puis on cuit les dispositifs 1 d'argilite afin d'obtenir des dispositifs en céramique destinés, notamment, à la réalisation d'un tunnel. En particulier, on dispose les dispositifs 1 d'argilite à trou débouchant autour de la surface externe du tunnel, entre les voussoirs du tunnel et le terrain. Un tel ensemble de dispositif est particulièrement efficace pour amortir la convergence du terrain exercée sur le tunnel. Selon un autre exemple, on élabore une pâte à partir d'un mélange d'eau et de poudre d'argilite pour fabriquer des briques d'argilite. Puis, on cuit les briques d'argilite pour obtenir des briques en céramique. Selon encore un autre exemple, on cuit directement la poudre d'argilite pour obtenir une poudre en céramique et mélanger cette dernière avec un liant, tel du ciment, pour la réalisation d'un mortier ou d'un béton. Selon un autre exemple, on cuit les granulats d'argilite pour obtenir des granulats en céramique, et on mélange les granulats en céramique avec le liant pour réaliser le béton. Selon encore un autre exemple, on cuit les graviers d'argilite pour obtenir des graviers en céramique pour la réalisation d'un ballast de voie ferrée. Dans l'exemple particulier où l'argilite est extraite par un tunnelier, les fragments d'argilite pourront directement être utilisés sur place, en fonction de leurs tailles, pour réaliser, par exemple, les voussoirs du tunnel à partir du béton à base des granulats de céramique définis ci-avant. On peut aussi réaliser une dalle située à l'intérieur du tunnel à partir d'un tel béton. Les briques de céramique pourront également être fabriquées sur place, puis être stockées directement dans le tunnel. Ainsi, on peut disposer, directement au niveau de l'endroit où sera réalisé un tunnel enterré dans un sol comprenant de l'argilite, des matériaux de construction en céramique à base d'argilite en vue de leur réutilisation pour former, par exemple, au moins en partie le tunnel afin de limiter les déchets générés lors de la formation dudit tunnel.25 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un matériau de construction, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'extraction de l'argilite sous terre (S1), une étape de transformation de l'argilite extraite (S2), et une étape de cuisson de l'argilite transformée (S3). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de transformation (S2) comporte une étape de broyage (S21) de l'argilite extraite pour obtenir des fragments d'argilite. 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant une étape de calibration (S22) dans laquelle on sépare les fragments d'argilite selon au moins deux catégories en fonction de leur tailles. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant une étape d'élaboration d'une pluralité de dispositifs d'argilite (1) munis chacun d'un trou débouchant, à partir de fragments d'argilite d'une première catégorie ayant une taille inférieure à une première taille de référence, et dans lequel on cuit (S3) les dispositifs d'argilite (1) pour obtenir des dispositifs en céramique destinés à la réalisation d'un tunnel. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les dispositifs d'argilite (1) ont une forme globalement tubulaire ou globalement annulaire. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, comprenant une étape d'élaboration d'une pluralité de briques d'argilite à partir d'un mélange d'eau et de fragments d'argilite de la première catégorie, et dans lequel on cuit (S3) les briques d'argilite pour obtenir des briques en céramique.30 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel on cuit (S3) des fragments d'argilite de la première catégorie, pour obtenir une poudre en céramique et on mélange la poudre en céramique avec un liant pour la réalisation d'un mortier ou d'un béton. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel on cuit (S3) des fragments d'argilite d'une deuxième catégorie ayant une taille supérieure à la première taille de référence et inférieure à une deuxième taille de référence, pour obtenir des granulats en céramique, et on mélange les granulats en céramique avec un liant pour la réalisation d'un béton. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on cuit (S3) des fragments d'argilite d'une troisième catégorie ayant une taille supérieure à la deuxième taille de référence, pour obtenir des graviers en céramique destinés à la réalisation d'un ballast de voie ferrée. 10. Matériau de construction, caractérisé en ce qu'il comprend de la céramique à base d'argilite, destiné à la réalisation d'un tunnel, ou de briques, ou d'un mortier, ou d'un béton, ou d'un ballast de voie ferrée.20