Brevet FR3088843A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF POUR LA REALISATION D'UNE STRUCTURE EN BETON AJOUREE A DECALAGE MONO OU MULTIPLE SUR L'EPAISSEUR ET PROCEDE POUR LA REALISATION D'UNE TELLE STRUCTURE Domaine technique [0001] L'invention concerne un dispositif pour la réalisation d'une structure en béton ajourée et un procédé pour la réalisation d'une telle structure. Technique antérieure [0002] Les structures en béton ajourées, désignées également sous la terminologie résilles de béton, sont des structures principalement destinées à la réalisation de vêtures de façade ou d'éléments de bâtiment. Elles sont choisies essentiellement pour leurs qualités esthétiques. A titre d'exemple, il peut être mentionné le Musée des Civilisations de l'Europe et la Méditerranée « MuCEM » dont certaines parties du bâtiment ont été réalisées avec cc type de structures. Les résilles de béton sont classiquement fabriquées avec des bétons à ultra hautes performances qui confèrent à la structure ainsi réalisée des propriétés de haute durabilité et de performances mécaniques élevées. [0003] D'un point de vue dimensionnel, les résilles de béton sont classiquement des éléments plans plus ou moins ajourés. Les ajours sont réalisés au moyen de réservations ménagées dans un fond moule. Compte tenu des propriétés d'adhérence du béton au support de moulage, il est prévu, afin de faciliter le démoulage des résines de béton, ou bien des réservations amovibles de sorte à permettre leur démontage avant l'opération de démoulage de la pièce ou bien des réservations solidaires du moule mais avec, dans cc cas, une dépouille (ou fruit) supérieure à 5 degrés (en général de l'ordre de 10 degrés), ou bien des réservations amovibles avec dépouilles. [0004] Les dépouilles, si elles ont pour avantage de faciliter le démoulage, impactent l'aspect esthétique de la structure obtenue. Elles peuvent également rendre plus difficile l'entretien du moule, qui peut s'encrasser et par la suite impactcr la qualité esthétique de la structure finie. [0005] Les équipements et procédés actuels ne permettent pas de concevoir des résilles en béton avec pas ou peu de dépouilles au niveau des réservations pour les moules rigides. [0006] De même, le retrait des réservations amovibles reste peut aisé et il peut arriver que la structure moulée subisse des chocs ou des contraintes pouvant générer des zones de fragilité et ainsi altérer localement la résistance de la structure. [0007] Le béton par ailleurs est un matériau qui présente des déformations de retrait à jeune 2 âge potentiellement importantes, notamment en fonction du volume de pâte présent dans le mélange. Les déformations empêchées durant l'opération de séchage du fait de la présence des réservations peuvent conduire à des risques de fissurations à la périphérie des réservations. [0008] Les moules actuellement mis en oeuvre pour réaliser les résilles en béton sont des moules en acier, en bois, en silicone, en polyuréthane ou un mélange de ces matériaux pour permettre la conception des différentes parties du moule. De tels moules présentent cependant l'inconvénient majeur d'être soit couteux, soit d'avoir une durée vie limitée. Ils ne permettent pas en outre de réaliser des structures présentant un relief dans le plan de l'épaisseur de ladite structure. [0009] L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif et un procédé associé permettant de réaliser une structure en béton ajourée (résille) résistante et durable dont la qualité esthétique a été maitrisée de sorte à pourvoir réaliser une structure adaptée aux critères esthétiques attendus suivant le type d'application à laquelle la structure est destinée. [0010] Le dispositif et le procédé associé selon l'invention a également pour but de réaliser une structure en béton ajourée présentant un relief dans le plan de l'épaisseur de la structure. OBJET DE L'INVENTION [0011] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif pour la réa- lisation d'une structure en béton ajourée à décalage mono ou multiple sur l'épaisseur comprenant un bloc moule rigide en polymère usiné qui comporte au moins une plaque de moulage, ladite plaque de moulage comprenant des réservations présentant respectivement une dépouille inférieure à 10 degrés, tout ou partie des réservations présentant, en surface supérieure, une surépaisseur. [0012] Cette surépaisseur ménagée en surface des réservations est avantageusement comprise entre 3 millimètres et 7 millimètres. De préférence, la surépaisseur est de l'ordre de 5 millimètres. [0013] Selon une variante de réalisation particulière, le bloc moule comporte deux plaques de moulage arrangées pour définir, lorsqu'elles sont positionnées en contact l'une de l'autre suivant un plan de joint vertical, une extrémité inférieure fermée et une ouverture pour le coulage du béton entre lesdites plaques de moulage. [0014] Avantageusement, les dépouilles sont inférieures à 5 degrés, et de préférence sont de l'ordre de 3 degrés. [0015] Avantageusement, le bloc moule est formé de couches de préférence en polyoléfine. Selon un mode de réalisation particulier, les couches sont réalisées en polyéthylène de haute densité dont le poids moléculaire est compris entre 250 000 g/mol et 1 200 000 g/mol, et de préférence de 500 000 g/mol. 3 100161 11 peut être prévu que les couches du bloc moule soient fixées entre elles au moyen de vis. Dans ce cas, il peut être avantageusement que les têtes de toutes ou certaines des vis constituent les surépaisseurs ménagées en surface supérieure des réservations. [0017] Avantageusement, le bloc moule comporte des joues de coffrage amovibles ou formées d'un seul tenant avec la plaque de moulage. [0018] Avantageusement, la plaque de moulage est solidaire d'un support rigide constitué d'au moins une plaque en contrcplaquée ou de même nature que le bloc moule. [0019] Avantageusement, le dispositif comporte des moyens pour générer unc agitation au sein du bloc moule. [0020] Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de retournement du support. [0021] L'invention concerne également un procédé pour la réalisation d'une structure en béton ajourée au moyen d'un dispositif tel que décrit précédemment. [0022] Le procédé est remarquable en ce qu'il comprend, selon une variante de réalisation, une opération de coulage à plat (ou coulage horizontal) d'un béton à l'état frais sur la plaque de moulage et une opération de démoulage après durcissement du béton par retournement du bloc moule sur un support de démoulage. [0023] Selon une autre variante de réalisation, l'opération de coulage consiste en unc opération de coulage vertical ou dans un plan incliné du béton à l'état frais dans le bloc moule lequel comprend deux plaques de coulage jointes l'une à l'autre suivant un plan de joint vertical, au travers de l'ouverture ménagée au niveau des plaques de moulage. [0024] Avantageusement, le bloc moule est soumis à des actions générant une agitation en son sein lors de l'opération de coulage et/ou lors de l'opération de démoulage. [0025] L'invention concerne également toute structure en béton ajourée à décalage mono ou multiple sur l'épaisseur obtenue suivant le procédé décrit précédemment. [0026] L'invention concerne, selon une application particulière, un garde de corps en béton ajouré obtenu suivant l'un des procédés (coulage à plat ou coulage vertical) décrits précédemment. Il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas à cette application et qu'il peut être réalisé des structures ajourées aux fins d'autres applications. A titre d'exemple, citons la réalisation d'habillages de façade, de parements muraux, de brises soleil, d'entourages de piscine, de cages d'escalier, de portails coulissants, de clôtures, d'abris de bus et de mobiliers d'intérieurs et d'extérieurs. Brève description des dessins [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles : [0028] [fig.]] La figure 1 représente une vue en perspective d'une partie d'un dispositif pour la réa- lisation d'une structure en béton ajourée par coulage à plat selon un exemple de réa- lisation ; [0029] [fig.2] La figure 2 représente une vue de face du moule de la figure 1 ; [0030] [fig.3] La figure 3 représente une vue en coupe selon l'axe AA du moule de la figure 2 ; [0031] [fig.4] La figure 4 représente une vue de détail du moule de la figure 3 ; [0032] [fig.5] La figure 5 représente une vue de la structure en béton ajourée obtenu avec le moule de la figure 1. [0033] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réa- lisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. Description des modes de réalisation Description d'un exemple de dispositif 100341 Dans ce qui suit, il est décrit un dispositif pour la réalisation d'une structure en béton ajourée 50 par coulage à plat telle qu'illustrée sur la figure 5. Les figures 1 à 4 illustrent une partie du dispositif, à savoir un moule 1. 100351 Le moule 1 illustré comporte un bloc moule 10 rigide usiné comprenant une plaque de moulage 10a horizontale. Celle-ci est réalisée dans un matériau polymère dont les propriétés répondent aux exigences suivantes : aptitude au fraisage, faible adhérence avec le béton, état de surface exempt de rayures lors de la fabrication du moule, résistance aux alcalins, facilité de nettoyage (faible encrassement), nombre d'utilisations importantes (supérieures à 1000 opérations), résistance aux hautes températures, rigidité suffisante permettant le démoulage de la pièce. 100361 Le matériau polymère choisi peut être avantageusement un matériau de la famille des polyoléfines se présentant sous forme de couches. Ces couches peuvent être des couches de polyéthylène haute densité (PEHD) dont le poids moléculaire est compris entre 250 000 et 1 200 000 2/mol et plus spécifiquement 500 000 g/mol. Lorsque la plaque de moulage 10a est formée d'une pluralité de telles couches, ces dernières sont avantageusement fixées entre elles au moyen de vis dont les têtes pourront constituer le cas échéant des surépaisseurs décrites ci-après. 100371 La plaque de moulage 10a comprend des réservations 12 aménagées pour définir les ajours 13 souhaités dans la structure (figure 5). Le bloc moule étant usiné, les réservations sont formées d'un seul tenant avec la plaque de moulage 10a. [0038] Dans le mode de réalisation illustré, la plaque de moulage 10a comporte des ré- servations présentant des hauteurs multiples, en l'espèce quatre hauteurs (hl, h2, h3, h4) (visibles sur la figure 3). Compte tenu de ces différentes hauteurs des réservations, la structure obtenue comprendra des variations (quatre) dans son épaisseur. Il s'agit bien entendu d'un exemple de réalisation, la plaque de moulage pouvant comporter un nombre différent de hauteurs de réservation y compris des réservations d'une seule et même hauteur. On qualifiera la structure ainsi obtenue, de structure à décalage mono ou multiple sur l'épaisseur, décalage « mono » s'entendant par une structure ne comportant pas de variation dans son épaisseur. [0039] Dans cc mode de réalisation, le démoulage de la structure une fois le béton durci est réalisé par retournement du bloc de moule 10. Pour permettre le démoulage, les réservations 12 présentent avantageusement des dépouilles. Celles-ci seront cependant relativement faibles au regard de celles prévues dans les dispositifs de l'art antérieur compte tenu des aménagements apportés. Elles sont ainsi avantageusement inférieures à 5 degrés, et de préférence de l'ordre de 3 degrés. [0040] Dans le mode de réalisation décrit, tout ou partie des réservations 12 présentent, en surface supérieure, une surépaisscur 15. Dans le mode de réalisation illustré, cette sur-épaisseur 15 est créée par des têtes 15a de vis 2 fixant la plaque de moulage 10a à un support 20. Cette surépaisscur 15 ménagée en surface 12a des réservations 12 est comprise entre 3 millimètres et 7 millimètres, et est de préférence de l'ordre de 5 millimètres. De manière générale, la surépaisscur sera de préférence égale à l'épaisseur de la structure à réaliser. [0041] Selon un mode de réalisation avantageux, le bloc moule 10 comporte des joues de coffrage 11. Ces dernières peuvent être soit formées d'un seul tenant avec ledit bloc moule 10, soit amovibles. L'avantage de cette dernière configuration est qu'elle permet de réaliser une résille qui peut être encastrée dans la semelle de fixation. [0042] Le format de la plaque de moulage 10a est de préférence compris entre 2000 et 3000 mm pour la longueur, 1000 à 1500 mm pour la largeur, avec une épaisseur de 20 à 80 nwa [0043] Dans le mode de réalisation illustré, la plaque de moulage 10a constituant le bloc moule 10 est solidaire d'un support 20 rigide constitué de deux plaques support 21, 22. La plaque support externe 22 (plaque la plus éloignée de la plaque de moulage 10a a pour fonction d'une part d'améliorer la rigidité du bloc moule 10 et d'autre part de permettre la fixation de sangles 3 de retournement sur la plaque support 21 pour le retournement en sécurité du bloc moule 10 aux fins du démoulage de la pièce en béton. Les plaques support 21, 22 peuvent être contreplaquées ou de même nature que le bloc moule 10, à savoir en polymère. Selon un exemple de réalisation avantageux, la plaque interne 21 (plaque support en contact avec la plaque de moulage 10a est en contreplaquée ou polymère, tandis que la plaque externe 22 est en contreplaquée. Cette solution présente contrairement à un moule métallique l'avantage d'être réalisable à la 6 demande en fonction des attentes de l'utilisateur final, peu couteuse, facilement remplaçable et nécessite peu de moyens de manutention. Il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas à cette configuration, et qu'il peut être prévu que le support soit constitué d'une seule plaque support, ou bien de plus de deux plaques support. De même, il peut être prévu que le bloc moule 10 soit formé d'un seul tenant avec le support 20. [0044] Comme indiqué précédemment, le bloc moulage 10 est fixé sur le support 20 par le biais de vis 2 dont les têtes 15a de vis dépassent de la surface supérieure des réservations de sorte à créer une surépaisseur 15 de matière par rapport à la surface supérieure dcs réservations 12. Les vis 2 sont disposées avantageusement en périphérie de l'ensemble bloc moule 10 / support 20, d'autres vis pouvant être également prévues sur des réservations 12 intérieures. [0045] Afin de favoriser le remplissage de la plaque de moulage 10a lors du coulage du béton et le démoulage de la pièce une fois le béton durci, ainsi que d'améliorer la répartition du béton sur la plaque de moulage 10a, le dispositif comporte des moyens pour générer une agitation au sein du bloc moule 10 (non représentés). Il peut s'agir de moyens générant des vibrations comme par exemple des vibrateurs, dcs chocs comme par exemple des frappeurs ou une agitation de préférence horizontale comme par exemple des rouleaux ou billes. Procédé de réalisation du moule [0046] Lc bloc moule 10 est réalisé à partir d'un dessin ou modèle de la résille à réaliser, étant précisé la hauteur maximale des raidisseurs et les différentes épaisseurs dcs décaissés, redessiné en 3D avec l'intégration de toutes les spécifications techniques (fruits, congés, etc.). [0047] Préférentiellement, le bloc moule 10 sera réalisé pour obtenir des structures de longueur comprises entre 2000 et 3000 mm, de largeur comprise entre 1000 à 1500 mm et d'une épaisseur comprise entre 20 et 80 mm Le bloc moule 10 n'est bien entendu pas limité à la réalisation de structures selon de telles dimension. Il peut être notamment prévu pour réaliser des structures de dimensions inférieures, notamment pour les rendre manuportables, ces derniers pouvant alors être, si nécessaires, assemblés sur chantier. Cela n'exclut pas bien entendu également la réalisation de bloc moule 10 selon des dimensions supérieures à celles mentionnées ci-dessus. [0048] Procédé de réalisation d'une structure ajourée à l'aide du dispositif pré- cédemment décrit [0049] La structure en béton ajourée 50 est réalisée avec le dispositif venant décrit comme suit. [0050] 11 est procédé au remplissage de la plaque de moulage 10a : le béton frais est coulé à plat sur la plaque de moulage 10a disposée horizontalement, sur une hauteur donnée 7 des réservations 12, selon l'épaisseur souhaitée de la structure à obtenir. Le remplissage de la plaque de moulage 10a se fait avantageusement en au moins deux passes, avec potentiellement un apport d'énergie afin de diminuer le seuil de cisaillement du matériau à l'état frais et d'en faciliter son écoulement dans le bloc moule 10. Cet apport d'énergie peut se faire à l'aide de moyens d'agitation tels que décrits précédemment. [0051] Après durcissement du béton, il est procédé au démoulage (décoffrage) de la structure en béton. Le démoulage se fait par retournement du moule (bloc moule 10 et support 20) sur un support plan de démoulage (planche de préférence en contreplaquée). [0052] Grâce à l'espace utile créé entre le bloc moule 10 et le support de démoulage par les têtes 15a de vis 2, ainsi qu'aux dépouilles et à la rigidité du moule, la pièce en béton est démoulée du bloc moule 10 par glissement. Afin de permettre de faire glisser la structure en béton de façon homogène et en évitant de l' abimcr, il peut être appliqué sur la surface extérieure du support de moule une agitation via les moyens d'agitation. [0053] Afin de faciliter le démoulage de la pièce en béton, il peut être prévu également d'appliquer un agent de démoulage sur la plaque de moulage 10a préalablement au remplissage de cette dernière. [0054] Dans le mode de réalisation décrit, les surépaisscurs 15 sont ménagées en surface su- périeure de la plaque de moulage 10a sont formées par les têtes de vis. Il s'agit bien entendu d'un exemple de réalisation, tout autre moyen ou technique générant une sur-épaisseur en surface de la plaque rentrant dans le cadre de l'invention. A titre d'exemple, il peut s'agir d'une surépaisseur de matière issue de la plaque de moulage 10a. [0055] Dans le mode de réalisation venant d'être décrit, le bloc moule 10 comporte une plaque de moulage horizontale. Le coulage est réalisé à plat. L'invention n'est cependant pas limitée au coulage à plat du béton. Il peut être également réalisé verticalement. Dans ce cas, le bloc moule 10 comporte deux plaques de moulage arrangées pour définir, lorsqu'elles sont positionnées en contact l'une de l'autre suivant un plan de joint vertical, une extrémité inférieure fermée et une ouverture pour le coulage du béton entre lesdites plaques de moulage. De manière préférée, l'ouverture sera ménagée en extrémité supérieure lorsque les deux plaques de moulages sont positionnées en contact l'une de l'autre. Il est bien entendu évident que l'ouverture peut être également disposée au niveau de l'un des bords latéral du bloc moule 10 formé. Il peut être prévu également que le bloc moule 10 comporte plusieurs ouverture pour le coulage du béton afin de faciliter et optimiser le temps de coulage du béton entre les deux plaques. Il peut être prévu également de réaliser un coulage du béton dans un plan incliné, notamment pendant la phase de coulage, afin de favoriser une orientation pré- 8 férentielle de fibres. [0056] Avantageusement, les deux plaques de moulage sont équipées de pions ou autres qui permettent d'assurer une parfaite continuité des faces au niveau de la jonction des deux moules. Les deux plaques de moules sont assemblées entre elles par boulonnage, par l'intermédiaire par exemple de vis centreur. Cela permet ainsi de reprendre la poussée hydrostatique appliquée sur les parois des plaques de moulage lors de l'opération de bétonnage. [0057] Le décoffrage de la structure obtenue une fois le béton durci est réalisé en mettant le moule à plat, la plaque inférieure étant de préférence fixée sur un support. Les boulons sont alors démontés et la plaque de moulage supérieure retirée par soulèvement ou à l'aide de vis d'extraction. La pièce (béton + plaque de moulage inférieure) est ensuite retournée de 180' pour être déposée sur un support de démoulage comme pour l'opération de décoffrage que celui effectué dans le cadre d'un coulage à plat. [0058] Il est possible également de procéder à un décoffrage en position verticale. Pour ce faire, le moule devra être retourné pour disposer la structure de manière à ce que cette dernière repose sur un pied lequel est ensuite bloqué par exemple au moyen d'un pion. Les boulons d'assemblage des deux plaques entre elles sont alors démontés, les deux plaques étant ensuite écartées l'une de l'autre à l'aide de vis extraction. Application des structure ajourées obtenues [0059] Parmi les applications envisagées, il peut être cité l'utilisation des structures ajourées obtenues à l'aide du dispositif décrit ci-dessus notamment, mais non exclusivement, en tant qu'habillage de façade, de parement mural, dc garde de corps, de brise soleil, d'entourage dc piscine, de cage d'escalier, de portail coulissant, de clôture, d'entourage d'abris de bus, bornes de paiement des parkings, d'escalier pour descente de piscine et de mobilier d'intérieur et d'extérieur. [0060] Le système de fixation de la structure sera potentiellement différent en fonction de l'usage et de la destination de celle-ci. Le système de fixation est avantageusement conçu pour résister aux conditions environnementales du milieu dans lequel il se trouve et pour participer à la reprise et à la transmission des efforts appliqués à la résille. Il peut être prévu que le système de fixation comporte avantageusement un matériau visco-élastique permettant l'absorption des chocs dans un sens perpendiculaire à la résille. Il peut être prévu également que le système de fixation soit sculpté de manière à s'insérer dans le corps même de la structure. [0061] Dans les modes de réalisation précédemment décrit, le moule 1 est formé d'éléments distincts : une plaque de moulage et un support. Selon une variante de réalisation, il peut être prévu que le moule soit un moule monobloc en polyoléfine. Selon cette variante de réalisation, les sangles de fixation et les moyens d'agitation seraient directement intégré dans le moule monobloc. 9 [0062] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendication. 10