Brevet FR3145940A1 — publié le 20240823

L’invention porte sur un ensemble architecturé comprenant : - au moins un panneau de béton chargé en fibres conductrices, et étant dépourvu de treillis conducteur de blindage électromagnétique, - au moins un treillis conducteur disposé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton, formant un blindage contre les rayonnements électromagnétiques caractérisé en ce que le panneau de béton comprend du béton comprend au moins une partie de fibres conductrices présentant une longueur comprise entre 30 et 80 millimètres et un élancement compris entre 80 et 200. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 5 ENSEMBLE ARCHITECTURE PRESENTANT UNE GEOMETRIE PARTICULIERE DE FIBRES FORMANT UN BLINDAGE CONTRE LES RAYONNEMENTS ELECTROMAGNETIQUES DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine de la construction de locaux qui nécessitent d’être protégés contre les rayonnements ou ondes électromagnétiques, en particulier le spectre de fréquences pour la solution proposée compris entre 1 mégahertz (MHz) et 1 gigahertz (GHz). Elle concerne plus particulièrement les solutions de blindage électromagnétique constituées totalement ou partiellement d’un béton contenant des fibres conductrices. ETAT DE LA TECHNIQUE La construction ou la rénovation de bâtiments ou locaux, tels que des centres de calcul ou de stockage de données, des entreprises, des bureaux, des hôpitaux, des logements dans lesquels se trouvent des personnes et/ou des équipements peuvent nécessiter une protection contre les ondes électromagnétiques. L’enveloppe extérieure de ces bâtiments est principalement constituée de béton, avec un traitement limitant la transmission des ondes électromagnétiques et formant une Protection Electro-Magnétique (PEM). Cette protection peut prendre deux formes et être de deux sortes : - Protection contre l’entrée d’ondes électromagnétiques dans un local ; - Protection contre l’émission d’ondes électromagnétiques, du local vers l’extérieur. On connaît différentes solutions de blindage contre les rayonnements électromagnétiques à base de béton chargé en particules ou fibres conductrices proposées ces dernières années. Les différents dosages et fibres utilisés, en particulier la géométrie des fibres, sont divers. Il est désireux de proposer une ou plusieurs géométries de fibres permettant de couvrir un spectre de fréquences en vue d’améliorer l’atténuation électromagnétique. OBJET DE L’INVENTION A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un ensemble architecturé comprenant : - au moins un panneau de béton chargé en fibres conductrices, et étant dépourvu de treillis conducteur de blindage électromagnétique, - au moins un treillis conducteur disposé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton, l’ensemble formant un blindage contre les rayonnements électromagnétiques, caractérisé en ce que le béton comprend au moins une partie de fibres conductrices présentent une longueur comprise entre 30 et 100 millimètres et un élancement compris entre 50 et 200. Ainsi, la solution propose une géométrie optimale de fibres pour atteindre de meilleures performances d’atténuation électromagnétique. De préférence, la solution est proposée en raisonnant à dosage fixe, épaisseur de paroi de béton fibré fixe, associée à un revêtement conducteur, et formulation de béton fixée (la matrice béton abritant les fibres). Cette géométrie est un compromis entre l’ouvrabilité du béton fibré (sa capacité à être mélangé) et la performance électromagnétique de celui-ci. En outre, la solution permet d’atténuer les ondes ou le rayonnement électromagnétiques dans une très large plage de fréquences, en particulier les basses fréquences, par exemple le spectre de fréquences comprise entre 1MHz et 10GHz, de préférence entre 1MHz et 1GHz. L’invention a pour objet la construction d’un bâtiment limitant la propagation des ondes électromagnétiques dans une bande de fréquences étendue, de l’intérieur vers l’extérieur et/ou de l’extérieur vers l’intérieur. Par exemple il est possible une atténuation d’au moins 60 décibels pour une fréquence, dite basse, de 1MHz. Le calcul de l’atténuation électromagnétique, en particulier concernant une paroi plane conductrice, est connu de la personne du métier. Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par : – fibre ou particule, une pièce pouvant être métallique ou non métallique mais étant conductrices ; de préférence elle présente une forme cylindrique, de préférence parfaitement cylindrique, de préférence circulaire, de préférence cylindrique ou circulaire le long de toute la longueur de la fibre ; de préférence présentant au moins une pliure à une ou aux extrémité(s) d’une fibre ou particule ; – treillis, un ensemble bidimensionnel de conducteurs avec une continuité électrique de la conduction aux intersections des conducteurs entrecroisés. Ce treillis peut aussi être constitué par une toile métallique rapportée par rivetage ou agrafage sur le panneau en béton chargé de particules conductrices ; – élancement, la longueur d’une fibre divisée par son diamètre. Selon différentes variantes de réalisation de l’ensemble architecturé pouvant être combinables ou non : - l’au moins une partie des fibres conductrices représentent entre 0,2 et 3% en volume du béton (volume de fibres divisé par le volume de béton fibré, dit aussi fraction volumique de fibres), de préférence inférieure à 1,5%, de préférence inférieure à 1% ; – de préférence toutes les fibres conductrices représentent entre 0,2 et 2% en volume du béton, de préférence inférieure à 1,5%, de préférence inférieure à 1% ; - l’au moins une partie des fibres conductrices, de préférence toutes, représentent entre 0,2 et 2% en poids du béton ; – selon un mode de réalisation, le béton présente une fraction volumique de fibres inférieure au rapport 1/élancement ; La fraction volumique indiquée ci-dessus est choisie afin de permettre l’ouvrabilité du béton fibré. En effet, plus l’élancement est grand, plus le mélange devient difficile car un phénomène de percolation (formation d’un réseau de fibres) intervient. Il existe différentes classes de consistance de béton compris entre S1 et S5. Selon un mode de réalisation, la fraction volumique de fibres est égale à α/élancement avec : - pour un béton de classe de consistance inférieure ou égale à S2, α est de préférence compris entre 0.1 et 0.75, de préférence entre 0.2 et 0.75, de préférence supérieur à 0.1, de préférence supérieur à 0.2, de préférence supérieur à 0.3, de préférence supérieur à 0.4, de préférence supérieur à 0.5, de préférence supérieur à 0.6, de préférence inférieur à 0.75, de préférence inférieur à 0.7, de préférence inférieur à 0.6, de préférence inférieur à 0.5, de préférence inférieur à 0.4, de préférence inférieur à 0.3, de préférence inférieur à 0.2 ; - pour un béton de classe de consistance entre S3 et S4, α est de préférence compris entre 0.1 et 1, de préférence entre 0.2 et 1, de préférence supérieur à 0.1, de préférence supérieur à 0.2, de préférence supérieur à 0.3, de préférence supérieur à 0.4, de préférence supérieur à 0.5, de préférence supérieur à 0.6, de préférence supérieur à 0.7, de préférence supérieur à 0.8, de préférence supérieur à 0.9, de préférence inférieur à 1, de préférence inférieur à 0.9, de préférence inférieur à 0.8, de préférence inférieur à 0.75, de préférence inférieur à 0.7, de préférence inférieur à 0.6, de préférence inférieur à 0.5, de préférence inférieur à 0.4, de préférence inférieur à 0.3, de préférence inférieur à 0.2 ; - pour un béton de classe de consistance S5, α est de préférence entre 0.1 et 1.5, de préférence entre 0.2 et 1.5, de préférence supérieur à 0.1, de préférence supérieur à 0.2, de préférence supérieur à 0.3, de préférence supérieur à 0.4, de préférence supérieur à 0.5, de préférence supérieur à 0.6, de préférence supérieur à 0.7, de préférence supérieur à 0.8, de préférence supérieur à 0.9, de préférence supérieur à 1, de préférence supérieur à 1.1, de préférence supérieur à 1.2, de préférence supérieur à 1.3, de préférence supérieur à 1.4, de préférence inférieur à 1.5, de préférence inférieur à 1.4, de préférence inférieur à 1.3, de préférence inférieur à 1.2, de préférence inférieur à 1.1, de préférence inférieur à 1, de préférence inférieur à 0.9, de préférence inférieur à 0.8, de préférence inférieur à 0.75, de préférence inférieur à 0.7, de préférence inférieur à 0.6, de préférence inférieur à 0.5, de préférence inférieur à 0.4, de préférence inférieur à 0.3, de préférence inférieur à 0.2 ; – de préférence la longueur de l’au moins une partie des fibres présentent une longueur comprise entre 60 et 80 millimètres, - de préférence la longueur de l’au moins une partie des fibres présentent une longueur supérieure à 30 millimètres, de préférence supérieure à 40 millimètres, de préférence supérieure à 50 millimètres, de préférence supérieure à 60 millimètres, de préférence supérieure à 70 millimètres, de préférence supérieure à 80 millimètres, de préférence supérieure à 90 millimètres, de préférence inférieure à 100 millimètres, de préférence inférieure à 90 millimètres, de préférence inférieure à 80 millimètres, de préférence inférieure à 70 millimètres, de préférence inférieure à 60 millimètres, de préférence inférieure à 50 millimètres, de préférence inférieure à 40 millimètres ; – de préférence, toutes les fibres présentent la longueur ou une plage de valeurs de longueur précitée ; - de préférence l’élancement de l’au moins une partie des fibres est compris entre 80 et 100 ; – de préférence l’élancement de l’au moins une partie des fibres est supérieur à 50, de préférence supérieur à 60, de préférence supérieur à 70, de préférence supérieur à 80, de préférence supérieur à 90, de préférence inférieur à 100, de préférence supérieur à 110, de préférence supérieur à 120, de préférence supérieur à 130, de préférence supérieur à 140, de préférence supérieur à 150, de préférence supérieur à 160, de préférence supérieur à 170, de préférence supérieur à 180, de préférence supérieur à 190, de préférence inférieur à 200, de préférence inférieur à 190, de préférence inférieur à 180, de préférence inférieur à 170, de préférence inférieur à 160, de préférence inférieur à 150, de préférence inférieur à 140, de préférence inférieur à 130, de préférence inférieur à 120, de préférence inférieur à 110, de préférence inférieur à 100, de préférence inférieur à 90, de préférence inférieur à 80, de préférence inférieur à 70, de préférence inférieur à 60 ; - de préférence toutes les fibres présentent un élancement précité ou une plage de valeurs d’élancement précitée ; – de préférence l’épaisseur du béton ou du panneau de béton entre 15 et 50 centimètres ; – le béton peut présenter différentes formes extérieures de manière à former une paroi ou des parois ou un élément de paroi ou des éléments de paroi, par exemple sous forme de panneau ; – selon un mode de réalisation l’au moins une partie des fibres conductrices est par exemple en acier ; – l’ensemble architecturé peut comprendre en outre un matériau de finition disposé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton, et l’au moins un treillis conducteur de blindage électromagnétique est noyé ou non dans ledit matériau de finition ; – selon un mode de réalisation, l’au moins un treillis conducteur est fixé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton ; - l’au moins un treillis conducteur peut comprendre des mailles présentant des dimensions comprises entre 3 x 3 millimètres et 10 x 10 millimètres, de préférence inférieures à 30 x 30 millimètres, de préférence inférieures à 20 x 20 millimètres, de préférence inférieures à 10 x 10 millimètres, de préférence égales à 5 x 5 millimètres, de préférence égales à 3 x 3 millimètres, de préférence supérieures à 3 x 3 millimètres, de préférence supérieures à 5 x 5 millimètres ; - l’au moins un treillis conducteur peut comprendre des mailles présentant au moins une dimension inférieure à 30 millimètres, de préférence inférieure à 20 millimètres, de préférence inférieure à 10 millimètres, de préférence inférieure à 5 millimètres, de préférence égale à 5 millimètres, de préférence égale à 3 millimètres, de préférence supérieure à 3 millimètres, de préférence supérieure à 5 millimètres, de préférence supérieure à 10 millimètres ; – les mailles peuvent présenter une forme polygonale, par exemple rectangulaire, triangulaire ; – l’au moins un panneau de béton chargé en fibres conductrices est dépourvu de treillis conducteur de blindage électromagnétique, mais cela n’exclut pas la présence de ferraillages métalliques ou de barres d’armature pour la réalisation de béton ; – l’ensemble architecturé peut comprendre au moins un panneau de béton chargé en fibres conductrices et au moins deux treillis conducteurs, un premier treillis étant disposé sur une première face du panneau, dite face intérieure, et un deuxième treillis étant disposé une deuxième face du panneau, dite face extérieure, opposée à la première face du panneau ; – de préférence l’ensemble architecturé peut comprendre un panneau de béton et deux treillis noyé ou non dans un matériau de finition disposés de part et d’autre du panneau de béton de manière à former un élément de paroi ; Selon un autre aspect, l’invention propose également un procédé de fabrication d’un ensemble architecturé selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect, le procédé comprenant : - fabriquer au moins un panneau de béton chargé de fibres conductrices selon ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect, en particulier comprenant au moins une partie de fibres conductrices présentant une longueur comprise entre 30 et 100 millimètres et un élancement compris entre 50 et 200, - déposer au moins un treillis conducteur sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 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 : La montre trois courbes d’atténuation électromagnétique en fonction de la fréquence pour un béton comprenant 60 kilogrammes de fibres par mètre cube mais présentant trois élancements différents ; La montre trois courbes d’atténuation électromagnétique en fonction de la fréquence pour un même béton comprenant 20 kilogrammes de fibres par mètre cube mais présentant trois élancements différents ; La montre deux courbes d’atténuation électromagnétique en fonction de la fréquence pour un béton comprenant 20 kilogrammes de fibres par mètre cube mais présentant deux longueurs de fibres différentes ; La montre deux courbes d’atténuation électromagnétique en fonction de la fréquence pour un béton comprenant 40 kilogrammes de fibres par mètre cube mais présentant deux longueurs de fibres différentes ; La montre deux courbes d’atténuation électromagnétique en fonction de la fréquence pour un béton comprenant 40 kilogrammes de fibres par mètre cube, la courbe du bas présentant un élancement de 65 et une longueur de fibres de 35 millimètres, la courbe du haut présentant un élancement de 80 et une longueur de fibres de 60 millimètres ; La montre deux exemples de forme extérieure de fibre conductrice ; La montre un autre exemple de forme extérieure de fibre conductrice. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En relation avec les figures 1 à 5, il est illustré des mesures d’atténuation électromagnétique de panneau de béton comprenant des fibres conductrices, les bétons considérés étant identiques, en particulier d’une épaisseur de 25 centimètres et de section de 1,2 x 1,2 mètre dans une cage de Faraday. En particulier, il a été utilisé la formule d’atténuation suivante : SE=A+R+B Avec où : t : l’épaisseur de la paroi en béton fibré, f : la fréquence, ω = 2πf : la pulsation, μ : la perméabilité magnétique du matériau constitutif de la paroi, ε : sa permittivité, σ : sa conductivité, j : le nombre imaginaire tel que , α +j β : le nombre complexe de la partie réelle positive telle que l’épaisseur de peau, l’impédance complexe du matériau constitutif de la paroi, l’impédance du vide, le nombre d’onde complexe du matériau constitutif de la paroi, La perméabilité magnétique du béton fibré a été prise égale à celle du vide. La conductivité du béton fibré a été prise égale à : La permittivité du béton fibré a été prise égale à : Où : est la conductivité du béton fibré, la conductivité du béton non fibré, est la permittivité du béton fibré, est la permittivité du béton non fibré, α dépend de la fréquence et de la géométrie des fibres, α augmente avec l’élancement, avec la fréquence et avec la longueur de fibres, β dépend de la fréquence et de la géométrie des fibres, et β augmente avec l’élancement, φ est la fraction volumique (volume de fibres divisé par volume de béton fibré). Par exemple, les fibres conductrices utilisées sont d’un ou des deux ou des trois types illustrés par les figures 6 et 7. En référence à la , il est illustré l’effet de la variation de l’élancement par trois courbes avec un élancement de 45, 65 et 80 et une longueur de fibre quasi identique : 30 mm, 35 mm et 30 mm. Lors de cet essai, le dosage de fibres conductrices est de 60 kilogrammes par mètre cube. Il est possible de constater que les performances d’atténuation électromagnétique sont nettement meilleures quand l’élancement est grand. De même lorsque le dosage en fibres conductrices est modifié comme illustré par la avec un dosage de 20 kilogrammes par mètre cube, les performances d’atténuation électromagnétique sont nettement meilleures quand l’élancement est grand. Les figures 3 et 4 illustrent un autre type d’essais au cours desquels l’élancement est fixe à une valeur 80. L’effet de la variation de la longueur des fibres avec deux courbes : une longueur de 30 millimètres et une longueur de 60 millimètres. La montre des mesures pour un dosage de fibres conductrices de 20 kilogrammes par mètre cube. Les performances sont clairement meilleures pour la fibre la plus longue. La montre des mesures pour un dosage de fibres conductrices de 40 kilogrammes par mètre cube. Les performances sont clairement meilleures pour la fibre la plus longue. La montre l’effet synergique des deux paramètres choisis de longueur et de l’élancement combinés. Les deux courbes de la montre que le choix des paramètres permet d’obtenir des performances parfois bien différentes pour un même dosage, en particulier des performances 3 à 5 fois plus grandes entre 200 MHz et 700 MHz pour le béton le plus performant, pour cet exemple. Il y est question des atténuations obtenues avec deux échantillons de béton fibré, dont le béton (sans fibres) est le même, l’un utilisant des fibres de longueur 35 mm et d’élancement 65, l’autre utilisant des fibres de longueur 60 mm et d’élancement 80. Les deux échantillons sont dosés à 40 kilogrammes par mètre cube. Ces essais ont été réalisés de la manière suivante : – les mesures d’atténuation sont faites dans une cage de Faraday, la cage présentant une ouverture carrée, un échantillon, par exemple un panneau de béton, étant placé dans l’ouverture ou l’encadrement de l’ouverture ; – de préférence le béton est coulé dans un cadre métallique de manière à former un panneau de béton, le cadre métallique étant fixé à l’ouverture, par des moyens de boulonnage, et un joint conducteur est inséré entre le cadre métallique et l’ouverture, pour assurer la continuité électrique ; – des antennes sont disposées de part et d’autre de l’ouverture comprenant l’échantillon à tester, de préférence des antennes dite « bi-log », de préférence situées à une distance d’un mètre de part et d’autre de l’échantillon. Ensemble architecturé comprenant : - au moins un panneau de béton chargé en fibres conductrices, et étant dépourvu de treillis conducteur de blindage électromagnétique, - au moins un treillis conducteur disposé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton, formant un blindage contre les rayonnements électromagnétiques caractérisé en ce que le béton comprend au moins une partie de fibres conductrices présentant une longueur comprise entre 30 et 100 millimètres et un élancement compris entre 50 et 200. Ensemble architecturé selon la revendication 1 dans lequel l’au moins une partie des fibres conductrices, de préférence toutes, représentent entre 0,2 et 2% en poids du béton. Ensemble architecturé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la longueur de l’au moins une partie des fibres présentent une longueur comprise entre 60 et 80 millimètres. Ensemble architecturé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un matériau de finition disposé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton, et l’au moins un treillis conducteur de blindage électromagnétique est noyé ou non dans ledit matériau de finition. Ensemble architecturé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’au moins un treillis conducteur est fixé sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton. Ensemble architecturé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un treillis conducteur comprend des mailles présentant des dimensions inférieures à 30 x 30 millimètres. Procédé de fabrication d’un ensemble architecturé selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant : - fabriquer au moins un panneau de béton chargé de fibres conductrices comprenant au moins une partie de fibres conductrices présentant une longueur comprise entre 30 et 100 millimètres et un élancement compris entre 50 et 200, - déposer au moins un treillis conducteur sur au moins une des faces de l’au moins un panneau de béton.