FR2625766A1 - Element de construction, notamment panneau de porte pour hangar ou analogue, dalle de protection, paroi, aptes a resister a une deflagration - Google Patents

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Abstract

Elément de construction apte à résister à la déflagration d'une charge explosive, caractérisé en ce qu'il est constitué en un béton léger (densité inférieure à 1,8) qui est renforcé de rubans en métal amorphe de faible longueur et distribués de façon homogène au sein du béton, et qui est pourvu d'au moins une armature de renforcement métallique noyée en son sein.

Description

ELEMENT DE CONSTRUCTION, NOTAMMENT PANNEAU DE PORTE POUR
HANGAR OU ANALOGUE, DALLE DE PROTECTION, PAROI, APTES A
RESISTER A UNE DEFLAGRATION.
La présente invention concerne un élément de construction en béton composite apte à résister à la déflagration d'une charge explosive et elle concerne en particulier,mais non exclusivement, un panneau de porte pour hangar, abri ou analogue, une dalle de protection contre les déflagrations, une paroi ainsi constitués.
L'invention a essentiellement pour but de proposer des éléments de construction, notamment des panneaux de porte, pour des hangars ou abris de stockage de munitions, qui résistent mieux aux déflagrations d'explosifs que les panneaux actuellement utilisés, souvent constitués de plaques d'acier, et qui soient simultanément, dans toute la mesure du possible, plus légers.
A ces fins, un élément de construction agencé conformément à l'invention est constitué de béton léger (densité inférieure à 1,80) qui est renforcé de rubans en métal amorphe de faible longueur et distribués de façon homogène au sein du béton, et qui est pourvu d'au moins une armature de renforcement métallique noyée en son sein.
De préférence, l'élément de construction comporte
a) un béton léger comprenant
- un liant hydraulique à très haute résistance à raison de 450 à 550 kg/m3
- du granulat constitué par des granulats légers ayant une densité sèche d'environ 1,05 à raison de 480 à 700 kg/m3 et du sable naturel ayant une granulométrie d'environ 0-5 à raison de 450 à 650 kg/m3
- des ajouts constitués par des microbilles de verre d'une densité d'environ 0,7 à raison de 30 à 100 kg/m3 et de la microsilice ou fumée de silice à raison de 35 à 80 kg/m3
- des adjuvants comprenant un fluidifiant à raison de 5 à 15 kg/m3
b) des fibres de renforcement en métal amorphe en forme de rubans à raison de 30 à 80 kg/m3, réparties de façon homogène dans le béton léger
c) au moins une armature métallique de renforcement en acier à béton.
Avantageusement, le liant hydraulique est du ciment à hautes performances, l'eau de gâchage étant présente pour 160 à 260 kg/m3, et ou les rubans en métal amorphe ont une longueur de 10 à 60 mm, une largeur de 1 à 2mm et une épaisseur inférieure à 50 pm, et ou la densité du mélange béton léger et rubans métalliques est inférieure à 1,8.
Dans un mode de réalisation particulier et préféré, le béton léger comprend
- un liant hydraulique constitué par du ciment
HP (hautes performances) dosé à 470 kg/m3
- du granulat argileux de densité sèche 1,05 (490 kg/m3);
- du sable naturel silico-calcaire de granulomètrie 0-5 (550 kg/m3)
- des microbilles creuses en verre d'un diamètre de 20 à 200 pm, de densité 0,7 (50 kg/m3)
- de la microsilice ayant une granulométrie de 0,01 à 0,5 pm (50 kg/m3)
- un fluidifiant (10 kg/m3)
- de l'eau (190 kg/m3).
Avantageusement, l'élément de construction est revêtu d'une plaque métallique en acier sur sa face opposée à l'explosion.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit.
Un élément de construction agencé conformément à l'invention est constitué essentiellement par
- un béton léger, c'est-a-dire ayant une densité inférieure à 1,8 (et ayant a priori une densité, un module de flexion et une résistance mécanique nettement plus faible qu'un béton classique),
- dans lequel sont noyés, avec une répartition homogène, des fibres de renforcement en métal amorphe en forme de rubans,
- l'ensemble étant renforcé mécaniquement par un cadre métallique extérieur et un treillis métallique noyé en son sein.
Le recours à un béton léger permet de conférer à l'ensemble terminé une masse moindre qui autorise sa mise en oeuvre dans des applications pratiques en restant dans des limites de coûts raisonnables. De plus malgré la masse volumique, le module d'élasticité et la résistance nettement plus faibles que celles d'un béton classique on a constaté au cours des essais l'excellent comportement d'un tel béton composite constitutif de l'élément de construction vis-à-vis des explosons à distance (ondes de pression) et des charges d'explosifs placées au contact.
Le béton léger est constitué par les composants suivants (les quantités étant exprimées en kilogrammes de matière par mètre cube de béton humide à malaxer)
a) un liant hydraulique qui est choisi en fonction des impératifs d'application ettou des disponibilités et/ou des coûts, et de préférence un ciment à haute performance classe 55 ou H.P. de la norme NFP 15301, à raison de 450 à 550 kg/m3 ; typiquement, on utilise un ciment CPA 55 à raison de 470 kg/m3
b) des granulats constitués par un mélange de deux types de granulométries différentes
- un granulat argileux ayant une densité sèche d'environ 1,05, qui procure au béton la légèreté recherchée, à raison de 480 à 700 kg/m3 ; typiquement on utilise le produit ARGI 16 4-12 MV 630 de la Société TBF à raison de 490 kg/m3
- et un sable naturel silico-calcaire ayant une granulométrie de 0-5, à raison de 450 à 650 kg/m3 typiquement la proportion est de 550 kg/m3
c) des ajouts constitués par
- des microbilles en verre ayant une densité d'environ 0,7 à raison de 30 à 100 kg/m3 ; typiquement, il s'agit de microbilles creuses ayant un diamètre de 20 à 200 pm, du type Régisphères de la Société Régicentre, à raison de 50 kg/m3
- de la fumée de silice (grains de 0,01 à 0,5 wm), à raison d'approximativement 10 % du poids de ciment, soit environ 35 à 80 kg/m3 ; typiquement on utilise de la microsilice à raison de 50 kg/m3
d) des adjuvants, et en particulier au moins un fluidifiant (matière organique synthétique évitant l'agglomération des particules de ciment sous l'action des charges électriques), à raison de 5 à 15 kg/m3, typiquement 10 kg/m3
e) enfin de l'eau de gâchage dans une proportion de 160 à 260 kg/m3.
Les fibres de renforcement sont des fibres en métal amorphe en forme de rubans, réparties de façon homogène dans le béton léger, à raison de 30 à 80 kg/m3, le mélange béton léger - ruban ayant une densité à sec inférieure à 1,8 voire 1,7. De préférence, ces rubans ont une longueur de 10 à 60 mm, une largeur de 1 à 2 mm et une épaisseur inférieure à 50 pm. Pour ce qui concerne les caractéristiques et les conditions d'obtention de ces rubans en métal amorphe, on pourra se référer au brevet FR 2 500 851. De façon typique, on utilise des rubans ayant une longueur de 15 à 20 mm (en principe de l'ordre de 15 mm), une largeur d'environ 1 mm et une épaisseur d'environ 30 pm à raison de 40 kg/m3, représentant environ 0,6 % du volume du mélange.
Enfin autour et au sein de la masse de béton renforcé par les rubans est placée une armature de renforcement en acier à béton, constituée par exemple par un cadre dont le contour correspond approximativement à celui du panneau et à l'intérieur duquel s'étend un treillis de diamètre et de maillage appropriés.
De façon souhaitable, une plaque métallique, notamment en acier, recouvre la face arrière de l'élément de construction (c'est-à-dire la face de l'élément opposée à la déflagration et non directement exposée à celle-ci). Cette plaque contribue à éviter une déformation de l'élément sous l'action du souffle de l'explosion et à minimiser l'importance et la propagation des fissures qui apparaissent dans le béton.
Au cours des essais, réalisés avec de fortes charges d'explosifs engendrant des ondes de pression de 26 bars pendant 14 ps environ, il s'est avéré que des panneaux de porte conformes à l'invention, ayant des dimensions de 3,60 m sur 3,60 m et une épaisseur de 24 cm, résistaient particulièrement bien aux effets des explosions, et cela d'une manière surprenante en raison du recours à un béton léger qui pouvait certes conduire à satisfaire les exigences de poids maximal admissible, mais qui semblait contraire à l'-obtention d'une résistance mécanique élevée appropriée. Sous l'effet de l'explosion, il apparaît certes dans le béton une multitude de fissures, mais ces fissures se propagent essentiellement selon des directions parallèles aux faces principales, et non pas transversalement à celles-ci ; la demanderesse estime que les rubans métalliques (qui en principe se trouvent pour une grande partie alignés parallèlement aux faces principales du panneau) déterminent dans le béton des plans de clivage approximativement parallèles aux faces principales du panneau et qui, en cédant les premiers, dévient les fissures et empêchent leur propagation selon une direction uniquement transversale. De ce fait les fissures, bien que nombreuses, ne sont pas traversantes directement et, en raison de la parfaite adhérence du béton sur les éléments métalliques (rubans et armature), la cohésion de l'ensemble reste assurée.L'arrêt de la propagation et la déviation quasiment à angle droit des fissures dans le plan du panneau ont pour conséquence une aptitude remarquable de ce béton composite à dissiper sans endommagement préjudiciable une grande partie de l'énergie qui lui est transmise lors d'une déflagration ou d'une charge d'explosif placée au contact avec ou sans projectile. A la suite de ces essais, on n'a noté aucune perforation, ni déformation permanente préjudiciable du panneau.
Par ailleurs, il a été possible de réaliser une porte ainsi constituée avec un poids n'excédant pas 7,5 tonnes : une telle porte. peut être montée et manoeuvrée sans qu'il soit besoin d'avoir recours à des moyens exceptionnels et par trop coûteux.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
Par exemple, il peut s'agir de dalles ou de parois de protection contre les déflagrations ou contre l'intrusion par l'intermédiaire d'une charge d'explosif placée au contact avec ou sans projectile. En outre, de tels éléments peuvent également être avantageusement utilisés dans le cadre des constructions devant résister aux effets des séismes.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Elément de construction apte a résister à la déflagration d'une charge explosive, caractérisé en ce qu il est constitué en un béton léger (densité inférieure à 1,8) qui est renforcé de rubans en métal amorphe de faible longueur et distribués de façon homogène au sein du béton, et qui est pourvu d'au moins une armature de renforcement métallique noyée en son sein.
2. Elément de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte (les quantités étant exprimées en kilogramme de constituant par mètre cube de béton humide à malaxer)
a) un béton léger comprenant
- un liant hydraulique à très haute résistance à raison de 450 à 550 kg1m3
- du granulat constitué par
des granulats légers ayant une densité sèche d'environ 1,05 à raison de 480 à 700 kg/m3
et du sable naturel ayant une granulométrie d'environ 0-5 à raison de 450 à 650 kg/m3
- des ajouts constitués par des microbilles de verre d'une densité d'environ 0,7 à raison de 30 à 100 kg/m3 et de la microsilice ou fumée de silice à raison de 35 à 80 kg/m3
- des adjuvants comprenant un fluidifiant à raison de 5 à 15 kg/m3
b) des fibres de renforcement en métal amorphe en forme de rubans à raison de 30 à 80 kg/m3, réparties de façon homogène dans le béton léger
c) au moins une armature métallique de renforcement en acier à béton.
3. Elément de construction selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liant hydraulique est du ciment à très hautes propriétés résistantes, l'eau de gâchage étant présente pour 160 à 260 kg/m3.
4. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rubans en métal amorphe ont une longueur de 10 à 60 mm, une largeur de 1 à 2 mm et une épaisseur inférieure à 50 pm.
5. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la densité du mélange béton léger et rubans métalliques est inférieure à 1,8.
6. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le béton léger comprend
- un liant hydraulique constitué par du ciment HP (hautes performances) (470 kg/m3)
- du granulat argileux de densité sèche 1.05 (490 kg/m3)
- du sable naturel silico-calcaire de granulométrie 0-5 (550 kg/m3)
- des microbilles creuses en verre d'un diamètre de 20 à 200 pm, de densité 0,7 (50 kg/m3)
- de la microsilice ayant une granulométrie de 0,01 à 0,5 pu(50 kg/m3)
- un fluidifiant (10 kg/m3)
- de l'eau (190 kg/m3).
7. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est revêtu d'une plaque métallique en acier sur sa face opposée à l'explosion.
8. Panneau de porte de hangar, abris ou analogue, caractérisé en ce qu'il est constitué selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Dalle de protection contre les déflagrations caractérisée en ce qu'elle est constituée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
10. Paroi caractérisée en ce qu'elle est constituée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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