Brevet FR3012823A1 — publié le 20150508

DALLE DEPOLLUANTE La présente invention se rapporte à la fabrication d'une dalle capable de dépolluer l'atmosphère. En milieu industriel, et notamment dans les locaux industriels, l'atmosphère est souvent pollué par la présence de polluants dans l'air. Parmi ces polluants, on distingue les composés organiques volatils, les oxydes d'azote (NO et NO2), également appelés NOx, qui sont notamment issus de la combustion d'énergie (fossile) dans les moteurs thermiques (gaz d'échappement des véhicules à moteur à combustion, chaudières, procédés industriels etc.). Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un nouveau moyen pour dépolluer l'atmosphère. De manière inattendue, il a été mis en évidence qu'il est possible d'ajouter du charbon actif à la surface d'une dalle en béton afin d'obtenir un sol absorbant les polluants de l'air. La présente invention se rapporte à un procédé pour réaliser une dalle dépolluante, absorbant les polluants de l'air, notamment les NOx. L'invention offre comme avantage de participer à la réduction de la concentration des oxydes d'azote, des oxydes de carbone, des oxydes de soufre, de l'ozone et des composés organiques volatils présents dans l'atmosphère. De plus, il est à noter que les dalles sont généralement soumises à d'autres contraintes comme le trafic intense de véhicules lourds, ou des charges extrêmement intenses. Elles peuvent même être soumises à des chocs. Aussi les dalles sont généralement soumises à des conditions d'usure importantes et prématurées d'où la nécessité qu'elles résistent à l'abrasion. Un des avantages de l'invention est que le procédé selon l'invention permet d'améliorer la résistance des dalles, en plus d'absorber les polluants de l'air. En effet l'invention permet de renforcer la dalle en béton dont la surface sera fortement sollicitée, en créant une couche supérieure très résistante à l'abrasion et aux sollicitations mécaniques importantes. Un autre avantage du procédé selon l'invention est qu'il peut aussi être destiné à la rénovation de sols anciens, notamment les sols du secteur industriel. Par «dalle», on entend généralement une couche monolithique de béton, destinée à constituer un sol de plain-pied ou d'étage sur laquelle il est éventuellement possible de couler une chape puis éventuellement poser un revêtement. A titre d'exemple de dalles, on peut citer les zones de stationnement, les dallages en béton des stations-services, les zones sèches dans les usines à papier, les dalles en béton ciré, les dalles de maison ou d'immeuble, les rampes, les trottoirs des tunnels, les quais de déchargement, les trottoirs de déchargement, les plateformes logistiques. On peut également citer les dalles qui se trouvent dans les locaux suivants : les halls d'usine, les halls de stockage, les halls de rayonnage, les hangars à avions, les tunnels, les centres de distribution, les ateliers mécaniques, les ateliers d'imprimeries, les usines, les raffineries, les laboratoires, les entrepôts frigorifiques, les parkings, les garages pour voitures particulières, les hangars et les caves. Et plus généralement, on peut également citer les dalles qui se trouvent dans les locaux industriels, et qui sont très souvent en contact avec de grande concentration de polluants qui participent à la pollution de l'air. Elles sont donc soumises à des niveaux élevés de concentration en gaz toxiques, comme les gaz d'échappement. La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une dalle qui comprend les étapes suivantes : a) déposer sur un béton à l'état frais un matériau comprenant au moins i. un liant hydraulique ; ii. des granulats minéraux, synthétiques, métalliques ou leurs mélanges ; iii. du charbon actif ; b) appliquer une pression sur la surface du béton obtenu après l'étape a). Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre de 5 à 99 % de liant hydraulique, de préférence de 15 à 50% ; de 1 à 95 % de granulats minéraux, synthétiques, métalliques ou leurs mélanges, de préférence de 40 à 80 % ; de 0,1 à 4 % de charbon actif, de préférence de là 20 (:)/0, pourcentages exprimés en masse. Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre en outre de 0 à 20 % de colorant, de préférence de 3 à 10%, pourcentages exprimés en masse. Un liant hydraulique est un matériau qui prend et durcit par hydratation. De préférence, le liant hydraulique est ou comprend un ciment Portland. Le liant hydraulique du matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut être choisi parmi le ciment Portland, les Ciments Fondu®, les ciments sulfoalumineux, les ciments d'aluminates de calcium, le ciment obtenu à partir du clinker décrit dans la 35 demande de brevet WO 2006/018569 et leurs mélanges. Le liant hydraulique du matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut comprendre du ciment. Le ciment convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention est de préférence le ciment décrit conformément à la norme européenne NF EN 197-1 de février 2001. Le ciment convenant au matériau au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut-être de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V. De préférence, le ciment convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention est choisi parmi les ciments de type : - CEM I ou CEM II, éventuellement en mélange avec des additions minérales, ou - CEM III, CEM IV ou CEM V. Selon une variante, le liant hydraulique du matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention comprend au moins un ciment de type CEM I ou CEM II, en mélange avec des additions de type laitier et/ou cendres volantes et/ou fumées de silice et/ou des matériaux pouzzolaniques et/ou des métakaolins. Ceux-ci peuvent permettre de remplacer les ciments composés aux laitiers et/ou aux cendres volantes de type CEM II/A, CEM II/B, CEM III/A, CEM III/B, CEM III/C, CEM IV/A, CEM IV/B, CEM V/A ou CEM V/B. Le liant hydraulique convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut être un ciment d'aluminates de calcium. Il s'agit généralement d'un ciment comprenant une phase minéralogique C4A3$, CA, C12A7, C3A ou Ci 1A7CaF2 ou leurs mélanges, tel que par exemple les Ciments Fondu®, les ciments sulfoalumineux, les ciments d'aluminates de calcium conformes à la norme européenne NF EN 14647 de décembre 2006, le ciment obtenu à partir du clinker décrit dans la demande de brevet WO 2006/018569, le ciment obtenu à partir du clinker décrit dans la demande de brevet WO 2013/023731, le ciment obtenu à partir du clinker décrit dans la demande de brevet WO 2013/023729, ou leurs mélanges. Le liant hydraulique convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut être un ciment ettringitique, comme par exemple un ciment sulfoalumineux additivés de sulfate de calcium ou un ciment d'aluminates de calcium additivés de sulfate de calcium. Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre des additions minérales. Les additions minérales sont généralement des matériaux utilisables en substitution partielle du ciment. Les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être choisies parmi des matériaux pouzzolaniques, des fumées de silice, des laitiers, des schistes calcinés, des matériaux contenant du carbonate de calcium, des additions siliceuses, des cendres volantes, des zéolithes, les cendres issues de la combustion de végétaux, les argiles calcinées et leurs mélanges. Les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être des matériaux pouzzolaniques (par exemple tels que définis dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.3), des fumées de silice (par exemple telles que définies dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.7), des laitiers (par exemple tels que définis dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.2), des schistes calcinés (par exemple tels que définis dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.5), des matériaux contenant du carbonate de calcium, par exemple du calcaire (par exemple tel que défini dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.6), des additions siliceuses (par exemple telles que définies dans la norme française NF P 18-509 de décembre 1998 paragraphe 5), des cendres volantes (par exemple tels que définis dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.4) ou leurs mélanges. Les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être également les cendres issues de la combustion de végétaux, comme par exemple les cendres issues de la combustion des balles de riz. Les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être également des zéolithes. Une cendre volante est généralement une particule pulvérulente comprise dans les fumées des centrales thermiques alimentées au charbon. Elle est généralement récupérée par précipitation électrostatique ou mécanique. La composition chimique d'une cendre volante dépend principalement de la composition chimique du charbon brûlé et du procédé utilisé dans la centrale thermique dont elle est issue. Il en est de même pour sa composition minéralogique. Les cendres volantes utilisées selon l'invention peuvent être de nature siliceuse ou calcique. De préférence, la cendre volante utilisée selon la présente invention est choisie parmi celles telles que décrites dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001. Les laitiers sont généralement obtenus par refroidissement rapide du laitier fondu provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau. Les laitiers convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être choisi parmi les laitiers granulés de haut fourneau selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.2. Les fumées de silice convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être un matériau obtenu par réduction de quartz de grande pureté par du charbon dans des fours à arcs électriques utilisés pour la production de silicium et d'alliages de ferrosilicium. Les fumées de silice sont généralement formées de particules sphériques comprenant au moins 85% en masse de silice amorphe. De préférence, les fumées de silice utilisées selon la présente invention peuvent être choisies parmi les fumées de silice selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.7. Les matériaux pouzzolaniques convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être des substances naturelles siliceuses ou silicoalumineuses, ou une combinaison de celles-ci. Parmi les matériaux pouzzolaniques, on peut citer les pouzzolanes naturelles, qui sont en général des matériaux d'origine volcanique ou des roches sédimentaires, et les pouzzolanes naturelles calcinées, qui sont des matériaux d'origine volcanique, des argiles, des schistes ou des roches sédimentaires, activés thermiquement. Les matériaux pouzzolaniques peuvent être choisis parmi les ponces, les tuffs, les scories ou leurs mélanges. De préférence, les matériaux pouzzolaniques convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être choisis parmi les matériaux pouzzolaniques selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.3. De préférence, les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être des matériaux contenant du carbonate de calcium, par exemple du calcaire et/ou des cendres volantes et/ou des fumées de silice. De préférence, les additions minérales convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être des fines de silices et/ou de filler de calcaire. Les argiles calcinées utilisées convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent résulter de la calcination d'une argile, la kaolinite, associée à différents minéraux (phyllosilicates, quartz, oxydes de fer) en proportions variables suivant les gisements. Ils peuvent être obtenus soit par calcination broyage soit par broyage calcination dans des unités de production à fours rotatifs, à plateaux ou par calcination dite « flash », par exemple. Ils sont essentiellement composés de particules de silicate d'alumine amorphe. De préférence, les argiles calcinées convenant au matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peuvent être choisis parmi les métakaolins selon l'avant-projet de norme PR NF P 18-513 de décembre 2011. Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention comprend des granulats minéraux, synthétiques, métalliques ou leurs mélanges. Les granulats peuvent être composés de silice, de carbonate de calcium, de quartz, de marbre, de corindon, de ferrosilicium, de carbure de silicium, de scories de chrome, de fer, d'acier. Dans le cas des granulats métalliques, il peut s'agir de grenaille de fer, de paillettes métalliques ductiles spécialement traitées ou leurs mélanges. Les granulats peuvent être des granulats de très haute dureté mais également de moyenne dureté. Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention peut comprendre des colorants. Les colorants typiquement utilisés dans les bétons conviennent selon l'invention. Il s'agit de pigments naturels ou artificiels en poudre qui sont généralement incorporés. On peut notamment citer les oxydes métalliques ou les ocres naturelles. A titre d'oxyde métallique, on peut citer l'oxyde de cobalt (couleur bleu), l'oxyde de chrome (couleur vert), les oxydes de fer (couleur jaune, rouge, marron, noir) et l'oxyde de titane (couleur blanc) et leurs mélanges. Le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention comprend du charbon actif ou du charbon actif modifié. Par « charbon actif » on entend généralement un matériau fait essentiellement de matière carbonée à structure microporeuse. Les charbons actifs peuvent se présenter sous forme d'une poudre, mais également sous forme de poudres pré-agglomérées. Dans ce dernier cas il s'agit généralement de granulats de petites dimensions (grains ou extrudas de quelques millimètres de long). Le charbon actif peut être fabriqué par calcination de matières premières organiques riches en carbone, telles que le bois, l'écorce de bois, la tourbe, la lignite, la houille, les coques de noix de coco, ou les écorces de pins par exemple. Le matériau issu de la calcination peut être alors activé de trois façons distinctes : soit physiquement via un traitement à la vapeur par exemple, soit chimiquement via un traitement à l'acide phosphorique par exemple, soit en couplant ces deux types de traitements, physiques et chimiques, à la fois. Par « charbon actif modifié », on entend généralement un charbon actif greffé avec des fonctions chimiques supplémentaires (par exemple des fonctions amine ou des fonctions éther, cyclodextrine...). Le charbon actif peut avoir été prémélangé au ciment. Le procédé selon l'invention comprend une étape a) où le matériau décrit ci-dessus est déposé sur un béton à l'état frais. Le béton à l'état frais peut être un béton récemment coulé ou mis en place, livré par exemple sur un chantier par camion malaxeur. De préférence l'étape a) aura lieu dès que le béton peut supporter le poids d'un homme en ne laissant qu'une légère trace. L'étape a) du procédé selon l'invention peut se faire par différentes manières, en particulier par saupoudrage, manuel ou mécanique. Dans le cas d'un saupoudrage 35 manuel, un opérateur se déplace sur le béton et projette le matériau avec ses mains. Généralement, le matériau de l'étape a) du procédé selon l'invention est déposé à raison de 3 à 10 kg/m2 de surface de béton frais. Cette quantité peut varier selon les types de dalles. Le procédé selon l'invention comprend une étape b) où une pression est 5 appliquée sur la surface du béton obtenu à l'étape a). Cette étape permet de faire pénétrer dans le béton le matériau déposé à l'étape a). Le matériau utilisé à l'étape a) du procédé selon l'invention est soit à l'état sec soit à l'état de coulis. L'étape b) du procédé selon l'invention peut se faire par différente manière, en 10 particulier par talochage, manuel ou mécanique. Dans le cas d'un talochage mécanique, un appareil nommé truelle mécanique, hélicoptère ou lisseuse mécanique, peut être utilisé. Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une étape c) de lissage de la surface du béton obtenu après l'étape b). 15 L'étape c) ou l'étape b) peut se fait en présence d'eau. L'eau peut être apportée par tout moyen (vaporisation par exemple) ou l'eau peut être déjà présente. Les étapes b) et c) peuvent être simultanées. Dans ce cas un opérateur peut talocher avec différents types de pales. Selon une variante du procédé selon l'invention, il est envisagé de répéter 20 plusieurs fois l'étape a). Par exemple, il est envisagé un premier saupoudrage du matériau décrit à l'étape a), puis un deuxième et un troisième saupoudrage. Cette variante a pour avantage d'assurer une régularité du matériau décrit à l'étape a) dans l'épaisseur de la couche de béton. Selon cette variante, l'étape a) est réalisée en plusieurs fois. Puis l'étape b) se poursuit. 25 Selon une autre variante du procédé selon l'invention, il est envisagé de répéter les étapes a) et b) successivement. Par exemple, il est envisagé un premier saupoudrage du matériau décrit à l'étape a), suivi d'un premier talochage. Puis un second saupoudrage du matériau décrit à l'étape a), suivi d'un second talochage. Dans le cas particulier de la rénovation de sols anciens, le matériau déposé à 30 l'étape a) sera un coulis. L'invention a également pour objet une dalle susceptible d'être obtenue selon le procédé de l'invention. La dalle selon l'invention est capable d'absorber les polluants de l'atmosphère, 35 notamment les NOx. La dalle selon l'invention est dépolluante. Les exemples suivants sont non-limitatifs et illustrent l'invention. Exemples de modes de réalisation de l'invention Liste des matières premières : Le ciment Portland est un ciment CEM I 52,5. Ce ciment est de type CEM I et de classe de résistance 52,5 provenant de l'usine Lafarge du Havre. Le ciment blanc est un ciment CEM I 52,5 N CE CP2 NF BLANC provenant de l'usine Lafarge de Le Teil. Le granulat 1 est du carbonate de calcium vendu sous le nom BL200 et provenant de la société OMYA. Le granulat 2 est un sable silicieux de granulométrie 0/1 mm provenant de la société Palvadeau. Le superplastifiant en poudre est le Dehscofix 158 de la famille des naphthalènes sulfonates provenant de la société Hunstman. Le charbon actif est le Norit SA2 provenant de la société Cabot. Formulations : Les formulations suivantes de matériau selon l'étape a) du procédé selon l'invention sont préparées : Formule I en kg Formule II en kg Ciment Portland 0 315 Ciment blanc 315 0 Granulat 1 85 85 Granulat 2 547 577 Superplastifiant en poudre 3 3 Charbon actif 50 20 Réalisation d'une dalle selon le procédé de l'invention : Un béton est coulé avec une planimétrie convenable. L'approvisionnement s'effectue au camion malaxeur, à la pompe ou à la grue. Le béton est étalé puis serré à l'aiguille vibrante ou à la règle. L'égalisation du béton se fait à la règle vibrante, ou à la règle à main. Le talochage (étape b) commence dès que le béton peut supporter le poids d'un homme en ne laissant qu'une légère trace. Cette opération permet de ramener à la surface l'humidité nécessaire à l'incorporation de la couche d'usure. En première passe, saupoudrer les 2/3 du matériau selon la formule I ou la formule II. Simultanément à ce saupoudrage, la surface est talochée manuellement pour les zones inaccessibles ou le long des coffrages, massifs, murs, poteaux, et mécaniquement pour les parties courantes. En seconde passe, saupoudrer les 1/3 restant du matériau selon la formule I ou la formule II. Tandis que le premier talochage se poursuit, saupoudrer immédiatement le tiers restant qui absorbera l'humidité de la première couche avant son évaporation. Dans un souci de plus grande régularité, saupoudrer la deuxième couche perpendiculairement à la première. L'opération du premier talochage est répétée identiquement comme un second talochage. Quand la surface commence à se fermer, les taloches sont remplacées par des palettes « lisseuses ». Le lissage débute alors en maintenant les pales horizontales. Enfin, au fur et à mesure du durcissement de la surface du béton, on procède à un certain nombre de lissages jusqu'à l'obtention d'une surface fermée et lisse que l'on acquiert en inclinant de plus en plus les pales de l'hélicoptère. Comme pour le talochage, le lissage s'effectue manuellement dans les zones inaccessibles, le long des murs, coffrages, massifs, et mécaniquement dans les zones courantes. Une surface rugueuse peut être obtenue par passage d'un rouleau « peau de mouton » avant le durcissement complet de la surface. Dès la finition du lissage, un produit de cure en phase aqueuse est appliqué au rouleau ou au pulvérisateur. Le sciage des joints doit être effectué le plus tôt possible sans épaufrer le béton. Une dalle selon l'invention est ainsi obtenue. REVENDICATIONS1- Procédé de réalisation d'une dalle qui comprend les étapes suivantes : a) déposer sur un béton à l'état frais, un matériau comprenant au moins i. un liant hydraulique ii. des granulats minéraux, synthétiques, métalliques ou leurs mélanges ; iii. du charbon actif ; b) appliquer une pression sur la surface du béton obtenu après l'étape a). 2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau est soit à l'état sec soit à l'état de coulis. 3- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) se fait par saupoudrage, manuel ou mécanique. 4- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape b) se fait par talochage, manuel ou mécanique. 5- Procédé selon la revendication 1, dans lequel il comprend en outre une étape c) de lissage de la surface du béton obtenu après l'étape b). 6- Procédé selon la revendication 1 ou 6, dans lequel l'étape c) ou l'étape b) se fait en présence d'eau. 7- Dalle susceptible d'être obtenue selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8- Dalle selon la revendication 8 caractérisée en ce qu'elle est capable d'absorber les polluants de l'atmosphère, notamment les NOx.