CH632797A5 - Prefabricated construction element, method for constructing the element and use of the said element - Google Patents
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Description
L'invention a pour objet un élément préfabriqué de construction à la fois porteur et isolant, un procédé de construction de l'élément et l'utilisation dudit élément. The subject of the invention is a prefabricated building element that is both load-bearing and insulating, a method of building the element and the use of said element.
Il est actuellement reconnu que pour réaliser convenablement l'isolation thermique d'un bâtiment, il est préférable de placer le matériau isolant sur la paroi externe de ce bâtiment. Les avantages sont en effet très nets, tant sur le plan de l'inertie thermique, le matériau porteur étant inclus dans le volume isolé, que sur le plan des condensations et de la résistance aux intempéries, comme sur celui de l'économie d'énergie. It is currently recognized that to properly carry out the thermal insulation of a building, it is preferable to place the insulating material on the external wall of this building. The advantages are indeed very clear, both in terms of thermal inertia, the carrier material being included in the insulated volume, as in terms of condensation and weather resistance, as in that of the economy of energy.
Néanmoins, en dépit de cette connaissance théorique et du nombre des procédés déjà proposés, une très faible part de la construction actuellement réalisée comporte une isolation externe. Cela tient en particulier à l'importante épaisseur qu'il faut donner à l'isolation externe et aux problèmes de construction et de sécurité (résistance au feu) qui en résultent. Cela tient également à la difficulté However, despite this theoretical knowledge and the number of methods already proposed, a very small part of the construction currently carried out includes external insulation. This is due in particular to the large thickness which must be given to the external insulation and to the construction and safety problems (fire resistance) which result therefrom. This is also due to the difficulty
de réaliser une peau externe résistante et durable sur la face externe de l'isolation. Outre ces difficultés techniques interviennent des problèmes de prix. La réalisation d'une paroi ou d'une structure porteuse, puis de son isolation suivie de la réalisation des parements externe et interne conduit à des prix de revient élevés qui entravent le développement de cette technique. to produce a resistant and durable external skin on the external face of the insulation. In addition to these technical difficulties, there are price problems. The realization of a wall or a supporting structure, then its insulation followed by the realization of the external and internal facings leads to high cost prices which hamper the development of this technique.
L'élément préfabriqué selon l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose d'une couche externe de mousse rigide dense renforcée de fibre de verre suivie de et liée à une couche isolante de mousse rigide à cellules fermées, chargée d'agrégats légers, elle-même suivie de et liée à une couche porteuse, l'ensemble étant de dimensions d'environ 60 x 40 cm, et de forme rectangulaire rigoureuse rectifiée aux dimensions choisies avec une tolérance de l'ordre du millimètre. The prefabricated element according to the invention is characterized in that it consists of an outer layer of dense rigid foam reinforced with glass fiber followed by and linked to an insulating layer of rigid foam with closed cells, loaded with aggregates light, itself followed by and linked to a supporting layer, the whole being of dimensions of approximately 60 x 40 cm, and of rigorous rectangular shape rectified to the dimensions chosen with a tolerance of the order of a millimeter.
Les dimensions sont choisies pour permettre la manipulation à la main de chaque élément, sans moyens de levage. The dimensions are chosen to allow the manipulation by hand of each element, without lifting means.
L'épaisseur de la couche porteuse est avantageusement comprise entre 10 et 20 cm pour des constructions de hauteur de 1 ou 2 étages. The thickness of the supporting layer is advantageously between 10 and 20 cm for constructions with a height of 1 or 2 floors.
L'épaisseur de la couche isolante sera définie par les conditions d'isolement à remplir; elle sera normalement de 5 à 20 cm. The thickness of the insulating layer will be defined by the insulation conditions to be fulfilled; it will normally be 5 to 20 cm.
La couche isolante chargée d'agrégats légers sera, par exemple, du type connu sous la marque de fabrique Isobéton. The insulating layer loaded with light aggregates will, for example, be of the type known under the trademark Isobeton.
Il s'agit par exemple d'une mousse rigide à cellules fermées dont la peau externe est très dense et renforcée de fibre de verre. It is for example a rigid foam with closed cells whose outer skin is very dense and reinforced with fiberglass.
Des moyens d'alignement seront avantageusement prévus, telles des rainures prévues sur les champs et destinées à coopérer avec des clavettes selon le brevet français N° 76.08568 déposé le 15 mars 1976 au nom de la société dite L'Industrielle Régionale du Bâtiment. Alignment means will advantageously be provided, such as grooves provided on the fields and intended to cooperate with keys according to French patent No. 76.08568 filed on March 15, 1976 in the name of the company called L'Industrielle Régionale du Bâtiment.
On pourra également employer le moyen décrit au brevet français N° 76.22447 déposé le 16 juillet 1976 au nom de la même société. We can also use the means described in French patent N ° 76.22447 filed July 16, 1976 in the name of the same company.
Dans le cas de ramures coopérant avec des clavettes, ces rainures pourront être prévues soit dans la couche isolante, soit dans la couche porteuse, soit dans les deux. In the case of antlers cooperating with keys, these grooves may be provided either in the insulating layer, or in the carrier layer, or in both.
L'élément de l'invention sera rectifié par tout moyen approprié, par exemple à la meule ou à la scie. Au moins la face de la couche porteuse opposée à la couche isolante sera de préférence d'une planéité rigoureuse, de façon à constituer un parement interne ne nécessitant aucun ragréage. The element of the invention will be rectified by any appropriate means, for example with a grinding wheel or a saw. At least the face of the carrier layer opposite to the insulating layer will preferably be of a rigorous flatness, so as to constitute an internal facing not requiring any leveling.
L'invention vise également un procédé de fabrication de tels éléments, procédé consistant à placer dans un moule conformateur la couche porteuse ainsi que l'agrégat léger, la couche externe de fibre de verre, et le ou les noyaux de mousse légère; puis, après fermeture du moule, on injecte la mousse rigide à cellules fermées, l'ensemble obtenu étant ensuite rectifié aux tolérances choisies et à la forme rigoureusement rectangulaire. The invention also relates to a method of manufacturing such elements, method consisting in placing in a shaping mold the carrier layer as well as the light aggregate, the outer layer of fiberglass, and the core or cores of light foam; then, after closing the mold, the rigid foam with closed cells is injected, the assembly obtained then being rectified to the tolerances chosen and to the strictly rectangular shape.
Dans la pratique, la tolérance pourra être moindre et descendre à 0,2 ou 0,5 mm. In practice, the tolerance may be lower and go down to 0.2 or 0.5 mm.
Lorsque le produit est fabriqué conformément à l'invention, il suffit, pour la couche porteuse, d'une seule face véritablement plane, à savoir la face de parement de l'élément: les défauts de planéité de l'autre face sont en effet rattrapés au moulage et à l'injection de la couche isolante. When the product is manufactured in accordance with the invention, it suffices, for the carrier layer, of only one genuinely flat face, namely the facing face of the element: the flatness defects of the other face are indeed caught up with the molding and injection of the insulating layer.
Lorsque la couche porteuse est constituée de carreaux de brique ou de terre réfractaire, on procédera de préférence à l'opération de moulage et d'injection sur les carreaux sortant du four, c'est-à-dire secs et chauds, ce qui assure une meilleure adhérence de la mousse et une diminution de la consommation de résine, celle-ci étant rendue plus fluide et remplissant mieux les espaces entre agrégats. When the load-bearing layer consists of brick or refractory earth tiles, the molding and injection operation will preferably be carried out on the tiles leaving the oven, that is to say dry and hot, which ensures better adhesion of the foam and a reduction in the consumption of resin, the latter being made more fluid and better filling the spaces between aggregates.
On ne sortirait cependant pas du cadre de l'invention en opérant l'injection sur carreaux secs, mais froids. It would not, however, depart from the scope of the invention by operating the injection on dry but cold tiles.
Du fait de la nécessité d'opérer sur produit sec, l'emploi des matériaux porteurs cuits tels que la brique est préféré. Due to the need to operate on a dry product, the use of cooked load-bearing materials such as brick is preferred.
Dans le cas où le matériau composite est fabriqué comme exposé ci-dessus, il est préféré de prévoir les rainures d'alignement sur le matériau porteur et au voisinage du parement interne. En effet, les tolérances de positionnement des rainures, par rapport au parement interne, sont alors mieux respectées à la fabrication du matériau porteur, et les défauts par rapport à l'autre parement sont rattrapés au cours du moulage. In the case where the composite material is manufactured as described above, it is preferred to provide the alignment grooves on the carrier material and in the vicinity of the internal facing. In fact, the positioning tolerances of the grooves, relative to the internal facing, are then better respected during the manufacture of the carrier material, and the defects relative to the other facing are made up during molding.
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Il est à noter également que le mode de fabrication ainsi décrit entraîne le découpage des agrégats légers au cours de l'opération, ce qui fournit une bonne surface pour l'assemblage par collage et permet d'éviter les rejointoiements ultérieurs. It should also be noted that the manufacturing method thus described involves cutting the light aggregates during the operation, which provides a good surface for assembly by gluing and makes it possible to avoid subsequent joining.
On notera également que la couche isolante du produit étant une mousse rigide à cellules fermées, l'étanchéité à l'eau du produit obtenu est assurée à la fabrication. Il suffit donc, du fait de la rectification, d'un encollage en couche mince avec écrasement du surplus pour assurer l'étanchéité du bâtiment. It will also be noted that the insulating layer of the product being a rigid foam with closed cells, the water tightness of the product obtained is ensured during manufacture. It is therefore sufficient, due to the rectification, to glue in a thin layer with crushing of the surplus to ensure the sealing of the building.
En outre, la couche isolante pourra comporter un ou plusieurs noyaux internes de mousse alvéolaire de grande légèreté telle que de la mousse de polystyrène, ces noyaux étant noyés dans le produit à une distance des parements et des champs supérieure ou égale à 4 cm. In addition, the insulating layer may include one or more internal cores of lightweight foam such as polystyrene foam, these cores being embedded in the product at a distance from the facing and fields greater than or equal to 4 cm.
L'invention vise également l'utilisation des éléments selon l'invention pour la construction de bâtiments, où elle consiste à assembler par collage en couche mince les éléments, cet encollage étant suivi de l'écrasement du surplus de colle sur les joints. The invention also relates to the use of the elements according to the invention for the construction of buildings, where it consists in assembling the elements by gluing in a thin layer, this gluing being followed by the crushing of the excess glue on the joints.
Le procédé de construction peut consister à réaliser une paroi à la fois porteuse et isolante par assemblage d'éléments préfabriqués composites formés d'une couche porteuse assemblée à une couche isolante à base de mousse rigide formant liant et d'agrégats légers, la peau externe étant renforcée par de la fibre de verre, ces éléments étant de dimensions réduites, rectifiés sur leurs quatre champs à des dimensions standards et à une rectangularité rigoureuse, avec une tolérance faible, de l'ordre du millimètre; l'assemblage est réalisé par encollage en couche mince sur une partie au moins de l'épaisseur de l'élément et avec des moyens d'alignement en eux-mêmes connus. The construction method may consist in making a wall that is both load-bearing and insulating by assembling prefabricated composite elements formed by a load-bearing layer assembled with an insulating layer based on rigid foam forming a binder and light aggregates, the outer skin being reinforced by fiberglass, these elements being of reduced dimensions, rectified on their four fields to standard dimensions and to a rigorous rectangularity, with a low tolerance, of the order of a millimeter; the assembly is carried out by gluing in a thin layer over at least part of the thickness of the element and with alignment means in themselves known.
Il ne reste plus dès lors qu'à effectuer une enduction interne et externe appropriée. It therefore only remains to carry out an appropriate internal and external coating.
L'un des avantages de l'invention est de permettre une construction de type classique quant à sa mise en œuvre, c'est-à-dire par simple assemblage d'éléments portables à la main, tels des parpaings, mais avec une grande rapidité de pose du fait de la rectification des produits et des moyens d'alignement, en obtenant simultanément une paroi porteuse et un isolement, et ce sans opération supplémentaire dejointoyage. One of the advantages of the invention is to allow a construction of the conventional type as for its implementation, that is to say by simple assembly of portable elements by hand, such as concrete blocks, but with great rapid installation due to the rectification of the products and alignment means, simultaneously obtaining a load-bearing wall and insulation, without additional grouting operation.
L'invention est illustrée, à titre d'exemple, par le dessin annexé sur lequel: The invention is illustrated, by way of example, by the appended drawing in which:
les fig. 1 et 2 illustrent un élément de construction préfabriqué selon l'invention, fig. 1 and 2 illustrate a prefabricated construction element according to the invention,
la fig. 3 illustre un procédé de construction, fig. 3 illustrates a construction process,
la fig. 4 illustre schématiquement une opération de meulage ou de sciage, fig. 4 schematically illustrates a grinding or sawing operation,
la fig. 5 illustre un procédé de fabrication de l'élément, et la fig. 6 illustre un autre procédé de construction. fig. 5 illustrates a method of manufacturing the element, and FIG. 6 illustrates another construction method.
Comme on peut le voir, il se compose, du parement externe 1 au parement interne 2, de la succession d'une couche de fibre de verre 3 (mat de verre par exemple) imprégnée de mousse rigide densifiée, suivie d'une couche isolante 4 formée de mousse rigide à cellules fermées, chargée d'agrégats légers, du type connu dans le commerce sous la marque de fabrication Isobéton, suivie d'une couche porteuse 5, par exemple, un carreau de brique creuse de 10 à 20 cm d'épaisseur; l'ensemble est de dimensions relativement réduites, de façon à pouvoir être porté à la main. Le poids de la couche isolante 4 est négligeable par rapport à celui de la couche porteuse 5. L'élément pourra atteindre des longueurs et largeurs de l'ordre de 60 à 40 cm pour une épaisseur de 15 à 40 cm. L'élément selon l'invention est en outre de forme rectangulaire rigoureuse, rectifiée avec une tolérance de l'ordre du millimètre. As can be seen, it consists of the external facing 1 to the internal facing 2, the succession of a layer of fiberglass 3 (glass mat for example) impregnated with densified rigid foam, followed by an insulating layer 4 formed of rigid closed-cell foam, loaded with light aggregates, of the type known in the trade under the trade name Isobeton, followed by a load-bearing layer 5, for example, a hollow brick tile of 10 to 20 cm d 'thickness; the set is relatively small, so that it can be carried by hand. The weight of the insulating layer 4 is negligible compared to that of the carrier layer 5. The element may reach lengths and widths of the order of 60 to 40 cm for a thickness of 15 to 40 cm. The element according to the invention is also of rigorous rectangular shape, rectified with a tolerance of the order of a millimeter.
Toute tolérance représentant un maximum de variation de dimensions, il est clair que l'élément pourra être fabriqué avec une tolérance inférieure, par exemple 0,2 mm, sans sortir du cadre de l'invention. Any tolerance representing a maximum variation in dimensions, it is clear that the element can be manufactured with a lower tolerance, for example 0.2 mm, without departing from the scope of the invention.
Grâce à la combinaison de ses caractéristiques d'élément composite et de dimensions réduites et rigoureuses, l'élément permet le procédé de construction selon la fig. 3, dans lequel un bâtiment (ou une partie de bâtiment) est réalisé par encollage en couche mince sur au moins les zones externe et interne de l'épaisseur de l'élément avec utilisation de moyens d'alignement, tels que les clavettes 6 (fig. 3) (brevet français N° 76.08568 déposé le 15 mars 1976 au nom de la société L'Industrielle Régionale du Bâtiment) coopérant avec les rainures 7 (fig. 1) ou les barrettes 16 de la longueur égale à l'épaisseur de l'élément, ces barrettes étant terminées par des joues parallèles (fig. 6) (brevet français N° 76.22447 déposé le 16 juillet 1976 au même nom) ou tout autre moyen équivalent, puis par écrasement du surplus de colle de façon à mastiquer les joints. Thanks to the combination of its characteristics of composite element and reduced and rigorous dimensions, the element allows the construction process according to FIG. 3, in which a building (or part of a building) is produced by gluing in a thin layer over at least the external and internal zones of the thickness of the element with the use of alignment means, such as keys 6 ( fig. 3) (French patent N ° 76.08568 filed on March 15, 1976 in the name of L'Industrielle Régionale du Bâtiment) cooperating with the grooves 7 (fig. 1) or the bars 16 of length equal to the thickness of the element, these bars being terminated by parallel cheeks (fig. 6) (French patent N ° 76.22447 filed on July 16, 1976 with the same name) or any other equivalent means, then by crushing the excess glue so as to chew the joints.
Après ces opérations, du fait des caractéristiques de l'élément préfabriqué de l'invention, les seules opérations qui restent à faire consistent dans des finitions extérieure et intérieure: pour l'extérieur, sous la forme d'un enduit ou d'une peinture compatible avec la couche externe 3 renforcée de fibre de verre, et d'un enduit, peinture ou papier peint sur la surface interne 2 de la couche porteuse. After these operations, due to the characteristics of the prefabricated element of the invention, the only operations that remain to be done consist of exterior and interior finishes: for the exterior, in the form of a plaster or a paint compatible with the outer layer 3 reinforced with fiberglass, and with a coating, paint or wallpaper on the inner surface 2 of the carrier layer.
La couche porteuse 5 est de préférence en brique creuse. Ce matériau permet en effet de réaliser des éléments ayant au moins une face véritablement plane et apte à recevoir directement un matériau de finition, tel que du papier peint, sans travail supplémentaire de ragréage. On peut également utiliser un élément à base de mortier de ciment, du type parpaing, éventuellement muni, sur une face, d'une paroi formant parement. The carrier layer 5 is preferably made of hollow brick. This material in fact makes it possible to produce elements having at least one genuinely flat face and capable of directly receiving a finishing material, such as wallpaper, without any additional leveling work. It is also possible to use an element based on cement mortar, of the concrete block type, possibly provided, on one face, with a wall forming a facing.
La rectification des champs de l'élément consiste en une opération de meulage ou de sciage schématiquement représentée à la fig. 4. L'élément 1 est d'abord rectifié sur deux champs parallèles 8 et 9, ce qui donne les chutes 10 et 11, au moyen de scies ou meules 12. Il est ensuite retourné à 90° et rectifié sur les deux autres champs parallèles 13 et 14, ce qui donne les chutes 15. The rectification of the fields of the element consists of a grinding or sawing operation schematically represented in FIG. 4. The element 1 is first rectified on two parallel fields 8 and 9, which gives the falls 10 and 11, by means of saws or grinding wheels 12. It is then returned to 90 ° and rectified on the other two fields parallels 13 and 14, which gives the falls 15.
Une telle rectification est déjà prévue au brevet français N° 76.08568 précité. Mais, dans ce cas, elle porte uniquement sur un carreau constitutif de cloison. Dans le cas de l'invention, elle porte sur l'ensemble de l'élément composite formé d'une couche isolante et d'une couche porteuse. De ce fait, les champs de la couche isolante sont tranchés, ainsi que les agrégats légers situés dans ces champs, ce qui fournit une surface apte à l'assemblage par collage sans nécessité de jointoiement subséquent. Such a correction is already provided for in the aforementioned French patent N ° 76.08568. But, in this case, it relates only to a tile constituting a partition. In the case of the invention, it relates to the whole of the composite element formed by an insulating layer and a carrier layer. As a result, the fields of the insulating layer are cut, as well as the light aggregates located in these fields, which provides a surface suitable for assembly by gluing without the need for subsequent jointing.
On pourrait également associer un élément préfabriqué porteur rectifié avec un élément de parement isolant rectifié aux mêmes cotes et avec les mêmes tolérances, par exemple par collage. Mais cette solution présente le désavantage d'une opération supplémentaire, qui doit être réalisée avec précision et introduit une source de défauts, et elle ne permet pas de rattraper les défauts de planéité de la face interne de l'élément porteur. One could also associate a prefabricated carrier element rectified with an insulating facing element rectified to the same dimensions and with the same tolerances, for example by gluing. However, this solution has the disadvantage of an additional operation, which must be carried out with precision and introduces a source of defects, and it does not make it possible to make up for the flatness defects of the internal face of the carrier element.
Comme représenté à la fig. 1, la rainure 7 d'alignement par clavettes 6 est de préférence située sur la couche porteuse et proche du parement 2 (de l'ordre de 5 cm). On obtient ainsi un meilleur alignement des faces planes internes 2, et les faces externes 1 s'en trouvent également mieux alignées du fait que leur position est définie par rapport à la face 2 par l'opération de moulage. As shown in fig. 1, the groove 7 for alignment by keys 6 is preferably located on the carrier layer and close to the facing 2 (of the order of 5 cm). A better alignment of the internal planar faces 2 is thus obtained, and the external faces 1 are also better aligned because their position is defined relative to the face 2 by the molding operation.
Comme représenté également, il est préféré que la rectification porte sur des arêtes 18,19 laissant entre elles des canaux 20,21 d'expansion pour la colle d'assemblage. As also shown, it is preferred that the rectification relates to edges 18, 19 leaving between them expansion channels 20, 21 for the assembly adhesive.
Ainsi qu'on peut le voir sur la coupe de la fig. 5, la couche isolante 4 à base de mousse rigide à cellules fermées chargée d'agrégats légers 24 peut inclure des noyaux 22 de mousse légère du type polystyrène. Cette disposition permet d'alléger l'élément et d'en réduire le prix. L'épaisseur de la mousse rigide chargée d'agrégats devra être supérieure à 4 cm au-dessous des et sur les champs des noyaux 22. As can be seen in the section of fig. 5, the insulating layer 4 based on rigid closed-cell foam loaded with light aggregates 24 may include cores 22 of light foam of the polystyrene type. This arrangement makes it possible to lighten the element and reduce the price. The thickness of the rigid foam loaded with aggregates must be greater than 4 cm below and on the fields of the cores 22.
Le procédé de fabrication de l'élément est illustré à la fig. 5. Il consiste à placer dans un moule conformateur 23 la couche porteuse 5, l'agrégat léger 24, la couche externe de fibre de verre 3 ainsi que, éventuellement, le ou les noyaux 22, puis à injecter la résine. Des canaux 25 seront avantageusement prévus sur la face des noyaux 22, en contact avec la couche porteuse 5 pour faciliter l'expansion de la résine entre noyau 22 et partie 5, et l'adhésion entre couche porteuse 5 et mousse rigide 4. The manufacturing process of the element is illustrated in fig. 5. It consists in placing in a shaping mold 23 the carrier layer 5, the light aggregate 24, the outer layer of glass fiber 3 as well as, optionally, the core or cores 22, then in injecting the resin. Channels 25 will advantageously be provided on the face of the cores 22, in contact with the carrier layer 5 to facilitate the expansion of the resin between the core 22 and part 5, and the adhesion between the carrier layer 5 and rigid foam 4.
Après cette opération, l'élément est retiré du moule et rectifié, comme exposé plus haut avec référence à la fig. 4. Différentes After this operation, the element is removed from the mold and rectified, as explained above with reference to FIG. 4. Different
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variantes peuvent être adoptées à la réalisation de l'invention. Ainsi, la face externe 1 peut n'être pas plane, mais comporter des reliefs, par exemple décoratifs. Il peut en être de même de la face interne 2 pour variants can be adopted for carrying out the invention. Thus, the outer face 1 may not be flat, but include reliefs, for example decorative. It can be the same for the internal face 2 for
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autant que les sommets de ces reliefs définissent un plan de référence précis pour le respect des tolérances prévues, et que le fond du moule 23 soit réalisé en tenant compte de ces reliefs. as far as the tops of these reliefs define a precise reference plane for compliance with the tolerances provided, and that the bottom of the mold 23 is produced by taking these reliefs into account.
R R
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