Brevet FR3092584A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Liant pour améliorer la stabilité et la cohésion d'un matériau granulaire Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne le domaine technique des liants destinés à renforcer et à améliorer la cohésion d'un matériau granulaire. En particulier, l'invention concerne un liant ainsi que des procédés d'utilisation du liant, lors de la réalisation d'ouvrage par exemple, ou la fabrication de matériaux de construction ou bien la mise en forme de matériau granulaire. État de la technique [0002] Préalablement à la réalisation d'un ouvrage d'art, il est nécessaire d'émietter, tamiser, niveler le terrain en fonction des dimensions de l'ouvrage d'art, afin que celui-ci puisse supporter la construction ainsi que l'utilisation de l'ouvrage (trafics routier ou ferroviaire, bâtiments, superstructures...). Selon une première étape de préparation, le terrain est émietté, tamisé, nivelé en fonction des dimensions de l'ouvrage d'art puis, selon une seconde étape, le terrain est compacté à l'aide de moyens mécaniques. L'étape de compactage est réalisée soit au moyen de compacteurs statiques (à pneus ou à pieds dameurs) qui agissent uniquement par leur poids, soit de compacteurs vibrants (à bille lisse ou à pieds dameurs) qui agissent par leur poids et leur vibration. [0003] Afin d'accroître la compacité et donc la portance du terrain, il est connu l'utilisation de liants. Les liants sont mélangés au sol préalablement à l'étape de compactage. Les liants permettent de modifier les propriétés de cohésion et de sensibilité à l'eau du sol, afin d'accroître la stabilité et la cohésion du terrain. [0004] L'invention vise à proposer un nouveau type de liant, permettant d'améliorer la stabilité et la cohésion d'un sol granulaire ou d'un matériau granulaire. Présentation de l'invention [0005] Un liant selon l'invention, pour améliorer la stabilité et la cohésion d'un matériau granulaire, comprend au moins un composé organométallique à base d'aminosiloxancs et au moins un composé à base de polymère vinylique. [0006] De préférence, le pourcentage massique du composé organométallique à base d'aminosiloxanes est compris entre 10% et 60%, de préférence entre 20% et 50%. Le liant peut être sous forme déshydratée, en d'autres ternies sous forme de poudre. [0007] Selon un mode de réalisation particulier, le liant comprend de préférence au moins un solvant, par exemple de l'eau, de sorte à former une solution aqueuse facilitant le mélange du liant avec un matériau granulaire. En d'autres termes, le liant peut être dilué dans un solvant de sorte à former une solution aqueuse et comprendre un réseau 2 tridimensionnel de macromolécules entourées de liquide. Le réseau tridimensionnel de macromolécules comprend des liaisons silexanes. De façon avantageuse, après évaporation du solvant, le liant forme un gel favorisant à la fois r hydrophohation et une forte adhésion entre les éléments composants un matériau granulaire, tout en augmentant la cohésion dudit matériau. [0008] Selon un mode de réalisation particulier, le pourcentage massique de solvant dans le liant est compris entre 35% et 85%, de préférence entre 45% et 70%. En d'autres termes, après dilution du liant par le solvant, la proportion massique de solvant dans la solution obtenue est comprise dans les plages de valeurs mentionnées ci-dessus. [0009] Selon un autre mode de réalisation, les polymères vinyliques compris dans le liant font partie du groupe des polyacrylates dc masses intermédiaires à fortes, absorbant jusqu'à trois fois leur poids en eau, et offrant des applications comme gélifiant qui se détruit après le séchage de façon irréversible, en laissant une structure réticulée permanente pour renforcer la cohésion d'un matériau granulaire. [0010] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une solution, consistant à mélanger le liant décrit ci-dessus avec au moins un solvant, de préférence dc afin d'obtenir une solution comprenant un pourcentage massique de solvant compris entre 35% et 85%, de préférence entre 40% et 70%. [0011] L'invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'une solution décrite ci-dessus, consistant à mélanger la solution avec un matériau granulaire, dc sorte qu'un mètre cube de matériau granulaire comprend entre 0,3 L et 100 L de solution. De préférence, la proportion de solution mélangée est comprise entre 3 L et 35 L par mètre cube de matériau granulaire, lorsqu'on souhaite améliorer la cohésion d'un sol destiné à supporter une voie de circulation, des pistes, des accotements et toutes les zones destinées à être traficables ainsi que les fonds de forme et les soubassements et aussi les aires, non engazonnées, destinés aux jeux et/ou aux pratiques sportives. La proportion de solution mélangée est comprise entre 25 L et 100 L par mètre cube de matériau granulaire, lorsqu'on souhaite améliorer la cohésion du matériau granulaire destiné à la réalisation de matériau de construction, par exemple la fabrication de briques, de poteries, de modelages, des moulages, des dalles de sol ou autre. La proportion de solution mélangée est comprise entre 10 L à 30 L par mètre cube de matériau granulaire, lorsqu'on souhaite accroître l'étanchéité d'un mur. La proportion de solution mélangée est comprise entre 0,3 L et 1 L par mètre carré d'une surface d'un matériau granulaire, lorsqu'on souhaite accroître l'étanchéité de ladite surface. [0012] Selon une variante de réalisation, après mélange de la solution avec le matériau granulaire, le matériau granulaire est soumis à une pression comprise entre 10 tonnes et 20 tonnes. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour réaliser une chaussée. De préférence, le matériau granulaire est un matériau d'ouvrage en terre 3 crue, notamment utilisé pour la réalisation d'ouvrages d'art. [0013] Selon une variante de réalisation, après mélange de la solution avec le matériau granulaire, le matériau granulaire est mis en vibration ou compression mécanique ou subit une trituration manuelle afin d'accroître sa cohésion. Cc mode de réalisation peut notamment être mis en oeuvre lors de la réalisation de chaussée, de matériau de construction comme des briques. De façon avantageuse, le liant permet d'accroître la cohésion du matériau granulaire, sans qu'il soit pour cela nécessaire de le cuire. L'invention est donc particulièrement avantageuse pour la réalisation de forme nécessitant préalablement une étape de cuisson, pour permettre leur utilisation, comme les statues, briques, parpaings, dalles ou autres. [0014] Selon une variante de réalisation, le matériau granulaire a une granulométrie comprise entre 2 pm et 5 mm, de préférence entre 50 pm et 3 mm. [0015] Selon une variante de réalisation, le matériau granulaire se compose de silicates éventuellement associés à des carbonates. Le matériau granulaire peut également comprendre la gestion des argiles, dont les argiles gonflantes. Description des modes de réalisation [0016] Pour rappel, l'invention propose un nouveau type de liant, permettant d'améliorer la stabilité et la cohésion d'un sol granulaire ou d'un matériau granulaire. [0017] Selon un premier exemple de réalisation, un liant selon l'invention se compose de composés organométalliques à hase d'aminosiloxanes et de polymères vinyliques. Lc pourcentage massique des composés organométalliques à hase d'aminosiloxanes est compris entre 10% et 60%, de préférence entre 20% et 50%. Le liant peut se présenter sous la forme d'une poudre déshydratée. De préférence, le liant comprend également de l'eau, de sorte à former une solution. Dans ce cas, le pourcentage massique d'eau dans la solution est compris entre 35% et 85%, de préférence entre 45% et 70%. [0018] 11 est à noter que le liant sous une forme déshydratée ou sous forme de gel, peut également contenir d'autres composés. [0019] L'invention concerne également un procédé d'utilisation du liant décrit ci-dessus, de manière à améliorer la stabilité et la cohésion d'un matériau granulaire. Par les termes « matériau granulaire », on entend un matériau comprenant des grains dont la granulométrie est comprise entre 2 um et 5 mm, de préférence entre 50 !.tm et 3 mm Le matériau granulaire se compose de préférence d'au moins un des éléments suivants : silicates, carbonates, minéraux argileux... [0020] Lorsque le liant est sous forme de poudre, une première étape consiste à mélanger le liant avec un matériau granulaire, de sorte qu'un mètre cube de matériau granulaire comprend entre 0,15 Kg et 50 Kg. Selon une deuxième étape, on peut augmenter la teneur en eau du matériau granulaire, de sorte à favoriser un compactage ultérieur dudit matériau. Le compactage peut être effectué par un phénomène de vibrations ou de tassagc mécanique ou manuel. De préférence, un mètre cube de matériau granulaire comprend entre 1,5 Kg et 18 Kg, lorsqu'on souhaite réaliser une chaussée, une voie de circulation, une air de jeux à partir du matériau granulaire. De préférence, un mètre cube de matériau granulaire comprend entre 12 Kg et 50 Kg, lorsqu'on souhaite réaliser par la suite des matériaux de construction à partir du matériau granulaire, par exemple la fabrication de briques, de poteries, de modelages, des moulages, des dalles de sol ou autre, sans pour cela recourir à une étape de cuisson. [0021] Selon une variante d'utilisation du liant, lorsque le liant est sous forme de poudre, une première étape consiste à hydrater la poudre, de manière à obtenir une solution dans laquelle le pourcentage massique d'eau est compris entre 35% et 85%, de préférence entre 45% et 70%. Éventuellement, lors de l'adjonction d'eau au liant, un autre composé peut être ajouté afin de modifier la viscosité de la solution. [0022] Selon une deuxième étape, la solution est mélangée, injectée ou bien projetée sur un matériau granulaire, de sorte qu'entre 0,3 Litre et 100 Litres de solution soient comprise dans un mètre cube de matériau granulaire. L'inventeur a constaté de façon surprenante que les composés organométalliques à base d'aminosiloxanes et les polymères vinyliques, agissent en synergie pour accroître la stabilité du matériau granulaire. En effet, les propriétés hydrophobes et la cohésion du matériau granulaire sont bien supérieures lorsque celui-ci est mélangé avec le liant. [0023] Selon une variante de réalisation d'un procédé d'utilisation d'une solution selon l'invention, la solution est mélangée avec un terrain granulaire tel que défini ci-dessus, sur une épaisseur comprise entre 7 cm et 40 cm, de préférence entre 10 cm et 20 cm, de manière à contenir entre 3 L et 35 L de solution par mètre cube de terrain granulaire. Selon une deuxième étape, le terrain est compacté à l'aide d'un compacteur statique (à pneus ou à pieds clameurs) qui agit uniquement par son poids. De préférence, le terrain est compacté à l'aide d'un compacteur vibrant (à bille lisse ou à pieds dameurs) qui agit par son poids et ses vibrations. Le compacteur se caractérise par un poids compris entre 16 tonnes et 20 tonnes. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour permettre au terrain de supporter un ouvrage d'art comme une chaussée, une voie de circulation, une air de jeux ou autres. Ce procédé outre qu'il confère de la portance à la surface traitée, pour la rendre apte aux usages prévus, dont le trafic, favorise aussi le malaxage du mélange en diminuant l'effet de «mottage» et réduit l'effet de matelassage au compactage. [0024] Selon une autre variante de réalisation d'un procédé d'utilisation d'une solution selon l'invention, la solution est mélangée avec un matériau granulaire tel que défini ci-dessus, de manière à contenir entre 25 L et 100 L de solution par mètre cube de matériau granulaire. Selon une deuxième étape, le matériau granulaire est mis en vibration ou compression mécanique ou subit une trituration manuelle, de manière à augmenter la cohésion dudit matériau grâce à la présence du liant. Cc mode de réalisation est particulièrement avantageux pour réaliser des matériaux de construction, par exemple la fabrication de briques, de poteries, de modelages, des moulages, des dalles de sol ou autre, sans pour cela recourir à une étape de cuisson. [0025] Selon une autre variante de réalisation d'un procédé d'utilisation d'une solution selon l'invention, la solution est injectée dans un mur composé de matériau granulaire tel que défini ci-dessus, de manière à contenir entre 10 L et 30 L de liant par mètre cube de mur. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour consolider des murs friables et/ou hydrophiles. [0026] Selon une autre variante de réalisation d'un procédé d'utilisation d'une solution selon l'invention, la solution est projetée contre un mur composé de matériau granulaire, tel que défini ci-dessus, de manière à déposer entre 0,3 L et 1 L de solution par mètre carré de surface de mur. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour protéger le mur des intempéries. 6