Brevet FR3031535A1 — publié le 20160715

ELEMENT CONSTRUCTIF EN BETON POREUX AVEC UNE POROSITE VARIABLE SELON L'EPAISSEUR L'invention se rapporte à un élément constructif en béton poreux avec une porosité variable selon l'épaisseur. Dans le domaine de la construction, le béton de chanvre est utilisé en tant que matériau isolant. Un béton de chanvre comprend un mélange d'au moins un liant, comme par exemple de la chaux, d'agrégats à base de chanvre et de l'eau. Selon un mode de réalisation, l'agrégat est de la chènevotte à savoir la partie centrale ligneuse de la tige de chanvre. Le béton de chanvre est utilisé pour réaliser des éléments constructifs comme par exemple une couche isolante projetée contre une structure porteuse sur chantier. L'invention vise plus particulièrement, les bétons de chanvre avec une faible densité qui possèdent une porosité. Ainsi, pour ces bétons de chanvre, les agrégats ne sont pas noyés dans une matrice de liant mais simplement liés entre eux par le liant. Les éléments constructifs obtenus à partir du béton de chanvre permettent de réguler les variations de température et d'humidité. En plus d'être un excellent régulateur hygrothermique, le béton de chanvre est utilisé pour son pouvoir isolant élevé, ses performances acoustiques, sa perméabilité à la vapeur d'eau, sa faible masse volumique et son élasticité importante. Selon une première variante de mise en oeuvre, le béton de chanvre est utilisé pour réaliser des éléments de mur préfabriqués comme par exemple des blocs ou des plaques. Selon une deuxième variante de mise en oeuvre, le béton de chanvre est projeté sur le chantier contre une paroi en tant qu'isolant. Quelle que soit la variante de mise en oeuvre, les pourcentages du liant et du chanvre sont constants dans l'épaisseur de l'élément constructif. Ainsi, la composition du béton chanvre est un compromis entre un pourcentage de liant élevé qui améliore la résistance mécanique mais qui diminue les performances thermiques et un pourcentage de chanvre élevé qui améliore les performances thermiques mais qui diminue la résistance mécanique. 3031535 2 En pratique, la résistance mécanique étant privilégiée, les performances des éléments constructifs en béton de chanvre ne sont pas optimales. Cette problématique n'est pas propre au béton de chanvre, la majorité des bétons poreux y sont confrontés. Aussi, l'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un élément constructif en 5 béton poreux qui allie performance thermique et résistance mécanique. A cet effet, l'invention a pour objet un élément constructif réalisé à partir d'un béton poreux qui se caractérise en ce qu'il a une porosité qui varie selon une direction transversale correspondant à l'épaisseur de l'élément constructif, la porosité au niveau d'une première face susceptible d'être orientée vers l'intérieur d'une construction en utilisation étant moins 10 importante que la porosité au niveau d'une seconde face susceptible d'être orientée vers l'extérieur de la construction en utilisation. Cette solution permet d'optimiser les performances de l'élément constructif qui allie performance thermique et résistance mécanique. Ainsi, une première partie dudit élément constructif proche de la première face est configurée pour une résistance mécanique 15 optimale et une deuxième partie dudit élément constructif proche de la seconde face est configurée pour des performances thermiques optimales. A résistance mécanique égale, l'invention permet de réduire la quantité de matière nécessaire pour produire l'élément constructif ce qui permet de diminuer son coût de revient et d'améliorer son bilan carbone. Avantageusement, la porosité au niveau de la deuxième face est au moins deux fois plus 20 élevée que la porosité au niveau de la seconde face. De préférence, la porosité augmente continuellement entre la première face et la seconde face. Selon un mode de réalisation, les agrégats ont une granulométrie qui augmente de la première face vers la seconde face et/ou le liant a un pourcentage qui diminue de la première face vers la seconde face. 25 Selon une autre caractéristique, les agrégats sont en matériau hydrophile. Cette caractéristique combinée à la variation de la porosité contribue à améliorer les performances hygrothermiques de l'élément constructif de l'invention. De préférence, les agrégats sont obtenus à partir d'au moins un matériau bio-sourcé. Cette caractéristique permet d'améliorer le bilan carbone. Selon un mode de réalisation privilégié, les agrégats sont de la chènevotte. Ce matériau permet d'améliorer les performances hygrothermiques. 3031535 3 Dans le cas d'agrégats sous la forme de chènevotte, le pourcentage de liant à proximité de la première face est environ quatre fois plus important que celui à proximité de la seconde face et/ou la granulométrie de la chènevotte est de l'ordre de 1 à 5 mm pour la largeur et 25 à 50 mm pour la longueur au niveau de la première face et de l'ordre de 10 à 15 mm pour la 5 largeur et 50 à 100 mm pour la longueur au niveau de la seconde face. Selon un mode de réalisation, l'élément constructif comprend au moins une armature au moins partiellement noyée dans l'élément constructif. Cette armature renforce la résistance mécanique de l'élément constructif. Cette armature n'est pas dimensionnée pour la résistance mécanique de la structure de la construction. Ainsi, l'élément constructif est un 10 élément complémentaire à la structure de la construction. Il n'assure pas la reprise de charge entre le toit et le sol d'une construction. Selon un mode de réalisation, l'armature comprend des montants et des traverses perpendiculaires aux montants. L'invention a également pour objet une paroi d'une construction qui comprend au moins un 15 élément constructif conforme à l'invention rapporté au niveau d'au moins une des deux faces de ladite paroi. De préférence, la paroi comprend une finition reliée à l'élément constructif. Selon une autre caractéristique, la paroi comprend un espace entre le béton poreux de l'élément constructif et la finition. De préférence, l'espace est comblé avec un garnissage. 20 L'invention a également pour objet une construction qui comprend une paroi conforme à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : 25 La figure 1 est une coupe transversale d'un élément constructif obtenu selon l'invention, La figure 2 est une coupe horizontale d'une paroi équipée d'un élément constructif selon l'invention, La figure 3 est une coupe horizontale d'une paroi équipée d'armatures selon un 30 premier mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une vue en perspective qui illustre une première variante de mise en oeuvre selon l'invention, 3031535 4 La figure 5 est une vue en perspective qui illustre une deuxième variante de mise en oeuvre selon l'invention, La figure 6 est une vue en perspective d'une armature qui illustre un autre mode de réalisation de l'invention, 5 La figure 7 est une vue en perspective qui illustre une troisième variante de mise en oeuvre selon l'invention. Pour la suite de la description, un élément constructif est : un élément préfabriqué sur un site de production adapté, comme par exemple un bloc ou une plaque, qui est par la suite assemblé avec d'autres éléments constructifs 10 sur un chantier pour obtenir une construction, une couche associée à une paroi d'une construction, comme par exemple une couche isolante projetée sur une paroi, ou tout autre élément préfabriqué ou non, formant une partie d'une paroi d'une construction. 15 A titre indicatif, l'élément constructif a une épaisseur supérieure ou égale à 100 mm. Une paroi d'une construction peut être un mur, un plafond, un plancher ou tout autre élément qui forme au moins une partie d'une enveloppe d'un volume d'une construction. Une paroi d'une construction peut être pleine ou ajourée comme par exemple dans le cas d'une construction à ossature. Pour la suite, le terme paroi couvre tous les types de parois 20 comme une paroi d'une construction, une paroi d'un coffrage,... Sur la figure 1, on a représenté un élément constructif 10 qui comprend une première face 12 dite face intérieure et une seconde face 14 dite face extérieure qui sont généralement sensiblement parallèles. En utilisation, la première face 12 et la seconde face 14 sont configurées pour être orientées respectivement vers l'intérieur Int et vers l'extérieur Ext 25 d'une construction. Plus généralement, l'élément constructif 10 sépare deux zones, (éventuellement à l'intérieur d'une construction) et comprend une première face orientée vers une première zone et une seconde face orientée vers une seconde zone, la première zone ayant la température et/ou l'hygrométrie la plus stable. Les deux faces 12 et 14 sont espacées d'une distance correspondant à l'épaisseur E de 30 l'élément constructif 10. 3031535 5 Pour la suite de la description, une direction selon l'épaisseur ou transversale est une direction perpendiculaire aux faces 12 et 14 de l'élément 10. Un plan transversal contient la direction transversale. Selon un point de l'invention, l'élément constructif est réalisé à partir d'un béton obtenu en 5 mélangeant au moins un liant comme la chaux par exemple, des agrégats et de l'eau et au moins un éventuel adjuvant. Le liant peut être minéral et/ou organique. Selon l'invention, l'élément constructif est poreux. Ainsi, les agrégats ne sont pas noyés dans une matrice de liant mais reliés entre eux par le liant. De la sorte, l'élément constructif 10 10 comprend des zones non remplies entre les agrégats. L'élément constructif 10 peut comprendre sur sa face destinée à être orientée vers l'extérieur une couche de finition qui n'excède pas 30 mm d'épaisseur et qui peut être réalisée à partir d'un matériau avec une très faible porosité. Pour la suite de la description, on ne tient pas compte de cette éventuelle couche de finition 15 pour les caractéristiques de l'élément constructif. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément constructif 10 a une porosité P qui varie selon la direction transversale, la porosité P12 au niveau de la face intérieure 12 étant moins importante que la porosité P14 au niveau de la face extérieure 14. De préférence, la porosité P14 au niveau de la face extérieure 14 est au moins deux fois plus élevée que la porosité P12 20 au niveau de la face intérieure 12. Avantageusement, la porosité augmente continuellement (sans jamais ré-augmenter) entre la face intérieure 12 et la face extérieure 14. Selon un mode de réalisation, l'augmentation de la porosité P est régulière entre la face intérieure 12 et la face extérieure 14, soit l'augmentation est une fonction linéaire ou comprend des paliers réguliers. 25 Selon une autre caractéristique, les agrégats sont en matériau hydrophile. Ainsi, les éléments constructifs selon l'invention ont des performances élevées en matière de régulation hygrothermique, la variation de la porosité contribuant à améliorer ces performances. Avantageusement, les agrégats du béton poreux sont obtenus à partir d'au moins un éco- 30 matériau. Les éco-matériaux englobent les matériaux bio-sourcés qui ne sont pas d'origine minérale et qui sont issus d'une biomasse organique d'origine végétale ou animale ainsi que les matériaux issus des filières industrielles par exemple de recyclage. 3031535 6 Un éco-matériau doit répondre aux critères et principes du développement durable. Les matériaux bio-sourcés seront privilégiés. Selon une application privilégiée mais non limitative, l'éco-matériau est du chanvre et de préférence de la chènevotte. 5 Selon une première variante, la variation de la porosité est obtenue en faisant varier la granulométrie des agrégats. Ainsi, la granulométrie des agrégats augmente de la face intérieure 12 vers la face extérieure 14. Dans le cas du béton de chanvre à base de chènevotte, la granulométrie de la chènevotte est de l'ordre de 1 à 5 mm pour la largeur et 25 à 50 mm pour la longueur au niveau de la face 10 intérieure 12 et de l'ordre de 10 à 15 mm pour la largeur et 50 à 100 mm pour la longueur au niveau de la face extérieure 14. Selon une deuxième variante qui sera privilégiée dans le cas d'une application par projection, la variation de la porosité est obtenue en faisant varier le pourcentage de liant dans le béton poreux, le pourcentage du liant diminuant de la face intérieure 12 vers la face 15 extérieure 14. Dans le cas du béton de chanvre à base de chènevotte, le pourcentage de liant à proximité de la face intérieure 12 est au moins deux fois plus important que le pourcentage de liant à proximité de la face extérieure 14. De préférence, le pourcentage de liant à proximité de la face intérieure 12 est environ quatre fois plus important que celui à proximité de la face 20 extérieure 14. Selon un mode de réalisation, le béton de chanvre a une masse volumique de l'ordre de 600 Kg/m3 (valeur sèche) à proximité de la face intérieure 12 et de l'ordre de 150 Kg/m3 (valeur sèche) à proximité de la face extérieure 14. Comme illustré sur la figure 2, l'élément constructif est rapporté sur une seule face 16 d'une paroi 18. 25 Comme illustré sur la figure 3, un élément constructif 10 est rapporté sur chacune des deux faces 16, 16' d'une paroi 18. Selon un mode de réalisation, l'élément constructif est un bloc ou une plaque rapporté contre au moins une face d'une paroi. Selon un mode de réalisation, l'élément constructif 10 est une couche 20 rapportée contre 30 au moins une face 16 d'une paroi 18. Avantageusement, l'élément constructif 10 comprend au moins une armature 22 au moins partiellement noyée dans l'élément constructif 10. Cette armature a pour finalité 3031535 7 d'améliorer la résistance mécanique dudit élément constructif 10. Selon un mode de réalisation privilégié, l'armature 22 est en bois. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce matériau pour l'armature. De préférence, cette armature 22 est configurée pour être fixée à la paroi 18 contre laquelle 5 est rapporté l'élément constructif 10. A cet effet, l'armature 22 comprend au moins une partie qui n'est pas noyée dans le béton poreux mais qui vient en saillie ou affleure à la surface dudit béton poreux. Comme illustré sur les figures 3 à 7, l'armature 22 comprend une pluralité de montants 24, de préférence parallèles entre eux et régulièrement espacés, reliés par des traverses 26 qui 10 sont de préférence parallèles entre elles et régulièrement espacées. Les traverses 26 sont orientées perpendiculairement aux montants 24. Elles sont reliées aux montants 24 par tous moyens appropriés. Selon un mode de réalisation, chaque montant 24 comprend des trous qui le traversent de part en part, chaque trou étant configuré pour loger une traverse 26. Ainsi, une fois montée, chaque traverse 26 traverse plusieurs montants. L'invention n'est pas 15 limitée à ce mode d'assemblage entre les montants 24 et les traverses 26. Lorsque la paroi 18 est un mur comme illustré sur les figures 3 à 6, les montants 24 sont verticaux. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, les montants 24 sont plaqués contre la paroi 18, notamment lorsque cette dernière est pleine. Au moins certains des montants 24 sont fixés à la paroi 18 par tous moyens appropriés. 20 Dans le cas d'une paroi verticale comme un mur, les traverses 26 sont horizontales. De préférence, chaque montant 24 comprend une première face 28 susceptible d'être plaquée contre la paroi 18 et une seconde face 30 parallèle à la première face 28. Selon un premier mode de réalisation, cette seconde face 30 est noyée dans le béton poreux. 25 Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, cette seconde face 30 affleure à la surface de l'élément constructif 10. Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 2, cette seconde face 30 vient en saillie par rapport à l'élément constructif. Avantageusement, les secondes faces 30 des montants 24 sont approximativement 30 coplanaires. Ainsi, elles sont utilisées pour supporter une finition 32. Selon cette configuration, les montants 24 assurent une liaison mécanique entre la paroi 18 et la finition 32 3031535 8 Selon les cas, la finition 32 peut être un bardage, des bandeaux de bois espacés pour imiter un colombage, un panneau préfabriqué, un enduit minéral et/ou végétal fixé sur un treillis solidarisé à l'armature 22. A titre d'exemple, la figure 4 illustre une finition sous la forme d'un bardage avec des lames 5 en bois 34. La figure 5 illustre une finition 32 sous la forme d'un enduit minéral 36 fixé sur un treillis 38. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces types de finition. Selon une autre variante simplifiée visible sur la figure 3, la face 32 des montants 24 peut assurer la fonction de finition en imitant un colombage. Avantageusement, les montants 24 sont ajourés pour assurer une continuité du béton de 10 part et d'autre des montants. Selon un mode de réalisation visible sur les figures 4 et 5, les faces 28 des montants ne sont pas planes et comprennent des découpes de manière à former des échancrures 40. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 6, les montants 24 comprennent des évidements 42 distants des faces 28 et 30. En complément des montants et des traverses, l'armature peut comprendre des lisses haute 15 et/ou basse 44 comme illustré sur la figure 6. Selon les différents modes de réalisation, chaque montant peut être réalisé d'un seul tenant ou en plusieurs parties, comme par exemple une âme 46 et une tête 48 comme illustré sur la figure 2. Selon une première variante de mise en oeuvre illustrée sur les figures 2, 4 et 5, une 20 armature 22 est solidarisée à une paroi pleine et du béton poreux est projeté contre la paroi de manière à noyer partiellement l'armature 22. Après séchage, on obtient un élément constructif 10 sous la forme d'une couche 20 en béton poreux rapportée contre la paroi pleine. Selon une deuxième variante de mise en oeuvre visible sur la figure 3, la paroi 18 est une 25 structure porteuse qui comprend des poteaux 50 espacés. Au moins une armature 22 est solidarisée aux poteaux 50. De préférence, deux armatures 22 et 22' sont solidarisées aux poteaux 50, une pour chaque face de la paroi. Une paroi 52 est plaquée contre les montants d'une armature 22 ou 22' (par exemple l'armature 22' orientée vers l'intérieur). Cette paroi 52 peut être une paroi de finition ou une paroi de coffrage. 30 Après la mise en place de cette paroi 52, le béton poreux est projeté contre cette dernière jusqu'à venir au moins partiellement noyer l'autre armature 22. Après séchage, on obtient 3031535 9 un élément constructif qui s'étend d'une face à l'autre de la paroi 18. En variante, la paroi 18 comprend une seule armature . De plus, la paroi 52 peut être espacée du coffrage. Avantageusement, comme illustré sur la figure 2, la finition 32 est espacée de l'élément constructif 10. Ainsi, il existe un espace 55 entre le béton poreux et la finition 32. Selon les 5 variantes, cet espace 55 peut rester vide et former une lame d'air ou être comblé avec un garnissage. Selon un mode réalisation, des tiges de chanvre entières ou grossièrement décortiquées sont utilisées comme garnissage, en vrac ou en panneaux. Lorsque la paroi 18 est un plafond comme illustré sur la figure 7, l'élément constructif peut être fixé à la charpente qui comprend des chevrons 56 (un seul étant représenté pour des 10 raisons de clarté) supportés par des pannes 58 (une seule étant partiellement représentée pour des raisons de clarté). Selon cette configuration, l'élément constructif est rapporté contre les chevrons 56 et entre les pannes 58. Comme illustré sur la figure 7, les montants 24 ont une forme en T avec une tête 60 vers le bas. Pour chaque paire de montants, les têtes 60 forment un support qui retient des plaques 15 ou lames d'habillage 62 qui assurent la fonction de coffrage pour le béton poreux. REVENDICATIONS1. Elément constructif réalisé à partir d'un béton poreux obtenu en mélangeant au moins un liant, des agrégats et de l'eau, ledit élément constructif comprenant une première face (12) et une seconde face (14) espacées d'une distance correspondant à l'épaisseur de l'élément constructif, en utilisation la première face (12) étant configurée pour être orientée vers une première zone, notamment l'intérieur (Int) d'une construction, caractérisé en ce que l'élément constructif (10) a une porosité (P) qui varie selon une direction transversale, la porosité (P12) au niveau de la première face (12) étant moins importante que la porosité (P14) au niveau de la seconde face (14). 2. Elément constructif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porosité (P14) au niveau de la seconde face (14) est au moins deux fois plus élevée que la porosité (P12) au niveau de la première intérieure (12). 3. Elément constructif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la porosité augmente continuellement entre la première face (12) et la seconde face (14). 4. Elément constructif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agrégats ont une granulométrie qui augmente de la première face (12) vers la seconde face (14). 5. Elément constructif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant a un pourcentage qui diminue de la première face (12) vers la seconde face (14). 6. Elément constructif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agrégats sont en matériau hydrophile. 7. Elément constructif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les agrégats sont obtenus à partir d'au moins un matériau bio-sourcé. 8. Elément constructif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les agrégats sont de la chènevotte. 9. Elément constructif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pourcentage de liant à proximité de la première face (12) est environ quatre fois plus important que celui à proximité de la seconde face (14). 10. Elément constructif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la granulométrie de la chènevotte est de l'ordre de 1 à 5 mm pour la largeur et 25 à 50 mm pour la longueur 3031535 11 au niveau de la première face (12) et de l'ordre de 10 à 15 mm pour la largeur et 50 à 100 mm pour la longueur au niveau de la seconde face (14). 11. Elément constructif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une armature (22) au moins partiellement noyée dans l'élément 5 constructif (10). 12. Elément constructif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'armature (22) comprend des montants (24) et des traverses (26) perpendiculaires aux montants. 13. Paroi d'une construction, comprenant au moins un élément constructif (10) selon 10 l'une des revendications précédentes rapporté au niveau d'au moins une des deux faces (16, 16') de ladite paroi. 14. Paroi d'une construction selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend une finition (32) reliée à l'élément constructif (10). 15. Paroi d'une construction selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle 15 comprend un espace (55) entre le béton poreux de l'élément constructif (10) et la finition (32). 16. Paroi d'une construction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'espace (55) est comblé avec un garnissage. 17. Construction comprenant une paroi selon l'une des revendications 13 à 16.