Brevet FR3145001A1 — publié le 20240719

La présente divulgation porte sur des modules (9) pour la réalisation de revêtements de sols urbains, chaque module est constitué de deux blocs formant un ensemble unitaire : un bloc supérieur (11) en pierre naturelle d’épaisseur H1 ; et un bloc inférieur (10) d’épaisseur H2 constitué d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; dans lequel l’épaisseur H1 représente de 30 à 60% de la somme des épaisseurs H1 et H2. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 REVÊTEMENTS DE SOLS URBAINS À BASE DE PIERRE NATURELLE DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne des revêtements de sols urbains sous forme modulaire alliant esthétique et durabilité, tout particulièrement destinés à la réalisation de pavage de trottoirs, de places, de pistes cyclables, d’esplanades, de parking pour véhicules légers, etc. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Les revêtements en pierres naturelles (pavés, dalles, bordures, …) sont des revêtements qualitatifs, prisés des concepteurs d’espaces publics souhaitant allier esthétique et durabilité. Cependant, l’usage de pierres naturelles pour la préparation de ce type de revêtement n’est pas sans impact pour l’environnement. En effet, cet usage implique l’extraction de matières premières épuisables et non renouvelables et leur transport jusqu’au lieu de pose, très souvent loin du lieu d’extraction. Par ailleurs, la pose de ce type de revêtement peut s’avérer fastidieuse pour l’homme. Afin de résister aux contraintes du trafic après pose, les pavés ou dalles doivent être relativement épais. L’homme est donc amené à manipuler des matériaux relativement lourds qui de surcroît nécessitent une pose manuelle. Un besoin existe donc pour la mise à disposition de nouveaux revêtements de sols urbains permettant d’allier esthétique et respect de l’environnement, qui incorporent une part non négligeable de matières issues du recyclage tout en offrant des performances mécaniques suffisantes pour répondre aux domaines d’usage visés. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention porte sur des modules pour la réalisation de revêtements de sols urbains, chaque module étant constitué de deux blocs formant un ensemble unitaire : un bloc supérieur en pierre naturelle d’épaisseur H1 ; et un bloc inférieur d’épaisseur H2 constitué d’un mélange de granulats, de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; dans lequel l’épaisseur H1 représente de 30 à 60% de la somme des épaisseurs H1 et H2. La présente invention porte également sur un procédé de préparation de tels modules. Le procédé comprend les étapes suivantes : - fourniture d’un bloc en pierre naturelle ; - préparation d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine, d’eau et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; - formation d’un bloc à partir du mélange préparé sur l’une des faces du bloc en pierre naturelle de manière à former le module ; - séchage du module pour obtenir un ensemble unitaire. Enfin, la présente invention porte sur un revêtement de sol urbain comprenant une pluralité de modules selon l’invention assemblés par des joints et sur l’utilisation des modules selon l’invention pour la réalisation de revêtements de sols urbains, en particulier pour la réalisation de pavage de trottoirs, de places, de pistes cyclables, d’esplanades et de parking pour véhicules légers. D’autres aspects de l’invention sont tels que décrits dans les revendications et ci-après. FIGURES La illustre en perspective un moule constitué de deux matrices pour la préparation des modules de l’invention. La illustre en perspective les modules obtenus après retrait du moule. La illustre en perspective un exemple de pose des modules de l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Afin de répondre aux besoins exprimés, les inventeurs ont développé des revêtements de sols urbains sous forme modulaire. Chaque module est constitué de deux blocs formant un ensemble unitaire : un bloc supérieur en pierre naturelle d’épaisseur H1 ; et un bloc inférieur d’épaisseur H2 constitué d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; dans lequel l’épaisseur H1 représente de 30 à 60% de la somme des épaisseurs H1 et H2. Le bloc supérieur est le bloc directement en contact avec l’air. Il forme la couche de surface du revêtement. Ainsi, une fois le revêtement posé, la couche inférieure (bloc inférieur) des modules n’est pas visible. Seule la couche supérieure en pierre naturelle des modules est visible, préservant l’aspect qualitatif du revêtement. Le revêtement proposé se présente sous une forme modulaire. Chaque module est indépendant des autres. Seule la pose des modules rend l’assemblage solidaire. Dans les modules proposés, le bloc supérieur a une épaisseur H1 qui représente de 30 à 60% de l’épaisseur totale du module, c’est-à-dire de 30 à 60% de la somme des épaisseurs H1 et H2. Dans certains modes de réalisation, le bloc supérieur a une épaisseur H1 qui représente de 40 à 55 % de l’épaisseur totale du module. Dans certains modes de réalisation, le bloc supérieur a une épaisseur sensiblement égale à la moitié de l’épaisseur totale du module. Les revêtements proposés permettent donc de limiter la consommation de pierre naturelle puisque l’épaisseur de la pierre naturelle dans le module est réduite tout en offrant une équivalence esthétique ainsi qu’une similitude de comportement (similitude structurelle). Dans certains modes de réalisation, chaque module présente : un bloc supérieur de longeur L1, largeur l1 et épaisseur H1 ; un bloc inférieur de longeur L2, largeur l2 et épaisseur H2 ; dans lequel l’épaisseur H1 représente de 30 à 60%, ou de 40 à 55 %, de la somme des épaisseurs H1 et H2, voire dans lequel les épaisseurs H1 et H2 sont sensiblement égales. Pour la réalisation de voirie légère (mobilité douce : zones piétonnes, pistes cyclables, …) en pierre naturelle, des pavés de 8 cm d’épaisseur sont généralement employés. Ainsi, dans certains modes de réalisation de l’invention, les épaisseurs H1 et H2 sont respectivement sensiblement égales à 4 cm. Dans certains modes de réalisation, la longueur L1 est supérieure à la longueur L2 et la largeur l1 est supérieure à la largeur l2 (L1>L2 et l1>l2). La longueur L2 peut correspondre à de 70 à 95% de la longueur L1 ou de 80 à 90% de la longueur L1. La largeur l2 peut correspondre à de 70 à 95% de la largeur l1 ou de 80 à 90% de la largeur l1. Dans de tels modes de réalisation, le bloc inférieur sera de préférence centré par rapport au bloc supérieur. Dans certains modes de réalisation (A à F), les modules présentent les dimensions suivantes : Modes de réalisation A B C D E F L1 (cm) 10 14 20 30 40 60 L2 (cm) 8.5 12 17 28 37 57 l1 (cm) 10 14 20 30 40 60 l2 (cm) 8.5 12 17 28 37 57 Dans ces modes de réalisation, les épaisseurs H1 et H2 sont de préférence respectivement égales à 4 cm. Le bloc supérieur est de préférence en granit. D’autres pierres répondant aux propriétés mécaniques attendues pour l’usage pourront être également utilisées. Les propriétés du module selon l’invention permettent de répondre à l’ensemble des propriétés de surface de la norme NF EN 1302 : dimension, résistances à l’usure et au gel, résistance au dérapage, apparence, … Le bloc inférieur est constitué d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et éventuellement d’un ou plusieurs additifs, tels que des agents pour réguler la prise de montée en cohésion et le séchage. Les granulats de déchets plastiques sont des matériaux issus du recyclage des matières plastiques. De tels granulats sont à ce jour typiquement enfouis ou incinérés, aucune voie de valorisation ne leur étant offerte. Ainsi, en offrant la part belle à l’usage de déchets issus du recyclage, les revêtements proposés sont économiquement attractifs. Les granulats de déchets plastiques peuvent être des granulats de déchets plastiques issus du recyclage des plastiques de l’industrie automobile, des équipements électriques et électroniques (DEEE), des véhicules hors d’usage (VHU), des câbles, des emballages, de la construction (BTP). Les granulats de déchets plastiques contiennent typiquement majoritairement des polymères du type polypropylène, polyéthylène, acrylonitrile butadiène styrène, polystyrène, styrène acrylonitrile, polyoxyméthylène, polycarbonate, polychlorure de vinyle, polyméthacrylate de méthyle, polytéréphtalate d’éthylène, etc. potentiellement pollués par des fractions métalliques, du bois ou des composites. Les granulats de déchets plastiques ont de préférence une taille allant de 1 à 10 mm, préférentiellement de 2 à 5 mm. Des exemples de granulats de déchets plastiques utiles dans le cadre de l’invention incluent le matériau « FI5 » fourni par la société Galloo Plastics. Les charges minérales permettent d’augmenter la capacité mécanique du mélange constituant le bloc inférieur, elles apportent de la rigidité. Des exemples de charge minérale incluent les poudres minérales telles que les carbonates de calcium ou les sables. Les sables peuvent être de différentes natures pétrographiques, être naturels ou recyclés. Les éléments de la charge minérale présentent typiquement une taille allant de 0 à 6 mm. La taille des éléments de la charge minérale est mesurée par les essais décrits dans la norme NF EN 933-1 (version mai 2012). La résine permet à la fois d’agglomérer les composants du bloc inférieur, c’est-à-dire de lier les granulats de déchets plastiques et les charges minérales, et de lier le bloc inférieur au bloc supérieur. Ainsi, le module ne comprend pas de système d’attache mécanique permettant de solidariser les deux blocs pour former un ensemble unitaire. La résine peut être une résine à base de polymères obtenus par polymérisation de monomères choisis dans le groupe constitué des monomères vinyliques et/ou diéniques, des esters comprenant au moins une instauration oléfinique polymérisable, des monomères éthyléniquement insaturés porteur d'au moins une fonction acide et/ ou anhydride carboxylique et de leurs combinaisons. En particulier, les monomères sont choisis parmi le styrène et ses dérivés, comprenant par exemple les vinyltoluènes (ortho, meta, para), α-méthylstyrène, isopropylstyrène, tert -butylstyrène, para -butylstyrène, para -décylstyrène, para -chloro-styrène et également parmi le butadiène, l’isoprène, les esters (méth)acryliques, les nitriles tels que le (meth)acrylonitrile, les esters vinyliques tels que l’acétate de vinyle, le butyrate de vinyle, le caprolate de vinyle, et le pivalate de vinyle, l'acide (méth)acrylique, l'acide itaconique, l'acide fumarique, l'acide maléique, l'acide crotonique, l'acide isocrotonique, l'acide vinylbenzoïque et leurs combinaisons. La formulation (méth)acryl* désigne l’acryl* et le méthacryl*, * désignant le suffixe -ate ou -ique. Les esters (méth)acryliques sont préférentiellement sélectionnés parmi les (méth)acrylates d’alkyle en C1-10 linéaires, tel que le (méth)acrylate de méthyle, le (meth)acrylate d’éthyle ou le (méth)acrylate de butyle, les (méth)acrylates d’alkyle en C3-10 ramifiés, l'acrylate de 2-éthylhexyle et leurs combinaisons. Les monomères peuvent être choisis parmi le styrène et les esters (méth)acryliques tels que les (méth)acrylates d’alkyle en C1-10 linéaires, les (méth)acrylates d’alkyle en C3-10 ramifiés. De préférence, la résine est une résine acrylique ou une résine styrène-acrylique. Un exemple de résine utile dans le cadre de l’invention est la résine commercialisée par la société Everad sous la référence ADL5107. Le ciment peut être un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V. De préférence, le ciment est un ciment Portland (CEM I ou CEM II). Les additifs sont typiquement des agents pour réguler la prise de montée en cohésion et le séchage. Des exemples d’additifs utiles dans le cadre de la présente invention incluent les additifs ADL5113 et 5114 de la société Everad. Le bloc inférieur est typiquement constitué de (% exprimé par rapport au poids total du bloc inférieur) : de 15 à 40 %, de préférence de 20 à 25%, en poids de granulats de déchets plastiques ; de 20 à 50%, de préférence de 30 à 40%, typiquement 35%, en poids de charges minérales ; de 5 à 15%, de préférence de 8 à 12%, en poids de résine ; de 10 à 25 %, de préférence de 15 à 20 %, en poids de ciment ; et de 0 à 2% en poids d’additifs pour réguler la prise de montée en cohésion et le séchage. Procédé de préparation des modules Les modules pour revêtement urbain de la présente invention peuvent être préparés par un procédé tel que décrit en détails ci-dessous. Le procédé comprend les étapes suivantes : - fourniture d’un bloc en pierre naturelle ; - préparation d’un mélange de granulats, de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine, d’eau et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; - formation d’un bloc à partir du mélange préparé sur l’une des faces du bloc en pierre naturelle de manière à former le module ; - séchage du module pour obtenir un ensemble unitaire. Le procédé de préparation des modules peut être mis en œuvre au moyen d’un moule constitué de deux matrices 1 , 2 tel qu’illustré à la . Matrice 1 Une première matrice 1 sert à prédisposer la pierre naturelle formant la couche supérieure du module. La première matrice 1 est généralement placée sur une table de production (non représentée). La première matrice 1 présente des vides traversants entre la face supérieure 3 et la face inférieure (non visible), les vides étant séparés par des parois 4 de la matrice, délimitant des compartiments 5 . Dans cet exemple, la première matrice 1 présente une forme globalement rectangulaire, et les compartiments 5 sont carrés. D’autres formes sont possibles pour les compartiments ou pour la matrice, par exemple avec des sections selon des formes géométriques tels que des rectangles, d’autres polygones de préférence régulier, des ellipses ou cercles, ou bien encore des formes plus complexes. Préférentiellement, la première matrice 1 est métallique, et généralement en acier galvanisé. La première matrice 1 est généralement placée sur une table de production vibrante (non représentée). La pièce naturelle est typiquement placée face flammée vers la table de production. Matrice 2 La deuxième matrice 2 est destinée à être placée sur la première matrice 1 après prédisposition des blocs de pierres naturelles dans les compartiments 5 de cette première matrice 1 . La deuxième matrice 2 présente également des vides traversants entre la face supérieure 6 et la face inférieure (non visible), les vides étant séparés par des parois 7 de la matrice, délimitant des compartiments 8 . Dans cet exemple, la deuxième matrice 2 présente une forme globalement rectangulaire, et les compartiments 8 sont carrés. D’autres formes sont possibles pour les compartiments ou pour la matrice, par exemple avec des sections selon des formes géométriques tels que des rectangles, d’autres polygones de préférence régulier, des ellipses ou cercles, ou bien encore des formes plus complexes. Préférentiellement, la matrice est métallique, et généralement en acier galvanisé. Dans l’exemple illustré, les matrices 1 , 2 présentent respectivement 15 compartiments 5 , 8 , mais n’importe quel nombre de compartiments peut être envisagé. Toutefois, les matrices présentent de préférence au moins 4 compartiments, et de préférence au moins 8 compartiments. Dans la mesure où les matrices 1 , 2 sont destinées à être retirées après l’application et solidification du mélange de granulats de déchets plastiques, de ciment, de charges minérales, de la résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs, les parois des matrices 1 , 2 sont conformées pour permettre ce retrait. Les parois de chaque matrice sont de préférence droites entre la face supérieure et la face inférieure, et typiquement perpendiculaires à ces faces parallèles. Ainsi, dans le cas de compartiments présentant une section carrée ou rectangulaire, les compartiments forment des cubes ou des pavés, respectivement. Les parois peuvent cependant présenter un angle de dépouille positif. Une fois que la deuxième matrice 2 repose sur la première matrice 1 , un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’eau, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs est appliqué dans la deuxième matrice 2 jusqu’à remplir les compartiments 8 . Le mélange est typiquement préparé et appliqué à température ambiante (pas de fusion des granulats de déchets plastiques). Le remplissage est réalisé à refus, puis arasé. Ainsi, de préférence, la face supérieure 6 de la deuxième matrice 2 est plane, et l’application du mélange de granulats de plastique non recyclable, de charges minérales, de ciment, d’une résine, d’eau et optionnellement d’un ou plusieurs additifs comprend un aplanissement du mélange à niveau avec la face supérieure de la deuxième matrice 2 . Typiquement, il suffit de niveler le mélange en passant sur la face supérieure de la deuxième matrice 2 , par exemple avec un outil à main tel qu’un racloir ou une simple règle. A l’aide d’une table vibrante, la compacité du mélange est optimisée. Après solidification du mélange, celui-ci atteint une consistance permettant le retrait des matrices 1 , 2 tout en conservant la forme des compartiments. La durée de la solidification peut aller de 8 heures à 30 heures. Les matrices sont alors retirées, typiquement par une translation vers le haut. Après retrait des matrices 1 , 2 , plusieurs modules 9 sont obtenus. La illustre les modules 9 obtenus après retrait des matrices 1 , 2 . Les modules 9 reposent sur une table de production 12 . Chaque module 9 comprend un bloc supérieur 11 en pierre naturelle d’épaisseur H1 et un bloc inférieur 10 d’épaisseur H2 constitué d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs. Chaque module 9 obtenu forme une pièce monobloc. Pose des modules Un exemple de pose est illustré à la . Les modules 9 sont typiquement posés sur un lit de pose 13 puis jointés 15 . Le lit de pose peut être en sable ou en gravette. De préférence, le lit de pose est en concassé porphyre 2/4. Le lit de pose est typiquement disposé sur une structure souple 14 , tel que par exemple un sol granulaire non traité (GNT) 0/31.5. La structure sera suffisamment portante pour résister au trafic, épaisse pour résister au gel, et drainante pour réduire les ruissellements et les ilots de chaleur urbains. Les modules pour revêtement de sol urbain peuvent être disposés sur une chaussée portante et drainante. Après pose des modules sur le lit de pose, l’ensemble est cylindré. Au besoin, les modules sont réalignés après passage du cylindre. L’ensemble est ensuite jointé. Les joints 15 peuvent être des joints conventionnels. Les modules sont généralement affermis à la massette, puis une plaque vibrante est placée sur l’ensemble avant de lier les joints. De préférence, les joints sont en concassés 2/4 porphyre liés avec un liant polyuréthane. Un liant polyuréthane monocomposant, tel que le liant Mapestone Joint de Mapei, est typiquement utilisé. Les modules peuvent être employés pour la réalisation de revêtements de sols urbains, en particulier pour la réalisation de pavage de trottoirs, de places, de pistes cyclables, d’esplanades, de parking pour véhicules légers. Les exemples qui suivent sont donnés à titre illustratif, mais ne doivent en aucun cas être considérés comme limitatifs de la présente invention. Une planche d’essai de 2,5 m2 a été réalisée. Les pavés ont été préparés selon le procédé décrit précédemment (L1 20, l1: 20 cm, L2 =17 cm, l2 = 17 cm, 8 cm d’épaisseur totale dont 4 cm de granit). Composition pour la préparation du bloc inférieur (% en poids par rapport au poids total de la composition) : 21% de déchets plastiques FI5 ; 35% de CaCO 3 (charge minérale) ; 9.5 % ADL5107, Everad (résine) ; 17,5 % de ADL 5112, Everad (ciment) ; 0.5 % ADL5113, Everad (additif) ; 0.5 % ADL 5114, Everad (additif) ; Qsp 100 % eau. Les pavés ont été posés sur un lit de pose en concassé porphyre 2/4, avec des joints en concassé 2/4 porphyre liés avec une colle polyuréthane. Après pose, les pavés ont été affermis à la massette, puis une plaque vibrante a été passée sur l’ensemble et ensuite les joints ont été réalisés. Après 18 mois d’un trafic lourd en giration, aucune altération de la planche n’est observée. Le revêtement est donc adapté à la réalisation de pavage de trottoirs, de places, d’esplanades, etc., tout particulièrement destinés à un usage piéton. Module (9) pour la réalisation de revêtements de sols urbains constitué de deux blocs (10, 11) formant un ensemble unitaire : - un bloc supérieur (11) en pierre naturelle d’épaisseur H1 ; et - un bloc inférieur (10) d’épaisseur H2 constitué d’un mélange de granulats, de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; dans lequel l’épaisseur H1 représente de 30 à 60% de la somme des épaisseurs H1 et H2. Module (9) selon la revendication 1 dans lequel les granulats de déchets plastiques sont des granulats de déchets plastiques issus du recyclage des plastiques de l’industrie automobiles, des équipements électriques et électroniques (DEEE), des véhicules hors d’usage (VHU), des câbles, des emballages et de la construction (BTP). Module (9) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la résine est une résine à base de polymères obtenus par polymérisation de monomères choisis dans le groupe constitué des monomères vinyliques et/ou diéniques, des esters comprenant au moins une instauration oléfinique polymérisable, des monomères éthyléniquement insaturés porteur d'au moins une fonction acide et/ ou anhydride carboxylique et de leurs combinaisons, de préférence les monomères sont choisis parmi le styrène et ses dérivés, le butadiène, l’isoprène, les esters (méth)acryliques, les nitriles, les esters vinyliques, l'acide (méth)acrylique, l'acide itaconique, l'acide fumarique, l'acide maléique, l'acide crotonique, l'acide isocrotonique, l'acide vinylbenzoïque et leurs combinaisons. Module (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l’épaisseur H1 représente de 40 à 55 % de la somme des épaisseurs H1 et H2 ou dans lequel les épaisseurs H1 et H2 sont sensiblement égales. Module (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel : - le bloc supérieur (11) a une longeur L1 et une largeur l1; - le bloc inférieur (10) a une longeur L2 et une largeur l2; avec L1>L2 et l1>l2. Module (9) selon la revendication 5 dans lequel la longueur L2 correspond à de 70 à 95% de la longueur L1 et la largeur l2 correspond à de 70 à 95% de la largeur l1. Module (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le bloc inférieur (10) est constitué de : - de 15 à 40 %, de préférence de 20 à 25%, en poids de granulats de déchets plastiques ; - de 20 à 50%, de préférence de 30 à 40%, typiquement 35%, en poids de charges minérales ; - de 5 à 15%, de préférence de 8 à 12%, en poids de résine ; - de 10 à 25 %, de préférence de 15 à 20 %, en poids de ciment ; et - de 0 à 2% en poids d’additifs pour réguler la prise de montée en cohésion et le séchage. Procédé de préparation d’un module (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant les étapes suivantes : - fourniture d’un bloc (11) en pierre naturelle ; - préparation d’un mélange de granulats de déchets plastiques, de charges minérales, de ciment, d’une résine, d’eau et optionnellement d’un ou plusieurs additifs ; - formation d’un bloc (10) à partir du mélange préparé sur l’une des faces du bloc (11) en pierre naturelle de manière à former le module ; - séchage du module (9) pour obtenir un ensemble unitaire. Revêtement de sol urbain comprenant une pluralité de modules (9) selon l’une des revendications 1 à 7 assemblés par des joints. Utilisation de modules (9) selon l’une des revendications 1 à 7 pour la réalisation de revêtements de sols urbains, en particulier pour la réalisation de pavage de trottoirs, de places, de pistes cyclables, d’esplanades et de parking pour véhicules légers.