Brevet FR3119167A1 — publié le 20220729

Titre de l’invention : Composition liquide pour la préparation de béton drainant, procédé d’utilisation et procédé d’application en bicouche du béton drainant L’invention concerne une composition liquide pour la préparation de béton drainant, également désignés par les termes de béton perméable, comprenant un mélange d’adjuvants plastifiants réducteurs d’eau et d’adjuvants entraineurs d’air, lesdits composants se trouvant à l’état liquide. L’invention concerne également un procédé de préparation et de conditionnement en flacon(s) d’une telle composition liquide. L’invention concerne par ailleurs un procédé de préparation de béton drainant humide au moyen d’une bétonnière ou d’un malaxeur comprenant une étape de gâchage de ladite composition, d’eau, de liant hydraulique de type ciment, de graviers, optionnellement d’un colorant et/ou optionnellement de fibres synthétiques de renforcement. L’invention concerne en outre le béton drainant obtenu au moyen de ladite composition liquide qui est extrêmement facile à mettre en œuvre et dispose d’un long maintien de rhéologie allant de 1 à 5 heures selon les conditions d’usage. Enfin l’invention concerne un dispositif de mise en œuvre du béton drainant coloré économique et confortable pour l’applicateur, caractérisé par une technique d’application en bicouche avec une première couche non colorée donc plus économique et une deuxième couche colorée, avantageusement rendu possible par l’adjuvantation particulière de ladite invention qui apporte un long maintien de rhéologie. Composition liquide pour la préparation de béton drainant, procédé d’utilisation et procédé d’application en bicouche du béton drainant La présente invention concerne le domaine de la préparation de bétons drainants, également désignés par les termes de bétons perméables, bétons poreux ou bétons caverneux. Plus particulièrement, elle concerne une composition liquide pour la fabrication de béton drainant, composée d’un mélange d’adjuvants contenant des agents plastifiants réducteurs d’eau et des agents entraineurs d’air. Elle concerne également un procédé de préparation et de conditionnement en flacon(s) d’une telle composition liquide. L’invention concerne par ailleurs, un procédé de préparation de béton drainant humide par gâchage de ladite composition liquide, d’eau, de liant hydraulique, de graviers, optionnellement de fibres synthétiques de renforcement, et/ou optionnellement de colorant. Elle concerne en outre, le béton drainant obtenu au moyen de ladite composition liquide. Enfin l’invention concerne un dispositif de mise en œuvre du béton drainant, caractérisé par une technique d’application en bicouche préconisée mais non obligatoire, avantageusement rendu possible par l’adjuvantation particulière de ladite invention qui apporte un long maintien de rhéologie. Le béton perméable ou béton drainant est un béton qui, à l’état durci présente un taux de porosité d’au moins 15% permettant l’écoulement de l’eau à son travers. Ce type de béton est utilisé pour la fabrication de dalles de sol extérieur, tels que parkings, trottoirs, cours, allées, chemins, terrasses, plages de piscine, revêtements de complexe sportif ou toutes autres destinations de revêtements de sols extérieurs carrossables ou piétons. Il peut également être utilisé dans les caves ou les chais. Le béton drainant est durable et très résistant, il supporte aussi bien les chocs que la pluie ou les fortes chaleurs. De plus, ce béton possède des propriétés antidérapantes ce qui améliore la sécurité des personnes. Par ailleurs, le béton drainant permet de lutter contre l’imperméabilisation des sols qui a des conséquences néfastes pour l’environnement, en effet l’imperméabilisation des sols entraîne un accroissement des risques d’inondation, ainsi qu’une diminution de l’alimentation des nappes phréatiques. Grâce à ses propriétés, le béton drainant permet l’infiltration des eaux pluviales dans le sol support, le cycle naturel de l’eau est donc préservé. Le béton perméable bien qu’il présente de nombreux avantages est malheureusement rarement mis en œuvre sur le marché, ce qui est dû notamment à une grande méconnaissance de ce type de procédé mais également au fait que les solutions connues actuellement sur le marché présentes des difficultés de mise en œuvre qui freinent énormément les applicateurs. La présente invention vise principalement à pallier aux difficultés de mise en œuvre des bétons drainants présents sur le marché afin d’en simplifier grandement son application. De manière classique, le béton perméable ou drainant est préparé sur le lieu même du chantier, la formulation actuelle s’inspire du brevet FR2568247 qui décrit un mélange d’eau, de granulats et de liant hydraulique de type ciment, optionnellement divers additifs tels que des fibres synthétiques de renforcement et/ou des colorants peuvent être ajoutés. Le béton drainant est mis en place à l’état humide par étalement sur la zone à recouvrir, réglé et enfin compacté afin de générer une liaison de masse. L’inconvénient de cette technique est qu’elle n’inclue pas une adjuvantation spécifique, le mélange est difficile à mettre en œuvre, et le rendu final peut présenter des défauts, ainsi qu’une dégradation importante lors des cycles de gel/dégel. Par ailleurs, le mélange obtenu dispose d’un maintien de rhéologie très faible entre 10 et 20 minutes lorsque la température extérieure est de 20°C. L’applicateur doit donc travailler dans l’urgence ce qui l’empêche le plus souvent de corriger les éventuels défauts (traces, planéité). De plus, ce faible maintien de rhéologie impose une application en monocouche immédiate par de petites parcelles afin de ne pas rompre la stabilité du revêtement. La réussite trop aléatoire de ce type de béton perméable freine donc énormément les potentiels applicateurs. Actuellement, une autre solution est disponible sur le marché, elle a fait l’objet d’une publication de brevet FR2995304. Le béton humide est fabriqué sur le lieu même du chantier par gâchage de différents composants tous en formats pré-dosés au moyen d’une bétonnière ou d’un malaxeur. Pour effectuer 1m² de béton drainant, il faut gâcher : 1 sac de 25kg de liant spécial béton drainant (à base de ciment fibré et adjuvanté), 5 sacs de 25 kg de granulats pour béton drainant triés, lavés et séchés, 1 tube d’adjuvant pour béton drainant, 10 à 12 litres d’eau, optionnellement 1 flacon de teinte en format pré-dosé. Le mélange pour béton drainant obtenu dispose d’un délai de mise en œuvre de 30 minutes lorsque la température extérieure est de 20°C. Plusieurs inconvénients apparaissent avec cette solution. En premier lieu, le coût de revient élevé, en effet toutes solutions présentées en format pré-dosés entrainent un coût de revient élevé, justifié par un pesage, un mélange et un conditionnement effectués en usine afin de dispenser l’applicateur d’effectuer lui-même son dosage. Un autre inconvénient apparait avec cette solution, il concerne la gestion du stockage, en effet l’applicateur doit gérer à la fois son stock de liants pour béton drainant ainsi que celui des graviers pour béton drainant, le stockage volumineux et impérativement à l’abri de ces deux composants peut s’avérer compliqué, voire impossible si l’applicateur ne dispose pas de suffisamment d’espaces disponibles dans ses locaux. Par exemple un applicateur devra en prévision d’un chantier de 40m² prévoir un espace de stockage à l’abri permettant d’accueillir, pas moins de 240 sacs (40 sacs de liant spécifique et 200 sacs de graviers spécifiques), soit 5 à 6 palettes ce qui est considérable. Enfin le délai de mise en œuvre du mélange obtenu ne permet pas toujours à l’applicateur de corriger les détails de finition de son béton drainant, ceci peut avoir des conséquences sur le rendu final du revêtement. De plus, ce faible maintien de rhéologie impose à l’applicateur une pose en monocouche immédiate afin de ne pas rompre la stabilité du revêtement. Les inconvénients de cette technique peuvent là encore, freiner d’éventuels applicateurs. Afin de palier à certains de ces inconvénients, aujourd’hui le béton drainant humide peut également être préparé en centrale de béton, il est ainsi livré prêt à l’emploi sur le chantier, dans un camion malaxeur. Cependant cette solution n’est pas toujours possible car certains chantiers difficiles d’accès ne permettent pas la livraison en camion malaxeur. L’inconvénient majeur de la fabrication en centrale de béton avec une livraison en camion malaxeur, réside dans le faible maintien de rhéologie du mélange. Le béton commence sa prise avant même l’arrivée sur le chantier, ce qui impose lors de l’application de rajouter régulièrement de l’eau au mélange afin que l’applicateur puisse poursuivre la mise en œuvre jusqu’à son terme. L’adduction d’eau a un impact néfaste sur l’homogénéité, la consistance, le coloris du mélange et par conséquent sur la qualité du béton drainant fini. En effet, les propriétés drainantes du béton perméable sont alors amoindries, sa résistance mécanique est aussi nettement plus faible, par ailleurs, l’adduction d’eau entraîne des différences de coloris et de textures du revêtement fini pouvant rendre l’ensemble inesthétique. Enfin cette solution présente un coût de revient élevé notamment en raison d’un coût de transport important. La réussite trop incertaine de ce type de béton perméable freine une fois encore les éventuels applicateurs. La présente invention vise à pallier aux inconvénients précités. Elle vise en particulier à proposer un nouveau procédé de fabrication de béton drainant humide par gâchage sur le lieu même du chantier très simple à réaliser. Le mélange de béton drainant humide obtenu sera nettement plus simple à mettre en œuvre. Par ailleurs, le béton drainant ainsi obtenu possède des propriétés drainantes, mécaniques et esthétiques améliorées, ainsi qu’une résistance au cycle de gel/dégel. La présente invention concerne une adjuvantation particulière de composition liquide destinée à la fabrication de béton perméable, il s’agit d’un mélange d’adjuvants plastifiants réducteurs d’eau conformes à la norme NF EN 934-2 et d’adjuvants entraineurs d’air conformes à la norme NF EN 934-3, lesdits composants se trouvant à l’état liquide, sont parfaitement dosés en proportionnalité afin d’apporter au mélange de béton drainant humide des vertus autocompactantes, une meilleure résistance mécanique, une protection contre les cycles de gel/dégel, une souplesse du mélange augmentant ainsi la maniabilité du béton frais, ainsi qu’un long maintien de rhéologie allant de 1 à 5 heures selon les conditions d’usage soit nettement supérieur aux solutions de l’art antérieur. Le béton drainant humide ainsi obtenu est nettement plus confortable à mettre en œuvre pour l’applicateur et permet d’obtenir un produit fini d’une finition optimale avec un taux de porosité allant jusqu’à 35 %. Par ailleurs, ladite composition liquide ne contient aucune substance dangereuse ni pour l’applicateur, ni pour l’environnement. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une telle composition liquide pour béton drainant. Ce procédé comprend les étapes successives de : Pesage de la quantité utile de chacun des composants (adjuvant plastifiant réducteur d’eau et adjuvant entraîneur d’air) Mélange des quantités ainsi pesées de sorte à obtenir un mélange homogène Embouteillage en flacon(s) du mélange ainsi formé et fermeture hermétique dudit ou desdits flacon(s) Aussi, pour apprécier pleinement les vertus de cette adjuvantation, il est préconisé un dosage en fonction du poids du liant de 0.36%, c’est pourquoi afin d’en faciliter la pleine maîtrise il a été décidé par le présent inventeur de proposer cette adjuvantation conditionnée en flacon(s) pré-dosé(s) dont la contenance a été déterminée en fonction du poids d’un sac de liant standard (35kg). L’applicateur utilisera donc 1 flacon pour 1 sac de ciment de 35kg. Ces flacons peuvent être stockés pendant plusieurs mois sans se dégrader. Par ailleurs, ces flacons sont peu encombrants et sont recyclables. L’invention concerne par ailleurs, un procédé de fabrication du béton drainant humide sur le lieu même du chantier par gâchage au moyen d’une bétonnière ou d’un malaxeur. Pour obtenir ledit béton drainant humide, on mélange dans une bétonnière ou un malaxeur au moins les composants suivants : liant hydraulique de type ciment, il peut s’agir d’un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V, conforme à la norme concernant les ciments NF EN 197-1, type de ciment à choisir en fonction des préférences de l’applicateur en prenant en compte les impératifs techniques qu’imposent le climat de la région où il sera employé, par exemple un ciment de type PM pour les bords de mer (conditionné en sac de 35kg) ladite composition liquide conditionnée en flacon(s), 1 flacon/sac de ciment de 35kg des graviers d’une granulométrie de 2/4mm, 4/6mm ou 6/10mm type dur qui exclue une provenance calcaire, ce type de graviers est disponible sur tout le territoire, par ailleurs il sera inutile de les stocker à l’abri (100 litres/sac de ciment de 35kg) de l’eau (entre 8 et 12 litres, à ajuster en fonction de l’humidité des graviers) Pour plus d’esthétisme un colorant, par exemple de type oxyde de fer peut être ajouté au moment du gâchage, selon la couleur désirée, le dosage préconisé est compris entre 0,2kg et 1kg par sac de ciment de 35kg. Il est conseillé d’utiliser un colorant en format pré-dosé afin d’assurer une homogénéité dans le coloris du revêtement. Enfin Pour une meilleure résistance et dans un souci de durabilité, certaines surfaces fortement sollicitées et/ou de formes complexes peuvent nécessiter l’adduction lors du gâchage de fibres synthétiques de renforcement, le dosage préconisé de ces fibres synthétiques de renforcement est compris entre 6g et 12g par sac de ciment de 35kg. Le dosage des différents composants est extrêmement simple, rapide et confortable pour l’applicateur. Pour obtenir environ 1m² de béton drainant conforme à l’invention on mélange dans une bétonnière ou un malaxeur, les composants dans les proportions indiquées dans le Tableau 1 ci-après : Composants Quantité La composition liquide de ladite invention conditionnée en flacon(s) pré-dosé(s) 1 flacon de 100ml Liant hydraulique de type ciment conditionné en sac de 35kg (ciment habituel de l’applicateur) 1 sac Eau (à doser en fonction de l’humidité des graviers, la quantité sera déterminée lors du 1 er gâchage) Entre 8 litres et 12 litres Graviers de type dur qui exclue une provenance calcaire formats 2/4mm, 4/6mm ou 6/10mm 100 litres de graviers (10 seaux de 10 litres) Colorant format pré-dosé de 0,2kg à 1kg (optionnel) 1 sachet pré-dosé Fibres synthétiques de renforcement (recommandées uniquement pour les parcelles de formes complexes et/ou les sols fortement sollicités) Entre 6g et 12g TABLEAU 1 : Formulation des différents composants nécessaires pour réaliser 1m² de béton drainant coloré ou non, fibré ou non L’invention concerne en outre, le béton drainant ou béton perméable coloré ou non, fibré ou non, obtenu par le procédé de préparation selon l’invention. Une dalle de béton drainant formée au moyen d’un tel mélange peut être obtenue par étalement, mise en forme, nivelage et compactage de la surface. La dalle de béton drainant ainsi obtenue présente avantageusement des propriétés de résistance mécanique, de résistance aux intempéries, de résistance aux cycles de gel/dégel, de durabilité et de drainage avec un taux de porosité compris entre 20% et 35% ainsi qu’un bel aspect esthétique. Ces propriétés sont équivalentes voir supérieures à celles des dalles de béton perméable obtenues par les procédés de l’art antérieur. L’invention concerne enfin un procédé d’application en bicouche, préconisé mais non obligatoire avantageusement rendu possible grâce à l’adjuvantation spécifique de cette invention, qui apporte un maintien de rhéologie allant de 1 à 5 heures selon les conditions d’usage soit nettement supérieur aux bétons drainants de l’art antérieur. Ce mode d’application permet à l’applicateur de soigner sans précipitation les détails de finition du béton drainant et d’obtenir un rendu impeccable sans compromettre la résistance de l’ouvrage. Par ailleurs, ce type de pose permet de limiter considérablement le coût de revient lié au(x) colorant(s). En effet, dans le cas d’un béton drainant coloré il sera inutile de colorer la première couche mais uniquement la seconde. Le coût du colorant sera donc nettement inférieur aux bétons drainants colorés obtenus par les procédés de l’art antérieur qui n’offrent pas la possibilité d’appliquer le béton drainant coloré en bicouche. Une première couche non colorée sera étalée à l’aide d’un râteau à dents sur l’ensemble de la surface à recouvrir aux deux tiers du niveau souhaité, une fois cette première couche réalisée, on constate que l’ensemble est encore frais la liaison entre les deux couches sera donc assurée. Il suffira de réintervenir sur cette même zone et d’étendre à l’aide d’un râteau à dent le mélange de béton drainant humide du tiers restant, qui cette fois pourra éventuellement être coloré par adduction d’un colorant au moment du gâchage. Il faudra ensuite procéder au nivellement de l’ensemble de la surface à l’aide par exemple d’une règle de maçon, en prévoyant entre 8mm et 1cm de matière au-dessus du niveau fini souhaité pour permettre le compactage de l’ensemble. Le béton drainant humide obtenu est quasi-autocompactant ce qui signifie qu’il est donc apte à se mettre en place en grande partie sous son propre poids, le compactage en est donc simplifié et sans nuisances sonores. Le compactage et de lissage de l’ensemble se feront au moyen de patins spécifiques, d’une lisseuse manuelle ou d’un rouleau inox d’environ 20kg selon les préférences de l’applicateur. Ce type de mise en œuvre est extrêmement confortable pour l’applicateur, elle a surtout l’avantage de lui garantir un résultat d’une finition optimale tout en limitant les coûts de revient liés au(x) colorant(s). La présente invention sera plus précisément décrite dans le cadre de l’exemple de réalisation ci-après, fourni à titre illustratif et nullement limitatif de l’invention. Exemple de réalisation : Un béton drainant coloré est préparé à partir de la composition liquide de ladite invention. Il est mis en œuvre avec la technique d’application en bicouche avantageusement rendu possible par la composition liquide de ladite invention qui permet au mélange d’obtenir un maintien de rhéologie très long. Gâchages première couche non colorée À l’aide d’une bétonnière ou un malaxeur mobile, l’applicateur va procéder à la fabrication du mélange de sa première couche. Il verse donc un flacon de 100ml de la composition de ladite invention dans un seau gradué contenant 6 litres d’eau, le seau est alors versé dans la bétonnière ou le malaxeur mobile, ensuite 10 seaux de 10 litres de graviers sont ajoutés dans la bétonnière ou le malaxeur mobile, puis un sac de ciment de 35kg (ciment habituel de l’applicateur), un nouveau seau gradué contenant entre 2 litres et 6 litres d’eau est versé dans la bétonnière ou le malaxeur (quantité à déterminer en fonction de l’humidité des graviers lors du premier gâchage), enfin si la parcelle a une forme complexe et/ou sera fortement sollicitée, l’applicateur peut ajouter entre 6 et 12g de fibres synthétiques. Le temps de malaxage nécessaire est d’environ 3 à 5 minutes. À cette étape il est inutile de colorer le mélange. Il répétera l’opération jusqu’à obtenir la quantité désirée. Mise en place de la première couche Le béton humide est étalé aisément à l’aide par exemple d’un râteau à dents sur l’ensemble de la surface à recouvrir aux deux tiers du niveau souhaité. Gâchages deuxième couche colorée À l’aide d’une bétonnière ou un malaxeur mobile, l’applicateur va procéder à la fabrication du mélange de la seconde couche. Il verse donc un flacon de 100ml de la composition de ladite invention dans un seau gradué contenant 6 litres d’eau, le seau est alors versé dans la bétonnière ou le malaxeur mobile, ensuite 10 seaux de 10 litres de graviers sont ajoutés dans la bétonnière ou le malaxeur mobile, ainsi qu’un sachet pré-dosé de colorant en poudre, puis un sac de ciment de 35kg (ciment habituel de l’applicateur), un nouveau seau d’eau est versé dans la bétonnière ou le malaxeur contenant la quantité déterminée lors du premier gâchage soit entre 2 litres et 6 litres, enfin si la parcelle a une forme complexe et/ou sera fortement sollicitée, l’applicateur peut ajouter entre 6 et 12g de fibres synthétiques. Le temps de malaxage nécessaire est d’environ 3 à 5 minutes. Il répétera l’opération jusqu’à obtenir la quantité désirée. Mise en place de la deuxième couche colorée Le béton coloré humide est étalé et nivelé à l’aide par exemple d’un râteau à dents et d’une règle en prévoyant entre 8mm et 1cm de matière au-dessus du niveau fini souhaité pour permettre le compactage de l’ensemble. Compactage et lissage de l’ensemble de la surface Le compactage et le lissage de la surface se feront au moyen de patins spécifiques, d’une lisseuse manuelle ou d’un rouleau inox d’environ 20kg selon la préférence de l’applicateur. Résultat : On obtient après durcissement du béton une dalle de béton drainant colorée à moindre coût dont le taux de porosité est compris entre 20% et 35%, qui présente d’excellentes propriétés de résistance mécanique, d’esthétisme, de durabilité, tout en étant protégée contre les cycles de gel/dégel. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu’elle s’était fixés. En particulier, elle fournit une adjuvantation pour la préparation de béton drainant, qui conditionnée en flacon(s) est facilement stockable et transportable. Cette composition permet de préparer facilement du béton drainant humide, par simple gâchage de ladite composition liquide, d’eau, de liant hydraulique, de graviers et optionnellement de colorants et/ou optionnellement de fibres synthétiques de renforcement. Le mélange pour béton drainant obtenu est extrêmement facile à mettre en œuvre. Il dispose d’un maintien de rhéologie très long permettant de réaliser une technique d’application en bicouche nettement plus confortable pour l’applicateur, tout en limitant le coût de revient lorsque le béton est coloré. Le béton drainant fini présente une porosité comprise entre 20% et 35% permettant l’écoulement de l’eau à son travers. Il possède par ailleurs, d’excellentes propriétés de durabilité, de résistances mécaniques, de résistances aux cycles de gel/dégel et un aspect esthétique remarquable. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Composition liquide pour la préparation de béton drainant caractérisée en ce qu’elle comprend les composants à l’état liquide suivants : adjuvant plastifiant réducteur d’eau adjuvant entraineur d’air. Composition liquide selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle est conditionnée en flacons étanches stockables et facilement transportables sur tout lieu de chantier. Procédé de préparation de béton drainant au moyen d’une composition liquide selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de gâchage d’au moins les composants suivants : ladite composition liquide en respectant une proportion en fonction du poids du liant hydraulique de 0.36% de l’eau du liant hydraulique de type ciment des graviers d’une granulométrie comprise entre 2 mm et 10 mm Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au moment du gâchage un colorant soit ajouté au mélange. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu’au moment du gâchage des fibres synthétiques de renforcement soit ajoutées au mélange. Béton drainant obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 3, 4 ou 5. Procédé d’application en bicouche du béton drainant coloré obtenu selon la revendication 6 comprenant les étapes suivantes : Gâchage première couche non colorée. Mise en place de la première couche sur l’ensemble de la surface à recouvrir à l’aide d’un râteau à dents sur les 2/3 du niveau fini souhaité. Gâchage deuxième couche colorée. Etalement et nivellement de la deuxième couche colorée sur l’ensemble de la surface à recouvrir à l’aide d’un râteau à dents et d’une règle de maçon sur le 1/3 restant en prévoyant entre 8mm et 1 cm de matière au-dessus du niveau fini souhaité pour permettre le léger compactage de l’ensemble. Compactage et lissage de l’ensemble de la surface à l’aide d’une lisseuse manuelle.