Brevet FR3055132A1 — publié le 20180223

Composition pour un mortier isolant tel qu'un mortier de chanvre, et mortier correspondant 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la réalisation de matériaux pour la construction et la rénovation. Plus précisément, l'invention concerne les enduits et mortiers pour le bâtiment. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux enduits et mortiers de chanvre pour l'isolation, par l'intérieur et par l'extérieur, de bâtiments neufs ou existants. 2. Solutions et inconvénients de l'art antérieur L'évolution des besoins en matériaux compatibles avec une construction durable, les attentes des consommateurs et les exigences de la règlementation font que les éco-matériaux suscitent de plus en plus d'intérêt. Parmi ces éco-matériaux, on connaît depuis très longtemps, et même depuis les temps anciens, des mortiers de chanvre, où le composant de chanvre (notamment la « filasse ») est employé comme agrégat, en totalité ou en partie, dans les préparations. On rappelle qu'un mortier à agrégats végétaux ou bio-sourcés est constitué par un mélange sec de liant, comme la chaux, le ciment ou analogue, et d'agrégat(s), comme le chanvre, auxquels on additionne de l'eau de gâchage au moment de son application, par exemple par projection, sur une surface extérieure ou intérieure d'un bâtiment. Un tel mortier peut également contenir des additifs et/ou des adjuvants notamment. Un tel mortier est utilisé en construction pour lier des éléments de construction (briques ou blocs) et/ou comme enduit pour recouvrir les éléments de construction. Par le terme "enduit", on entend une composition de mortier 3055132 2 destinée à être appliquée en couche, en une ou plusieurs passes, sur une surface extérieure ou intérieure. L'intérêt de ces mortiers à agrégats végétaux réside dans une bonne isolation thermique et acoustique, alliée à une très bonne résistance mécanique 5 et à un bilan carbone avantageux. Des progrès restent toutefois à faire en matière d'isolation thermique et de résistance au feu, s'agissant de ces mortiers et enduits. 3. Exposé de l'invention Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un mortier obtenu par 10 mélange avec de l'eau d'une composition de liant comprenant au moins un liant minéral et d'agrégats (ou éléments granulaires) isolants, dans lequel lesdits agrégats isolants comprennent un mélange d'isolant d'origine végétale, tel que du chanvre, et d'isolant d'origine minérale sous la forme de perlite. Dans le présent exposé, on désigne indifféremment par "enduit" ou 15 "mortier", le mélange obtenu après gâchage avec de l'eau d'une composition sèche de liant et d'agrégats isolants. Il est donc proposé un mortier isolant comprenant un mélange d'isolant d'origine végétale, tel que du chanvre, et d'isolant d'origine minérale sous la forme de perlite. 20 Un tel mortier isolant sec est destiné à être mélangé à de l'eau de gâchage au moment de son application, par exemple par projection, sur une surface extérieure ou intérieure d'un bâtiment. L'ajout d'isolant d'origine végétale, tel que du chanvre, permet de diminuer les quantités de CO2 rejetées dans l'atmosphère. L'utilisation d'un tel matériau 25 réduit le bilan carbone et l'impact environnemental du mortier. La perlite se présente sous la forme de granulés et est fabriquée à partir de roches volcaniques siliceuses concassées puis chauffées entre 900 et 1200°C, opération au cours de laquelle l'eau liée chimiquement au minerai est libérée, ce qui provoque une expansion de la matière de 10 à 20 fois son volume initial. 3055132 3 La perlite, qui est incombustible, par nature enrobe le chanvre qui est sensible au feu et constitue et optimise ainsi la résistance au feu du mortier de l'invention, qui constitue un matériau coupe-feu. La perlite présente en outre une faible conductivité thermique (comprise 5 entre 0,04 et 0,06 W.m-1.K-1) et une faible densité ou masse volumique, ce qui permet un usage du mortier en isolation thermique et phonique. Elle est en outre légère, dure, durable et écologique. Le mortier de l'invention est caractérisé en ce que son coefficient de conductivité thermique est faible et de l'ordre de 0.04 à 0.10 W.rn-1.K-1 10 Ce coefficient de conductivité thermique est, par exemple, compris entre 0,05 à 0,065 W.rn-1.K-1. A titre de comparaison, le coefficient de conductivité thermique d'un mortier classique est de l'ordre de 0.55 à 0.95 W.rn-1.K-1. Un tel mortier peut être appliqué manuellement ou par projection pour 15 isoler thermiquement et phoniquement un mur par l'intérieur ou par l'extérieur, dans un bâtiment de construction ancienne ou neuve. Il peut être appliqué sur des parois verticales, horizontales et obliques. Selon un aspect particulier de l'invention, la perlite est une perlite à double cuisson, dite "surcuite". 20 Le mortier de l'invention peut comprendre une perlite dite "classique", une perlite "surcuite" ou bien une perlite ayant fait l'objet d'une triple cuisson. La température de cuisson des perlite à double ou triple cuisson est sensiblement la même. Toutefois, les cycles de cuisson/refroidissement sont multiples et plus rapides dans le cas de la perlite surcuite, le refroidissement 25 rapide produisant une expansion plus forte du granulat et ce d'autant plus si l'opération est répétée à court intervalle. De plus, le cyclage renforce la résistance à l'abrasion de la surface externe des agrégats ainsi obtenus. 3055132 4 Selon un aspect particulier de l'invention, la masse volumique apparente (ou densité apparente) de la perlite surcuite est comprise entre 0,05 et 0,08 g.cm-3. Selon un aspect particulier de l'invention, la granulométrie de la perlite 5 surcuite est comprise entre 150 et 250 iim (micromètre). Selon un aspect particulier de l'invention, la conductivité thermique (À) de la perlite surcuite est compris entre 0,03 et 0,035 W.m 1.K 1. Selon un aspect particulier de l'invention, l'isolant d'origine végétale comprend des agrégats de chènevotte de chanvre dépoussiérés. 10 Un avantage lié à la mise en oeuvre d'agrégats de chanvre dépoussiérés est de pouvoir enrober avec une meilleure efficacité et une quantité moindre de liant l'agrégat dépoussiéré. Dans une alternative, l'isolant d'origine végétale est constitué de paille de miscanthus, ou de paille de colza. 15 Selon un aspect particulier de l'invention, la granulométrie des agrégats de chènevotte de chanvre dépoussiérés est comprise entre 0,2 et 12 mm. Selon un aspect particulier de l'invention, la proportion de l'isolant d'origine végétale et de l'isolant d'origine minérale dans le mélange est comprise entre 30 et 70% en volume. 20 Selon un aspect particulier de l'invention, la composition de liant comprend au moins un adjuvant de fluidisation dudit au moins un liant minéral et/ou au moins un adjuvant de défloculation dudit au moins un liant minéral. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit adjuvant de fluidisation est un premier aérogel de silice hydrophile. 25 Selon un aspect particulier de l'invention, ledit adjuvant de défloculation est un deuxième aérogel de silice hydrophobe. Selon un aspect particulier de l'invention, la composition comprend une proportion égale en volume d'aérogel de silice hydrophile et d'aérogel de silice hydrophobe. 3055132 5 Selon un aspect particulier de l'invention, l'aérogel de silice hydrophile et/ou l'aérogel de silice hydrophobe représente(nt) entre 2 et 20% en volume de la composition de liant. Selon un aspect particulier de l'invention, la composition de liant comprend 5 en volume : - entre 50 et 60% de liant(s) hydraulique(s) ; - entre 10 et 20% de ciment ; - entre 5 et 10% de pouzzolanes ; - entre 5 et 10% de poudre calcaire, et 10 - éventuellement entre 0,5 et 2% d'adjuvants classiques, tels que des plastifiants et/ou entraîneurs d'air. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un liant hydraulique est choisi parmi les chaux hydrauliques naturelles, les ciments tels que le ciment Portland, les liants hydrauliques à base de chaux, ou encore un 15 mélange de ceux-ci. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit adjuvant de fluidisation et ledit adjuvant de défloculation sont choisis parmi l'éthylène-glycol, le diéthylèneglycol, les silicates de sodium, et les silicates de calcium. Selon un aspect particulier de l'invention, le mortier comprend en masse : 20 - 15% de perlite, - 50% d'une composition de liant comme décrit précédemment, et - 35% de granulats végétaux, tels que des agrégats de chanvre. Selon un aspect particulier de l'invention, le mortier comprend en volume : - 45% de perlite, 25 - 10% d'une composition de liant comme décrit précédemment, et - 45% de granulats végétaux, tels que des agrégats de chanvre. Selon un aspect particulier de l'invention, la conductivité thermique (À) du mortier est comprise entre 0,04 et 0,10 W.m-1.K-1. 3055132 6 4. Description détaillée Le mortier isolant conforme à l'invention est obtenu par mélange avec de l'eau d'une composition de liant et d'agrégats (éléments granulaires) isolants, dans lequel les éléments granulaires comprennent un mélange d'isolant d'origine 5 végétale, tel que du chanvre, et d'isolant d'origine minérale sous la forme de perlite. En d'autres termes, l'agrégat comprend deux parties isolantes, à savoir un isolant minéral offrant une excellente résistance au feu et des propriétés thermiques avantageuses, et un isolant végétal offrant un bon bilan carbone. 10 L'isolant minéral et l'isolant végétal représentent chacun entre 30 et 70% en volume du volume total des agrégats selon les objectifs de coûts (économiques) et les performances thermiques visées. A titre d'exemple, l'isolant minéral et l'isolant végétal représentent chacun 50% du volume total des agrégats. 15 L'isolant minéral est une perlite qui est de préférence surcuite pour optimiser sa résistance mécanique/durcissement. Ainsi, la perlite mise en oeuvre dans le mortier de l'invention est une perlite qui a subit une double, voire une triple, cuisson. La perlite surcuite ainsi obtenue n'est pas aussi friable qu'une perlite classique. 20 La perlite surcuite présente, par exemple, une masse volumique (densité) apparente entre 0,05 et 0,08 g.cm-3, une granulométrie entre 150 et 250 p.m (micromètre), et une conductivité thermique entre 0,03 et 0,035 W.rn-1.K-1. L'isolant végétal est constitué d'agrégats de type chènevottes de chanvre, présentant une granulométrie comprise entre 0,2 mm et 12 mm et une 25 conductivité thermique de l'ordre de 0.065 W.rn-1.K-1. De façon avantageuse, ces agrégats de chènevottes de chanvre sont dépoussiérés. La perlite surcuite amène un traitement anti-feu du chanvre et permet d'optimiser la résistance au feu de ce dernier, et donc du mortier. 3055132 7 Le classement au feu du mortier de l'invention est ainsi proche de l'incombustibilité, son pouvoir calorifique supérieur ("PCS" en anglais) étant inférieur à 500. L'isolant d'origine végétal, le chanvre par exemple, permet d'optimiser le 5 bilan carbone du mortier obtenu. En résumé, l'utilisation combinée d'un isolant d'origine végétal et d'un isolant d'origine minéral procure au mortier des propriétés coupe-feu et thermiques très avantageuses par rapport aux mortiers existants sur le marché. En ce qui concerne le liant du mortier, sa composition comprend au moins 10 un liant minéral, au moins un adjuvant de fluidisation dudit au moins un liant minéral et/ou au moins un adjuvant de défloculation dudit au moins un liant minéral. Dans un premier mode de réalisation, l'adjuvant de fluidisation est un premier aérogel de silice hydrophile et l'adjuvant de défloculation est un 15 deuxième aérogel de silice hydrophobe, la composition de liant comprenant une proportion égale en volume d'aérogel de silice hydrophile et d'aérogel de silice hydrophobe. L'aérogel de silice hydrophile est destiné à capter l'eau pour optimiser la mouillabilité du liant minéral, alors que le chanvre est soumis à l'action 20 hydrophobe de l'aérogel de silice hydrophobe. Ceci empêche ainsi la reprise d'eau par le composant de chanvre. Par exemple, il ne reprend ni humidité ni eau de pluie. A titre d'exemple, la composition de liant comprend des proportions en volume comme suit : 25 - entre 50 et 60% de chaux hydraulique ; - entre 10 et 20% de ciment ; - entre 5 et 10% de pouzzolanes ; - entre 5 et 10% de poudre calcaire ; - entre 2 et 20% d'aérogel de silice hydrophile et d'aérogel de silice 3055132 8 hydrophobe répartis en volume égal, et - éventuellement entre 0,5 et 2% d'adjuvants et d'additifs conférant des propriétés particulières peuvent être ajoutés dans la composition du liant. Il peut s'agir par exemple de plastifiants, d'agents rétenteurs d'eau, 5 d'agents entraîneurs d'air, de plastifiants réducteurs d'eau, d'agents d'hydrophobation (pour optimiser l'imperméabilité et donc la résistance aux intempéries par exemple), d'agents hydrofuges, d'accélérateurs de prise et/ou de retardateurs de prise. On note, par ailleurs, que la teneur volumique en liant dans le mortier est 10 faible. Ainsi, le mortier est constitué en volume : - de 5 à 25% de liant, de préférence 10%, et - de 75 à 95% d'agrégats isolants, de préférence 90%, dont 45% de perlite et 45% de chanvre. 15 La composition du liant permet de diminuer la quantité de liant par rapport aux granulats végétaux et ainsi d'augmenter le coefficient d'isolation, et donc la performance thermique, du mortier de l'invention. Le mortier est constitué en masse : - de 30 à 60% de liant (avec adjuvants), de préférence 50%, avec 20 notamment 0,8% d'aérogel de silice (0,4% hydrophile et 0,4% hydrophobe), - de 10 à 25% de perlite, et - de 30 à 45% d'agrégats de chanvre (de préférence 15% de perlite et 35% de chènevotte de chanvre). La conductivité thermique À du mortier de l'invention est comprise entre .-- 25 0,04 et 0,10 W.rn-1 K 1 , par exemple entre 0,05 et 0,065 W.rn-1.K-1. Autres aspects et variantes Un tel mortier est applicable en couche sur un mur, pour isoler thermiquement et phoniquement ce dernier, par l'intérieur ou par l'extérieur. 3055132 9 Il peut également être appliqué en sous-face de dalle et constituer une isolation coupe-feu pour un garage, par exemple. Il est particulièrement adapté à la réhabilitation thermique du bâti ancien, à caractère historique en particulier, mais également aux bâtiments de 5 construction neuve. Il permet la réalisation d'un revêtement (enduit) isolant, en intérieur comme en extérieur, sur des parois verticales, horizontales et obliques. L'épaisseur de la couche de mortier sur une surface est, par exemple, comprise entre 30 et 100 mm, voire 120 mm, par passes successives de 30 à 40 10 mm. Le mortier conforme à l'invention peut être appliqué manuellement sur une surface ou bien projeté avec tout type de machine de gâchage/projeteur, du type comprenant une vis de gâchage par exemple. Il peut constituer avantageusement un complément d'isolation dans le cas 15 de constructions réalisées à l'aide d'une maçonnerie de type bloc de chanvre, par exemple, présentant une conductivité thermique À comprise entre 0,12 et 0,15 W.m-1.K-1, en en limitant l'épaisseur totale et en optimisant par le choix intérieur/extérieur le rendement thermique de la paroi. Le mortier sec conforme à l'invention peut être transporté en sacs de 50 à 20 100 litres, ou en "big bag" d'un à deux mètres cube Dans des alternatives de mise en oeuvre, l'aérogel de silice hydrophile et l'aérogel de silice hydrophobe peuvent être utilisés seuls (avec une efficacité réduite toutefois) dans la composition de liant. Dans un deuxième mode de réalisation, l'adjuvant de fluidisation et 25 l'adjuvant de défloculation sont choisis parmi l'éthylène-glycol, le diéthylène- glycol, les silicates de sodium, et les silicates de calcium. Ces adjuvants peuvent ainsi être combinés ou utilisés seuls dans la composition de liant. 3055132 10 L'homme de métier saura envisager et adapter ces combinaisons diverses, en fonction de l'application spécifique envisagée, de ses connaissances générales, de la présente description et éventuellement de quelques essais simples de routine. 5 REVENDICATIONS1. Mortier obtenu par mélange avec de l'eau d'une composition de liant, comprenant au moins un liant minéral, et d'agrégats isolants, caractérisé en ce que lesdits agrégats isolants comprennent un mélange d'isolant d'origine végétale, tel que du chanvre, et d'isolant d'origine minérale sous la forme de perlite. 2. Mortier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perlite est une perlite à double cuisson, dite "surcuite". 3. Mortier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse volumique apparente de la perlite surcuite est comprise entre 0,05 et 0,08g.cm-3. 4. Mortier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la granulométrie de la perlite surcuite est comprise entre 150 et 250 micromètres. 5. Mortier selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la conductivité thermique (À) de la perlite surcuite est compris entre 0,03 et 0,035 W.m-1.K-1. 6. Mortier selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'isolant d'origine végétale comprend des agrégats de chènevotte de chanvre 20 dépoussiérés. 7. Mortier selon la revendication 6, caractérisé en ce que la granulométrie des agrégats de chènevotte de chanvre dépoussiérés est comprise entre 0,2 et 12 mm. 8. Mortier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la 25 proportion de l'isolant d'origine végétale et de l'isolant d'origine minérale dans le mélange est comprise entre 30 et 70% en volume. 9. Mortier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la composition de liant comprend au moins un adjuvant de fluidisation dudit au 3055132 12 moins un liant minéral et/ou au moins un adjuvant de défloculation dudit au moins un liant minéral. 10. Mortier selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit adjuvant de fluidisation est un premier aérogel de silice hydrophile. 5 11. Mortier selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ledit adjuvant de défloculation est un deuxième aérogel de silice hydrophobe. 12. Mortier selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la composition comprend une proportion égale en volume d'aérogel de silice hydrophile et d'aérogel de silice hydrophobe. 10 13. Mortier selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'aérogel de silice hydrophile et/ou l'aérogel de silice hydrophobe représente(nt) entre 2 et 20% en volume de la composition de liant. 14. Mortier selon la revendication 13, caractérisé en ce que la composition de liant comprend en volume : 15 - entre 50 et 60% de liant(s) hydraulique(s) ; - entre 10 et 20% de ciment ; - entre 5 et 10% de pouzzolanes ; - entre 5 et 10% de poudre calcaire, et - éventuellement entre 0,5 et 2% d'adjuvants classiques, tels que des plastifiants et/ou entraîneurs d'air. 15. Mortier selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit au moins un liant hydraulique est choisi parmi les chaux hydrauliques naturelles, les ciments tels que le ciment Portland, les liants hydrauliques à base de chaux, ou encore un mélange de ceux-ci. 16. Mortier selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit adjuvant de fluidisation et ledit adjuvant de défloculation sont choisis parmi l'éthylène-glycol, le diéthylène-glycol, les silicates de sodium, et les silicates de calcium. 17. Mortier selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en masse : 3055132 13 - 15% de perlite, - 50% d'une composition de liant selon l'une des revendications 9 à 16, et - 35% de granulats végétaux, tels que des agrégats de chanvre. 18. Mortier selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il 5 comprend en volume : - 45% de perlite, - 10% d'une composition de liant selon l'une des revendications 9 à 16, et - 45% de granulats végétaux, tels que des agrégats de chanvre. 19. Mortier selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que sa 10 conductivité thermique (À) est comprise entre 0,04 et 0,10 W.rn-1.K-1.