Brevet FR3069537A1 — publié le 20190201

Procédé de préparation d'une couche d'usure à la surface d'une composition hydraulique La présente invention concerne un procédé de préparation d'une couche d'usure à la surface d'une composition à base de liant hydraulique, notamment une composition de béton. Une couche d'usure peut être formée à la surface de composition hydraulique afin d'améliorer son aspect esthétique et ses propriétés antidérapantes. Comme expliqué au chapitre 3 du Guide Technique des sols à usage industriel (e- cahier du CSTB, cahier 3577 V3, janvier 2010) on désigne, par couches d'usure, les procédés mettant en oeuvre un mélange de granulats durcisseurs, de ciment, d'additifs ou d'adjuvants destinés à être incorporés à une composition hydraulique fraiche de façon à lui conférer certaines propriétés de résistance mécanique, d'esthétique ou de planéité. La couche d'usure incorporée est un élément constitutif du dallage (on parle de dallage monolithique). Notamment pour rendre cette couche d'usure anti-dérapante, des procédés de traitement de surface du béton durci peuvent être mis en oeuvre : - par attaque mécanique (typiquement par projection de sable). Toutefois, cette méthode génère de nombreuses poussières, notamment de la silice alvéolaire, qui sont dangereuses pour l'opérateur, ou - par attaque acide. L'utilisation d'acide est également dangereuse pour l'opérateur. De plus, les acides projetés sont corrosifs et sont susceptibles d'abîmer tous les matériaux avec lesquels ils entrent au contact autour du site d'application. L'élimination de l'acide appliqué est donc délicate. Toutefois, quelles que soient les méthodes utilisées, les couches d'usure à de faible rugosité de surface formées par les méthodes usuelles s'abîment dans le temps. Le développement de couches d'usure présentant une durabilité améliorée est requis. A cet effet, selon un premier objet, l'invention concerne un procédé de formation d'une couche d'usure sur au moins une partie d'une surface d'une composition à base de liant hydraulique à traiter comprenant les étapes consistant à: a) appliquer une composition comprenant : - au moins un liant hydraulique, et - au moins un granulat dont le coefficient Los Angeles LA selon la norme EN 1097-2 de 2010 est inférieur ou égal à 50, sur au moins une partie d'une surface d'une composition à base de liant hydraulique fraiche, 2 b) talocher la au moins une partie de la surface sur laquelle la composition a été appliquée, puis c) appliquer une composition de désactivant de surface sur la au moins une partie de la surface sur laquelle la composition a été appliquée, puis 5 d) faire durcir la composition à base de liant hydraulique fraîche, puis e) éliminer la couche de liant hydraulique non durcie en surface. Lors de l'étape a), une composition est appliquée sur au moins une partie d'une surface d'une composition à base de liant hydraulique fraiche. On entend par le terme « liant hydraulique » tout composé ayant la propriété de 10 s'hydrater en présence d'eau et dont l'hydratation permet d'obtenir un solide ayant des caractéristiques mécaniques. Le liant hydraulique peut être un ciment selon la norme EN 197-1 de 2012 et notamment un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V selon la norme Ciment NF EN 197-1 de 2012. Le ciment peut donc en particulier comprendre des additions minérales. 15 L'expression « additions minérales » désigne les laitiers (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 de 2012 paragraphe 5.2.2), les laitiers d'aciérie, les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF 20 EN 197-1 paragraphe 5.2.5), les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.7) ou leurs compositions. D'autres ajouts, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1 (2012), peuvent aussi être utilisés. Il s'agit notamment des métakaolins, tels que les métakaolins de type A 25 conformes à la norme NF P 18-513 de 2012, et des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Qz conformes à la norme NF P 18-509 de 2012. Les compositions à base de liant hydraulique à traiter par le procédé selon l'invention sont de préférence des compositions de béton. Par le terme « béton », on entend un mélange de liants hydrauliques, de granulats, 30 de sables, d'eau, éventuellement d'additifs, et éventuellement d'additions minérales. Le terme « béton » comprend également les mortiers. Les bétons traités peuvent en particulier répondre aux exigences des normes NF P 11-213-1 de 2007 pour les dallages à usage industriel ou assimilés et NF P 11-213-3 de 2007 pour les dallages destinés à des maisons individuelles. 35 On entend par le terme « fraiche » qualifier de telles compositions à base de liant hydraulique lorsqu'elles ont été gâchées avec de l'eau, mais n'ont pas encore durci. 3 La composition appliquée lors de l'étape a) comprend au moins un liant hydraulique, typiquement du ciment. Le liant hydraulique de la composition appliquée est selon la norme EN 197-1 et peut notamment être un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V selon la norme Ciment NF EN 197-1. 5 Généralement, la composition appliquée à l'étape a) comprend de 5 à 50% en poids, notamment de 10 à 40% en poids, de préférence de 20 à 35% en poids de liant(s) hydraulique(s) par rapport au poids de la composition. La composition appliquée lors de l'étape a) comprend au moins un granulat. Par le terme « granulats », on entend un ensemble de grains de diamètre moyen compris entre 10 0 et 125 mm. Le granulat peut être minéral, synthétique, ou un mélange de ceux-ci. Selon leur diamètre, les granulats minéraux sont classés dans l'une des six familles suivantes : fillers, sablons, sables, graves, gravillons et ballast (norme XP P 18-545 de septembre 2011). Les granulats les plus utilisés sont les suivants : les fillers, qui ont un diamètre inférieur à 2 mm et pour lesquels au moins 85 (3/0 des granulats ont un diamètre inférieur à 15 1,25 mm et au moins 70 (3/0 des granulats ont un diamètre inférieur à 0,063 mm, les sables de diamètre compris entre 0 et 4 mm (dans la norme 13-242 de 2008, le diamètre pouvant aller jusqu'à 6 mm), les graves de diamètre supérieur à 6,3 mm, les gravillons de diamètre compris entre 2 mm et 63 mm. Les sables sont donc compris dans la définition de granulat selon l'invention. Les fillers peuvent notamment être d'origine calcaire, siliceux ou 20 dolomitique. Les granulats utilisés dans la composition de l'étape a) ont de préférence un diamètre maximal selon la norme NF EN 933-1 de mai 2012 inférieur à 5 mm. Des granulats plus gros dépassent en effet plus de la surface de la composition hydraulique obtenue à la fin du procédé, ce qui provoque leur usure prématurée par frottement, et nuit 25 donc à la durabilité de la couche d'usure. En alternative, les granulats peuvent avoir un diamètre maximal selon la norme NF EN 933-1 de mai 2012 supérieur à 5 mm. Dans ce cas, il est nécessaire que l'épaisseur de la couche d'usure soit plus épaisse et il convient d'utiliser une composition de désactivant de creuse faible. Toutefois, obtenir une couche d'usure plus épaisse implique d'utiliser des quantités plus importantes de composition 30 appliquées lors de l'étape a), ce qui est désavantageux en termes de coût. Au moins un granulat de la composition a un coefficient Los Angeles LA inférieur ou égal à 50, notamment inférieur ou égal à 35, typiquement inférieur ou égal à 25, de préférence inférieur ou égal à 20. De préférence, au moins 30% en poids, notamment au moins 50% en poids, de préférence au moins 70% en poids, voire au moins 90% en poids 35 des granulats de la composition présentent un LA inférieur ou égal à 50, notamment 4 inférieur ou égal à 35, typiquement inférieur ou égal à 25, de préférence inférieur ou égal à 20. La norme européenne EN 1097-2 de 2010 décrit l'essai Los Angeles. Les granulats dont le coefficient Los Angeles LA est inférieur ou égal à 50 sont avantageusement résistants aux chocs et aux frottements. En conséquence, la couche 5 d'usure obtenue à la fin du procédé présente une durabilité améliorée. Plus le coefficient Los Angeles LA est élevé, moins le granulat est résistant. Plus précisément, l'essai Los Angeles permet de mesurer les résistances combinées aux chocs et à la détérioration progressive par frottement réciproque des éléments d'un granulat. 10 De préférence, au moins un granulat de la composition a une dureté selon l'échelle de Mohs supérieure ou égale à 4, notamment supérieure ou égale à 5, par exemple supérieure ou égale à 6, en particulier supérieure ou égale à 7. De préférence, au moins 30% en poids, notamment au moins 50% en poids, de préférence au moins 70% en poids, voire au moins 90% en poids des granulats de la composition présentent 15 une dureté selon l'échelle de Mohs supérieure ou égale à 4, notamment supérieure ou égale à 5, par exemple supérieure ou égale à 6, en particulier supérieure ou égale à 7. L'échelle de Mohs rend compte de la dureté du granulat. Par exemple, les duretés selon l'échelle de Mohs du talc, du gypse, de la calcite, de la fluorine, de l'apatite, de l'orthose, du quartz, de la topaze, du corindon et du diamant sont respectivement de 1, 2, 20 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10. Le talc et le gypse peuvent être rayés avec un ongle (de dureté selon l'échelle de Mohs de 2,5). La calcite et la fluorine peuvent être rayées par l'acier (de dureté selon l'échelle de Mohs de 4,5 à 6,5). Les granulats dont la dureté selon l'échelle de Mohs est supérieure ou égale à 4 sont avantageusement durs. En conséquence, la couche d'usure obtenue à la fin du procédé présente une durabilité améliorée. 25 Des granulats de marbre, de corindon, en grenaille métallique ou d'un mélange de ceux-ci sont des granulats minéraux particulièrement adaptés. De tels granulats sont disponibles dans le commerce, par exemple auprès de la société O.M.G. (Onyx et Marbres Granulés) ou Omya Fused Minerais. Des granulats artificiels, aussi appelés synthétiques, peuvent également être 30 utilisés. Différentes catégories de granulats synthétiques existent. Il y a en particulier des granulats synthétiques minéraux. Dans cette catégorie, nous pouvons distinguer : des sous-produits industriels, souvent concassés, comme le laitier cristallisé concassé et le laitier granulé de haut fourneau obtenus par refroidissement à l'eau. 35 des granulats à hautes caractéristiques, élaborés industriellement tels que le corindon, le carbure de silicium ou l'émeri ; 5 des granulats métalliques tels que l'acier doux, le fer doux, la fonte, éventuellement traités pour obtenir une bonne affinité avec l'eau et le ciment. Les corindons sont des alumines électrofondues que l'on peut classer en 3 grands types : 5 - Les corindons blancs (alumine pure) - Les corindons bruns (alumines dopées par typiquement de 1,5% à 3% de h02) - Les solutions solides à matrices de corindon parmi lesquelles nous pouvons citer les corindons zircone (alumine à 25% et 42% de zircone) et les oxynitrures d'aluminium (AION). 10 On peut aussi citer les granulats Alag de la société Kerneos, qui sont des granulats concassés synthétiques silico-alumineux-calciques obtenus par fusion et contenant 40% d'alumine. D'autre part, certains granulats synthétiques peuvent avoir une matrice organique. Ces granulats synthétiques comprennent alors généralement une matrice polymérique 15 d'origine synthétique et éventuellement un pigment et/ou un colorant. Dans un mode de réalisation, le granulat synthétique comprend : - une matrice transparente, et - au moins un pigment composite luminescent coloré, comprenant : - au moins un pigment luminescent, et 20 - au moins un colorant de couleur différente du pigment luminescent, et ledit pigment composite luminescent coloré présentant généralement une taille moyenne de particule mesurée en volume par granulométrie laser (norme ISO 13320:2009) comprise entre environ 50 et environ 2000 iim, notamment environ entre 60 et environ 2000 iim, de préférence entre environ 60 et environ 500 iim, par 25 exemple entre environ 75 et environ 200 iim. Le granulat synthétique comprend généralement : - de 0,001% à 99,999% en poids, notamment de 0,5% à 60% en poids, en particulier de 5% et 50% en poids de pigment composite luminescent, et - de 99,999% à 0,001% en poids, notamment de 99,5% à 40% en poids, en particulier 30 de 95% et 50% en poids de matrice transparente. Un tel granulat synthétique peut être préparé comme décrit dans la demande WO 2017/055531 (notamment pages 13 et 14). De préférence, ces granulats synthétiques présentent une taille de particule moyenne comprise entre environ 0,1 et 10 mm (taille mesurée selon les normes ISO 35 13320:2009 pour les granulats présentant une taille inférieure ou égale à 500 pm ou NF EN 933-1 de mai 2012 pour des granulats présentant une taille supérieure à 500 iim). La 6 taille de particule moyenne correspond au diamètre moyen des granulats. Cette taille peut être mesurée en volume par granulométrie laser (norme ISO 13320:2009) ou en poids par tamisage (mesurée selon la norme NF EN 933-1 de mai 2012). Pour les raisons explicitées ci-dessus, les granulats synthétiques ont de préférence un 5 diamètre maximal selon la norme NF EN 933-1 de mai 2012 inférieur à 5 mm. De préférence, la matrice transparente est notamment compatible avec le pH alcalin des compositions de liant hydraulique, et est de préférence choisie parmi le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polycarbonate (PC), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyuréthane (PU), les copolymères styrène acrylonitrile (SAN) et leurs dérivés 10 comme l'ABS (acrylonitrile / butadiène /styrène) ou du verre, de préférence du PMMA. Dans le cadre de la présente invention, on entend par le terme « pigment luminescent » tout composé capable d'absorber des photons émis par la lumière naturelle ou artificielle et restituer une émission de lumière en cas de luminosité réduite ou en l'absence de luminosité. La luminescence englobe la phosphorescence et la fluorescence. 15 De préférence, dans le cadre de la présente invention, le pigment luminescent est un pigment photoluminescent. Le pigment luminescent sera choisi en fonction de la couleur, en luminosité réduite ou en l'absence de luminosité, qui est souhaitée. De préférence, le pigment luminescent sera choisi pour avoir une rémanence de plusieurs heures après son exposition à la lumière naturelle ou artificielle. De préférence, le pigment luminescent 20 présente une taille moyenne de particule mesurée en volume par granulométrie laser (norme ISO 13320:2009) comprise entre environ entre 60 et environ 2000 iim, de préférence entre environ 60 et environ 500 iim, par exemple entre environ 75 et environ 200 iim. De manière générale, le pigment luminescent peut être organique ou minéral, les 25 pigments minéraux étant préférés du fait de leur durabilité plus importante, notamment en plein air. Les pigments organiques luminescents sont notamment choisis parmi les naphthalimides, coumarines, xanthènes, thioxanthènes, naphtholactames, azlactones, méthines, oxazines et les thiazines, ou leur mélange. 30 Les pigments inorganiques luminescents sont notamment choisis parmi : les sulfures, comme par exemple, CaS:Bi, CaSrS:Bi, ZnS:Cu, ZnS:Pb2+, ZnS:Mn2+, ZnCdS:Cu, AB2S4 (où A=métal alcalino-terreux; B=aluminium), ZnS, ZnS:Ag, ZnS:Cu:CI, ZnS:Cu:Al, (Ce3(5i54)2X (où X=CI, Br, 1), La3-xCex(SiS4)2I (où 1:1)(1), SrS:Cr, SrS dopé par des terres rares où Mn, CdS:Mn, Y2025:(Er,Yb) ; 35 les fluorures, comme par exemple, AF3 (où A=La3+ , Ce3+ , Y3+) et AF2 (A13+ , Mg2+ , Ca2+ , Pb2+) et contenant au moins un ion luminescent choisi dans le groupe 7 comprenant les ions métalliques trivalents (Cr3+, Fe3+, etc.) ou les terres rares (Y3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+), LnF3, ALnF4, ALn2F8, ALn3F10 (où Ln=terre rare ou yttrium, A ion alcalin monovalent, et contenant au moins un ion luminescent choisi dans le groupe composé des ions métalliques trivalents 5 (Cr3+, Fe3+, etc.) ou des terres rares (Y3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+), EF3 (E=Ga3+, In3+, Bi3+ et contenant au moins un ion luminescent choisi dans le groupe composé des ions métalliques trivalents (Cr3+, Fe3+, etc.) ou des terres rares (Y3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+), Sr1xEu2+, REVENDICATIONS1.- Procédé de formation d'une couche d'usure sur au moins une partie d'une surface d'une composition à base de liant hydraulique à traiter comprenant les étapes consistant à: a) appliquer une composition comprenant : - au moins un liant hydraulique, et - au moins un granulat dont le coefficient Los Angeles LA selon la norme EN 1097-2 de 2010 est inférieur ou égal à 50, sur au moins une partie d'une surface d'une composition à base de liant hydraulique fraiche, b) talocher la au moins une partie de la surface sur laquelle la composition a été appliquée, puis c) appliquer une composition de désactivant de surface sur la au moins une partie de la surface sur laquelle la composition a été appliquée, puis d) faire durcir la composition à base de liant hydraulique fraîche, puis e) éliminer la couche de liant hydraulique non durcie en surface. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition à base de liant hydraulique à traiter est du béton. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le au moins un granulat a un coefficient Los Angeles LA inférieur ou égal à 35, typiquement inférieur ou égal à 25, de préférence inférieur ou égal à 20. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le au moins un granulat a une dureté selon l'échelle de Mohs est supérieure ou égale à 4. 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le au moins un granulat a une dureté selon l'échelle de Mohs est supérieure ou égale à 7. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le au moins un granulat est en marbre, en corindon, ou en grenaille métallique. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le au moins un granulat est un granulat synthétique comprenant : 21 - une matrice transparente, et - au moins un pigment composite luminescent coloré, comprenant : - au moins un pigment luminescent, et - au moins un colorant de couleur différente du pigment luminescent. 5 8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le au moins un granulat a un diamètre maximal selon la norme NF EN 933-1 de mai 2012 inférieur à 5 mm. 10 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la composition appliquée à l'étape a) comprend un pigment ou un mélange de pigments, tel que le CIE 3,E 2000 entre : - la couleur d'un mélange correspondant à la composition appliquée à l'étape a) sans le(s) granulat(s), et 15 la couleur du(es) granulat(s), est inférieur ou égal à 49, notamment à 10, de préférence à 3. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la composition appliquée à l'étape a) comprend un additif fluidifiant. 20 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la composition appliquée à l'étape a) comprend : de 30 à 90% en poids, notamment de 50 à 85% en poids, de préférence de 60 à 85% en poids de granulat(s), 25 de 5 à 50% en poids, notamment de 10 à 40% en poids, de préférence de 20 à 35% en poids de liant(s) hydraulique(s), moins de 5% en poids, notamment de 0,5 à 3% en poids, de préférence de 1 à 2,5% en poids de pigment(s), et moins de 1% en poids, notamment de 0,001 à 1% en poids, de préférence de 0,005 30 à 0,5 (3/0 en poids d'additif fluidifiant. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'étape a) est répétée. 22 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel de 0,1 à 20 kg, notamment de 2 à 10 kg, de préférence de 5 à 7 kg de composition ont été appliqués par m2 de surface. 5 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant, après l'étape e), une étape f) d'application d'un revêtement de protection, notamment hydrofuge et/ou antitache, sur au moins une partie de la couche d'usure. 15.- Composition à base de liant hydraulique dont au moins une partie d'une 10 surface comprend une couche d'usure susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.