Brevet FR3093107A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Béton ultra rapide en particulier en aéro- nautique [0001] La présente invention a trait au domaine des formulations et utilisations de béton, en particulier en aéronautique, à savoir résistant à la circulation, au stationnement, voire l'atterrissage d'aéronefs. [0002] Dans le domaine aéronautique, l'Aviation Civile préconise une résistance minimale de 3,3 MPa à l'essai de traction par fendage sur éprouvette 15 mm x 30mm (selon la norme NF EN 12390-6) pour pouvoir ouvrir la circulation aux avions sur les voies et sur les aires de stationnement en béton neuf [0003] Le béton de revêtement aéronautique classique est formulé uniquement avec des ciments PORTLAND purs. [0004] Les formulations classiques de béton de revêtement aéronautique atteignent une ré- sistance, en traction par fendage, égale à 3,3 MPa, après un délai de cure de 28 jours. [0005] Ce délai implique de fortes contraintes pour l'exploitation des plateformes aériennes, notamment dans le cadre des travaux d'entretien des dallages endommagés, y compris une fermeture longue des voies de circulation avion ou des aires de stationnement occasionnant une gêne au trafic. [0006] En outre, certains ciments à prise rapide de qualité insatisfaisante peuvent engendrer des phénomènes de microfissuration dus à des montées en température excessives au jeune âge ayant pour conséquence de déshydrater le béton durant sa montée en prise. [0007] Ainsi, un objectif de l'invention est de proposer un liant et une formulation de béton permettant de limiter considérablement le délai de cure pour pouvoir exploiter le béton sensiblement plus rapidement. [0008] Un autre objectif est de proposer un ciment à prise rapide ayant une durabilité améliorée par rapport à Fart antérieur. [0009] Pour ce faire est proposé un liant hydraulique pour béton comprenant - plus d'environ 50% et moins d'environ 80% en poids sec de ciment de Portland CEM I ou CEM II, et - plus d'environ 20% et moins d'environ 50% en poids sec de ciment sulfoalumineux (CSA) ; et en ce que le liant a une valeur au Blaine comprise entre 4 000 et 8 000, plus pai-ticulièrement entre 5 000 et 7 000. [0010] Avantageusement, le liant hydraulique selon l'invention permet de réaliser un béton limitant significativement le temps de cure, de 2 heures jusqu'à 48heures - adapté selon les contraintes d'exploitation rencontrées et selon la demande 2 [0011] En outre, le béton a une très faible chaleur d'hydratation (entre 180g/j à 20h et 230g/j à 7jours) ce qui a pour effet de limiter significativement les risques de fissuration dus à la déshydratation du béton durant sa prise. [0012] De préférence, le liant hydraulique pour béton comprenant - plus d'environ 50% et moins d'environ 60% en poids sec de ciment de Portland CEM I ou CEM II, et - plus d'environ 40% et moins d'environ 50% en poids sec de ciment sulfoalumineux (CSA). [0013] L'invention porte en outre sur une formulation de béton comprenant - un liant hydraulique selon l'invention; - un agent de fluidification ; - un agent retardateur ; - de l'eau. [0014] Avantageusement, la formulation selon l'invention permet de réaliser un béton limitant significativement le temps de cure, jusqu'à environ 2h. [0015] Selon d'autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : [0016] la formulation de béton comprend - plus de 50% et moins de 85% dudit liant hydraulique ; - plus de 0,1% et moins de 5% dudit agent de fluidification ; - plus de 0,1% et moins de 5% dudit agent retardateur ; - plus de 15% et moins de 45% d'eau ; et/ou [0017] la formulation de béton comprend - plus de 60% et moins de 75% dudit liant hydraulique ; - plus de 0,2% et moins de 3% dudit agent de fluidification ; - plus de 0,2% et moins de 3% dudit agent retardateur ; - plus de 25% et moins de 35% d'eau ; et/ou [0018] la formulation de béton comprend - plus de 5% et moins de 25% en poids dudit liant hydraulique par rapport au poids de béton ; - plus de 0,2% et moins de 3% en poids dudit agent de fluiditication pat- rapport au poids de ciment ; - plus de 0,2% et moins de 3% en poids dudit agent retardateur par rapport au poids de ciment ; - plus de 2% et moins de 9% d'eau par- rapport au poids de béton. [0019] la formulation de béton comprend en outre un granulat calcaire dur ; et/ou [0020] le granulat calcaire dur a une granulométrie supérieure à 0,01 min et inférieur à 32 3 [0021] L'invention porte en outre sur un béton de revêtement, en particulier en aéronautique, le béton comprenant un liant hydraulique selon l'invention, ou une formulation selon l' invention. [0022] Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un béton de re- vêtement, en particulier en aéronautique, comprenant la mise en oeuvre d'un liant hydraulique selon l'invention, ou une formulation de béton selon l'invention. [0023] L'invention porte en outre sur une utilisation d'un liant hydraulique selon l'invention, ou une formulation de béton selon l'invention, pour réaliser un béton en aéronautique. [0024] L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non- limitatifs, et sur la base des figures annexées, parmi lesquelles : [0025] [fig.1] illustre l'évolution de la résistance en traction par fendage d'échantillons standard et d'un échantillon selon l'invention ; et [0026] [fig.2] illustre des essais de mesure de chaleur d'hydratation en laboratoire. [0027] L'invention concerne premièrement un liant hydraulique pour béton. Le liant comprend du ciment de Portland et du ciment sulfo-alumineux (CSA). [0028] De préférence, le liant hydraulique comprend - plus d'environ 50% et moins d'environ 80% en poids sec de ciment de Portland CEM I ou CEM II, et - plus d'environ 20% et moins d'environ 50% en poids sec de ciment sulfoalumineux (CSA). et a une valeur au Blaine comprise entre 5 000 et 7 000. [0029] La valeur au Blaine est déterminée par broyage et qualifie la granulométrie et la ré- activité du liant. [0030] Plus généralement 50% à 80% en poids de ciment de Portland avec 20 à 50% en poids de ciment CSA permettent d'avoir des résultats exploitables. Les résultats optimaux sont obtenus avec 50% à 60% en poids de ciment de Portland avec 40% à 50% en poids de ciment CSA. [0031] Par exemple, avec 60% de ciment de Portland et 40% de ciment CSA permettent d'avoir des résultats exploitables 3,3 MPa à 6h. Avec 50% de ciment de Portland et 50% de ciment CSA, 3.3 MPa sont attendus à 2h. [0032] Avantageusement, le liant hydraulique selon l'invention permet de réaliser un béton limitant significativement le temps de cure, dans la variante préférée, jusqu'à environ 2 à 48 heures. [0033] La variante préférée peut comprendre, pour environ 350 à 500 kg (par mètre cube) de liant hydraulique à prise rapide ayant les spécificités suivantes : - une valeur au Blaine comprise entre 5 000 et 7 000 ; - entre 150 kg 350 kg de ciment Portland ((le type CEM I ou CEM H) ; - entre 75 kg et 200 kg de Ciment Sulfo-Alumineux (CSA). [0034] En outre, l'invention porte deuxièmement sur une formulation de béton comprenant - un liant hydraulique tel que décrit précédemment. - un agent de fluidification ; - un agent retardateur ; - de l'eau. [0035] En particulier, la formulation de béton comprend - plus de 5% et moins de 25% en poids dudit liant hydraulique par rapport au poids de béton ; - plus de 0,2% et moins de 3% en poids dudit agent de fluidification par rapport au poids de ciment ; - plus de 0,2% et moins de 3% en poids dudit agent retardateur par rapport au poids de ciment ; - plus de 2% et moins de 9% d'eau par rapport au poids de béton. [0036] Avantageusement, la formulation selon l'invention permet de réaliser un béton limitant significativement le temps de cure, dans la variante préférée, jusqu'à environ 2 à 48 heures. [0037] La variante préférée peut comprendre, pour environ 350 à 500 kg (par mètre cube) de liant hydraulique, à prise rapide ayant les spécificités suivantes : - entre 1 et 15 kg d'un agent de fluidification acrylique de préférence avec les spécifications suivantes, o Base polycarboxylate, pH=6,0-8,0 ; o Densité entre 1,05-1.15 g/1 ; - entre 1 et 12 kg d'un agent retardateur à base d'acide citrique ; - entre 105 - 200 kg d'eau ; - un granulat calcaire dur avec une granulométrie supérieure à 001 mm et inférieur à 32 min [0038] L'invention porte en outre sur un béton de revêtement issu du liant ou de la for- mulation telle que décrite précédemment. Le béton peut être utilisé rapidement après la mise en place, ce qui en fait un intérêt significatif notamment en aéronautique. [0039] Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un béton de re- vêtement correspondant. En particulier, les différents éléments sont mélangés et le béton est coulé et est rapidement prêt à être utilisé. Exemple 1 : [0040] La figure 1 illustre l'évolution de la résistance en traction par fendage d'échantillons standard (C50/60, et C30/37) en pointillés et d'un échantillon selon l'invention (UR) en trait plein. [0041] Après 2h, l'échantillon UR atteint une résistance de 3,6 MPa et peut être utilisable/ eireulable, là où le béton C50/60 et le béton C30/37 sont proches dc 0 MPa, et ne sont pas utilisables. [0042] Après 24h, l'échantillon UR a une résistance de 4,9 MPa, là où le béton C50/60 est à 1,9 MPa et le béton C30/37 est à 1,3 MPa et ne sont toujours pas utilisables. [0043] Après 48h, l'échantillon UR a une résistance de 5 MPa, là où le béton C50/60 est à 2,8 MPa et le béton C30/37 est à 1,9 MPa et nc sont toujours pas utilisables. [0044] Après 72h, l'échantillon UR a une résistance de 5,1 MPa, là où le béton C50/60 est à 3,4 MPa (et est enfin utilisable) et le béton C30/37 est à 2,3 MPa et n'est toujours pas utilisable. [0045] Après 96h, l'échantillon UR a une résistance de 5,3 MPa, là où le béton C50/60 est à 3,7 MPa et le béton C30/37 est à 2,5 MPa, et n'est toujours pas utilisable. [0046] Après 5 jours, l'échantillon UR a une résistance de 5,4 MPa, là où le béton C50/60 est à 4,1 MPa et le béton C30/37 est à 2,7 MPa et n'est toujours pas utilisable. [0047] Après 7 jours, l'échantillon UR a une résistance de 5,6 MPa, là où le béton C50/60 est à 4,5 MPa et le béton C30/37 est à 2,9 MPa et n'est toujours pas utilisable. Exemple 2 : [0048] Des essais ont également été faits sur la résistance en fendage d'échantillons selon invention. [0049] Il s'agit en particulier d'un compte rendu d'essais en laboratoire de la valeur de ré- sistance en traction par fendage à court terme sur éprouvette 15 x 30. Tableau 1 [Tableauxl] Essais Masse Résistance Moyenne Echantillon (kg) (kN) (MPa) MPa 2H 12,595 261 3,70 3,60 12,511 251 3,55 24H 12,655 365,2 5,15 4,95 12,655 334,1 4,75 12,665 346,8 4,90 48H 12,594 358 5,05 5.00 12,630 348 4,95 7.1 12,575 392,3 5,55 5,60 12,588 394,3 5,60 Exemple 3 : [0050] Des essais ont également été faits sur la résistance en compression d'échantillons selon l'invention. 6 [0051] Il s'agit en particulier d'un compte rendu d'essais en laboratoire de la valeur de ré- sistance en compression à court terme sur éprouvette 15 x 30. Tableau 2 [Tableaux2] Essais Masse Résistance Moyenne échantillon (kg) (kN) (MPa) MPa 2H 12,551 641 36,3 36,3 12,583 641 36,3 24H 12,622 1068 60,4 60,2 12,465 1060 60,0 12,425 1063 60,2 48H 12,485 1067 60,4 62,8 12,572 1152 65,2 7.1 12,665 1154 65,3 66,3 12,543 1190 67,3 Exemple 4 : [0052] Les essais de chaleur d'hydratation ont été réalisés en laboratoire et peuvent être illustrés par la figure 2. Les résultats étaient entre 180g/j à 20h et 230g/j à 7jours. [0053] Ceux réalisés pour l'obtention de la conformité ASTM étaient de 224 g/j à 7j. [0054] Ainsi le béton obtenu intègre un ciment à très basse chaleur d'hydratation conforme à la norme européenne EN196-9. [0055] Le béton selon l'invention est particulièrement destiné aux revêtements aéro- nautiques mais peut être employé sur différentes plateformes soumises à de fortes contraintes d'exploitation telles que les voies de tramways, les passages à niveau, les plateformes portuaires, les autoroutes en béton, les plateformes logistiques, etc. [0056] Cette solution novatrice apporte une réponse efficace aux problématiques d'entretien des revêtements béton nécessitant une intervention rapide et une remise en service quasi immédiate 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]