Brevet FR3007027A1 — publié le 20141219

Domaine de l'invention La présente invention porte sur des compositions adaptées à une utilisation en tant que chape de plancher, les compositions étant basées sur des liants hydrauliques, tels que liants de sulfate de calcium. État antérieur de l'invention Une chape de plancher est utilisée dans des bâtiments pour niveler et aplanir la couche de béton sous-jacente et dans laquelle des tuyaux et des câbles sont logés. Elle joue le rôle de barrière acoustique et doit présenter une bonne conductivité thermique dans le cas où elle héberge des conduits de chauffage et de refroidissement par le sol. Une chape à auto-nivellement est un mortier liquide principalement formé à partir d'un liant hydraulique tel que ciment ou sulfate de calcium, et un agrégat, généralement du sable ; elle est apportée sur le chantier par un camion malaxeur ou directement par l'intermédiaire d'un système de distribution transmix. Les chapes de plancher basées sur des liants de sulfate de calcium sont bien connues des personnes du métier. Des tentatives ont été mises en oeuvre pour améliorer la conductivité thermique de chapes de plancher par l'ajout de graphite expansé, tel que décrit dans DE10049230. Résumé de la présente invention Un objet de la présente invention est de fournir des compositions adaptées à des chapes thermoconductrices basées sur des liants de sulfate de calcium. La présente invention porte en outre sur des chapes de plancher et des systèmes de chauffage par le sol obtenus au moyen de compositions selon la présente invention. La présente invention porte également sur l'utilisation de compositions selon la présente invention pour des chapes de plancher et des systèmes de chauffage par le sol. Selon un premier aspect de la présente invention, une composition de chape de plancher est décrite, la composition contenant un liant hydraulique et un additif thermoconducteur sélectionné dans le groupe se composant de SiC, B4C, A1203 et de combinaisons de ceux-ci. La composition selon la présente invention contient SiC, carbure de bore et A1203. L'utilisation de ces composants présente l'avantage que l'aptitude à l'écoulement de la chape de plancher à l'état humide n'est affectée que dans une faible mesure, voire pas du tout, tandis que l'utilisation de graphite (naturel ou expansé) conduit à une certaine réduction de l'aptitude à l'écoulement de la chape de plancher à l'état humide. Le terme "liant hydraulique" fait référence à ce qui est généralement entendu comme étant des liants hydrauliques c'est-à-dire des composés possédant la propriété d'hydrater en présence d'eau et d'humidité de façon à obtenir une propriété mécanique solide. Le liant hydraulique peut plus particulièrement contenir du ciment Portland conformément à la norme EN 197-1 ou du ciment alumineux. Le liant hydraulique peut également contenir du sulfate de calcium. Ce sulfate de calcium peut être du sulfate de calcium bêta et/ou du sulfate de calcium alpha d'origine naturelle ou synthétique, ou du sulfate de calcium anhydre, par exemple anhydrite 11 ou anhydrite III, obtenu à partir de sources de synthèse (par exemple fluoro-anhydrite) ou de sources naturelles, par exemple par calcination de gypse naturel ou synthétique (par exemple à partir de la désulfuration de gypse FGD). Des exemples de processus de calcination adaptés sont le processus de calcination classique ou le processus RocalTM. On peut utiliser des mélanges de différentes sources de sulfate de calcium. La chape de la présente invention satisfait généralement aux exigences des normes européennes EN 13454-1 (liant) et EN 13813 (mortier) pour le sulfate de calcium destiné à des mortiers et liants de chape fluides. Le sulfate de calcium, généralement sous la forme anhydride, peut contenir au moins 50% en poids de sulfate de calcium, de préférence au moins 85% ou même de manière significative 100%. La chape peut comprendre en outre des charges de différents types (calcaire, silice, vapeur de silice, cendre volante peuvent être utilisés en plus du sulfate de 15 calcium). Selon certains modes de réalisation, le liant hydraulique peut être sulfate de calcium. Le sulfate de calcium utilisé est de préférence sulfate de calcium anhydride. 20 Selon certains modes de réalisation, la quantité d'additif thermoconducteur peut être inférieure à 12% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. 25 Le pourcentage en poids "X% en poids" de l'additif thermoconducteur signifie que X grammes d'additif thermoconducteur sont utilisés par 100 grammes de liant hydraulique. L'utilisation d'un additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et/ou des combinaisons de ceux-ci entraîne des valeurs plus élevées de conductivité 30 thermique en comparaison de graphite non expansé. Si la quantité d'additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci est supérieure à 12% en poids par rapport au poids de liant hydraulique, le coût de la formulation pour une utilisation en tant que chape est trop élevé, l'ajout supplémentaire n'apportant qu'une augmentation additionnelle faible de conductivité thermique, et il existe une réduction potentielle des performances mécaniques. En dépit du faible dosage d'additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci dans la composition selon la présente invention, une augmentation de la conductivité thermique est obtenue et des valeurs de conductivité thermique, telles que mesurées selon NF EN 993-15, d'au moins 1,8 W/m.K, voire de 2 W/m.K ou plus, ou 2,2 W/m.K ou plus ou même 2,8 W/m.K ou plus peuvent être obtenues. La faible quantité d'additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, Al2O3 et des combinaisons de ceux-ci dans la composition selon la présente invention offre d'autres avantages tels qu'une faible génération de poussière additionnelle et une facilité d'incorporation sans flottement excessif dans un milieu aqueux. De plus, la résistance mécanique de la chape n'est que faiblement voire pas du tout altérée et son temps de prise à peine voire pas du tout affecté. Selon certains modes de réalisation, la composition peut contenir un additif thermoconducteur dans une quantité d'au moins 0,01% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. Selon certains modes de réalisation, la composition peut contenir un additif thermoconducteur dans une quantité d'au moins 0,4% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. La composition de chape de plancher selon la présente invention contient un 30 additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci de préférence dans une quantité de 0,4 à 6% en poids par rapport au poids du liant hydraulique. Des compositions contenant un additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci dans une quantité de 0,4 à 4% en poids par rapport au poids du liant hydraulique sont plus particulièrement préférés. Les particulats de l'additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci peuvent présenter une masse volumique allant de 0,5 g/cm3 à 1,6 g/cm3 mesuré par ASTM n °E 153-59 T. Selon certains modes de réalisation, l'additif thermoconducteur peut contenir particulats qui possèdent une taille de particule moyenne D50, telle que mesurée par diffraction laser, allant de 1 à 100 Les particulats de l'additif thermoconducteur peuvent présenter une taille de particule moyenne D50, telle que mesurée par diffraction laser, allant de 20 à 60 ptm. La composition de chape de plancher comprend généralement un granulat, tel que du sable, et peut contenir d'autres additifs tels que plastifiants, agents anti- moussants, agents fluidifiants, superplastifiants et dispersants ou graphite naturel ou expansé. Selon certains modes de réalisation, l'additif thermoconducteur peut être présent dans une quantité inférieure à 2,5% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids de ladite composition de chape de plancher. Ce pourcentage en poids "X% en poids" de l'additif thermoconducteur signifie que X grammes d'additif thermoconducteur sont utilisés par 100 grammes de la composition de chape de plancher sous une forme versable, c'est-à-dire prête à être utilisée pour fournir la chape de plancher sur le chantier. La composition de chape de plancher selon la présente invention comprend un additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci, de préférence dans une quantité inférieure à 1,5% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids de ladite composition de chape de plancher. Une chape de plancher comprenant un additif thermoconducteur contenant SiC, B4C, A1203 et des combinaisons de ceux-ci dans une quantité de 0,001 à 2,5% en poids, par exemple dans la plage de 0,001% en poids à 1,5% en poids avec ledit pourcentage en poids étant basé sur le poids de ladite composition de chape de plancher, est plus particulièrement préférée. Selon certains modes de réalisation, la composition de chape de plancher peut comprendre en outre un agent anti-moussant. Selon certains modes de réalisation, l'agent anti-moussant peut être sélectionné parmi agents anti-moussants à base de silicone, acides gras, esters, polypropylènes-glycols, et des combinaisons de ceux-ci. La quantité d'agent anti-moussant se situe de préférence entre 0,01 et 2% en poids, et de préférence encore entre 0,01 et 0,5% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. Selon certains modes de réalisation, la composition de chape de plancher peut comprendre en outre des agents fluidifiants et/ou des dispersants et/ou des plastifiants et/ou des superplastifiants. Selon certains modes de réalisation, les agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants peuvent être sélectionnés parmi des produits de condensation sulfonés de formaldéhyde et de naphtalène, des produits de 30 condensation sulfonés de formaldéhyde et de mélamine, des copolymères ramifiés en peigne possédant une chaîne principale d'acide acrylique et métacrylique, estérifiés avec des polycabroxylates ou des polyoxyalkylènes, tels que polyoxyéthylènes, et des combinaisons de ceux-ci. La quantité totale d'agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants se situe de préférence entre 0,01 et 2% en poids, et de préférence encore entre 0,02 et 1% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. Lorsque des agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants sont utilisés et un agent anti-moussant est utilisé, le rapport de poids agent anti-moussant sur agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants se situe entre 0,005 et 200, de préférence entre 0,05 et 20. La composition de chape de plancher est combinée et mélangée avec de l'eau de façon à former une chape de plancher adaptée à l'état humide. Après application de la chape de plancher humide, la chape durcit et évapore une partie de l'eau. La chape de plancher ainsi obtenue est dans un état sec. Le rapport poids de l'eau/sulfate de calcium se situe de préférence entre 0,27 et 0,70, et de préférence encore entre 0,35 et 0,55, par exemple entre 0,35 et 0,45. Selon un deuxième aspect de la présente invention, la composition de chape de plancher selon le premier aspect de la présente invention est utilisée pour la fabrication d'une chape de plancher. Selon certains modes de réalisation, la chape de plancher peut être fournie avec une conductivité thermique mesurée selon NF EN 993-15 d'au moins 1,8 W/m.K. Selon certains modes de réalisation, la composition de chape de plancher comprend en outre un granulat, Selon une deuxième aspect de la présente invention, un procédé de réalisation d'une composition de chape de plancher est décrit, le procédé comprenant : la fourniture d'un liant hydraulique la fourniture de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci de sorte que la quantité de SiC, B4C, A1203 et/ou des combinaisons de ceux-ci soit inférieure à 12% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids du liant hydraulique l'ajout de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci au liant hydraulique de façon à fournir une composition de chape de plancher. Selon certains modes de réalisation, l'ajout d'un liant hydraulique et de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci est exécuté en présence d'eau. Selon certains modes de réalisation, au moins une partie de SIC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci peut être ajoutée au liant hydraulique contenu dans un récipient hydrosoluble. Ce récipient peut par exemple être un sac hydrosoluble, par exemple un sac à base d'alcool polyvinylique. Selon certains modes de réalisation, au moins une partie de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci peut être fournie conjointement avec l'eau. Selon certains modes de réalisation, au moins une partie de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci peut être fournie conjointement avec le liant hydraulique.30 Les Revendications indépendantes et dépendantes décrivent des caractéristiques particulières et préférées de la présente invention. Des caractéristiques des Revendications dépendantes peuvent être combinées à des caractéristiques des Revendications indépendantes ou d'autres Revendications dépendantes, et/ou à des caractéristiques décrites dans la description ci-dessous et/ou ci-après le cas échéant. Les caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres de la présente invention deviendront évidents à partir de la description détaillée ci-après qui illustre, au moyen d'exemples, les principes de la présente invention. Cette description est donnée à titre d'exemple uniquement sans limiter la portée de la présente invention. Description de modes de réalisation donnés à titre d'exemple La présente invention est décrite par rapport à des modes de réalisation particuliers. Il convient de noter que le terme "comprenant", utilisé dans les Revendications, ne doit pas être interprété comme étant restreint aux moyens énumérés ci-après ; il n'exclut pas d'autres éléments ou opérations. Il doit donc être interprété comme spécifiant la présence des caractéristiques indiquées, des opérations ou composants dont il est fait mention mais n'interdit pas la présence ou l'ajout d'une ou de plusieurs autres caractéristiques, opérations ou composants, ou groupes de ceux-ci. Ainsi, la portée de l'expression "un dispositif comprenant les moyens A et B" ne doit pas être limitée à des dispositifs comportant uniquement les composants A et B. Elle signifie que par rapport à la présente invention, les seuls composants pertinents du dispositif sont A et B. Dans la présente spécification, il est fait référence à "un mode de réalisation". Une telle référence indique qu'une caractéristique particulière, décrite en relation 30 avec le mode de réalisation, est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. En conséquence, des occurrences de l'expression "dans un mode de réalisation" en divers points de la présente spécification ne font pas nécessairement toutes référence au même mode de réalisation, bien que ce soit possible. De plus, les caractéristiques particulières peuvent être combinées selon toute manière adaptée en un ou plusieurs modes de réalisation, comme pourra le noter une personne du métier. EXEMPLES Les produits suivants ont été utilisés pour la préparation des compositions dans les exemples : - Sulfate de calcium (CaSO4) qui est le liant nommé CAp et disponible auprès de La Chape liquide, - Sable qui est 0/4 Perrin (Dmax 4 mm), - Graphite expansé (Exp. C) : Timrex® C-Therm TM 012 commercialisé par Timcal, - Graphite naturel (Nat. C) : Timree 50x100 commercialisé par Timcal, - Carbure de silicium (SiC) commercialisé sous le nom de F600 par LAMPLAN, - Carbure de bore (B4C) commercialisé sous le nom de F120 par LAMPLAN - Oxyde d'aluminium (A1203) commercialisé sous le nom de F1200 par LAMPLAN 20 Le Tableau 1 résume les compositions des mortiers qui ont été préparés et testés comme suit : 1 : préparation de mortier 25 Le liant (CaSO4) et l'additif sont pesés et mélangés pendant 5 mn avec un mélangeur turbula. Le sable est pesé, et le volume d'eau est défini et pesé également. En premier lieu, l'eau est introduite dans le mélangeur. Le liant prémélangé avec l'additif est ajouté et mélangé pendant 30 s à 140 tr/mn, après quoi le sable est ajouté. La procédure de mélange est réalisée selon la norme EN 196-1. 2 : échantillon de test Après mélange, le mortier est versé dans deux moules 14x16x4 cm. Laisser sécher pendant 28 jours (à 20°C / 65% d'humidité relative) avant de tester. Les résultats des tests ont également été ajoutés au Tableau 1. La quantité des additifs qui ont été testés en tant qu'amplificateurs de conductivité thermique (c'est-à-dire graphite expansé, graphite naturel non expansé, carbure de silicium, carbure de bore et oxyde d'aluminium) est exprimée en pourcentage en poids par rapport au poids du sulfate de calcium. La conductivité thermique (À) a été mesurée sur des échantillons de test de 14x16x4 cm selon la norme NF EN 993- 15. Les résultats du Tableau 1 indiquent que des compositions contenant le graphite expansé au même niveau de dosage exprimé en pourcentage en poids par rapport au liant donnent des conductivités thermiques plus élevées.20 Tableau 1 CaSO4 Sable Eau Exp. C Nat. C SiC B4C A1203 À unité kg/m3 kg/m3 11m3 `)/0 en % en poids % en poids % en poids % en poids W/m.K poids 1 a 650 1240 300 3 2,7 1 b 650 1240 300 6 3,3 2 650 1240 300 1,9 3a 650 1240 300 3 2,1 3b 650 1240 300 6 2,5 3c 650 1240 300 11,5 2,6 4a 650 1240 300 3 2,1 4b 650 1240 300 6 2,1 4c 650 1240 300 11,5 2,2 5a 650 1240 300 3 2,0 5b 650 1240 300 6 2,1 5c 650 1240 300 11,5 2,2 6a 650 1240 300 3 2,1 6b 650 1240 300 6 2,2 6c 650 1240 300 11,5 2,1 es pourcentages en poids sont basés sur le poids de CaSO4. Il convient de noter que, bien que des modes de réalisation et/ou des matériaux préférés aient été décrits pour la fourniture de modes de réalisation selon la présente invention, diverses modifications ou changements peuvent être apportés sans s'éloigner de la portée et de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS1.- Une composition de chape de plancher, ladite composition contenant un liant hydraulique et un additif thermoconducteur sélectionnés dans le groupe se composant de SiC, B4C, A1203 et de combinaisons de ceux-ci. 2.- Une composition de chape de plancher selon la Revendication 1, où le liant hydraulique est sulfate de calcium. 3.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications 1 à 2, où la quantité d'additif thermoconducteur est inférieure à 12% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. 4.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes comprenant un additif thermoconducteur dans une quantité d'au moins 0,01% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. 5.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes comprenant un additif thermoconducteur dans une quantité d'au moins 0,4% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids dudit liant hydraulique. 6.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes où l'additif thermoconducteur comprend des particulats qui possèdent une taille de particule moyenne D50, telle que mesurée par diffraction laser, allant de 1 à 100 15 20 25 30 7.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes où l'additif thermoconducteur comprend des particulats qui possèdent une taille de particule moyenne D50, telle que mesurée par diffraction laser, allant de 20 à 60 pm. 8.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes, où l'additif thermoconducteur est présent dans une quantité inférieure à 2,5% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids de ladite composition de chape de plancher. 9.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes, où la composition de chape de plancher contient en outre un agent anti-moussant. 15 10.- Une composition de chape de plancher selon la Revendication 9, où ledit agent anti-moussant est sélectionné parmi agents anti-moussants à base de silicone, acides gras, esters, polypropylènes-glycols, et des combinaisons de ceux-ci. 20 11.- Une composition de chape de plancher selon l'une quelconque des Revendications précédentes, où la composition de chape de plancher contient en outre des agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants. 25 12- Une composition de chape de plancher selon la Revendication 11, où lesdits agents fluidifiants et/ou dispersants et/ou plastifiants et/ou superplastifiants sont sélectionnés parmi des produits de condensation sulfonés de formaldéhyde et de naphtalène, des produits de condensation sulfonés de formaldéhyde et de mélamine, des copolymères ramifiés en 30 peigne possédant une chaîne principale d'acide acrylique et métacrylique, 10estérifiés avec des polycabroxylates ou des polyoxyalkylènes, tels que polyoxyéthylènes, et des combinaisons de ceux-ci. 13.- L'utilisation d'une composition selon l'une quelconque des Revendications 1 à 12 pour la fabrication d'une chape de plancher. 14.- L'utilisation selon la Revendication 13 où une chape de plancher est fournie possédant une conductivité thermique mesurée selon NF EN 99315 d'au moins 1,8 W/m.K. lo 15.- Un procédé destiné à la fourniture d'une composition de chape de plancher, le procédé comprenant : la fourniture d'un liant hydraulique, la fourniture de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci de 15 sorte que la quantité de SiC, B4C, A1203 et/ou des combinaisons de ceux-ci soit inférieure à 12% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids du liant hydraulique l'ajout de SiC, B4C, A1203 et/ou de combinaisons de ceux-ci au liant hydraulique de façon à fournir une composition de chape de plancher. 20