FR2933091A1 - Formulation, utilisation et procede d'obtention d'un beton leger structurel - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau et des granulats (sable et/ou gravillons). Ce béton comprend : - de 20 à 70 % en poids d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air. Il est également décrit un procédé de préparation d'un tel béton ainsi que son utilisation en tant que matériau de construction.
Description
Formulation, utilisation et procédé d'obtention d'un béton léger structurel
Le domaine de l'invention est celui des bétons légers structuraux à faible conductivité thermique.
Le béton se compose de granulats (c'est à dire de sables, gravillons, graviers, cailloux) qui sont liés entre eux par un liant hydraulique. Un liant hydraulique selon l'invention comprend du ciment et éventuellement des additions. Le ciment est tel que défini dans la norme Européenne EN 197-1. Les additions sont telles que définies dans la norme Européenne EN 206 paragraphe 3.1.23. Lorsque le liant hydraulique est mis en présence d'eau, il s'hydrate et fait prise. Des adjuvants sont éventuellement ajoutés pour améliorer les caractéristiques du liant hydraulique. Les proportions relatives des quatre constituants fondamentaux d'un béton courant sont les suivantes : Eau Air Ciment Granulats Volume 14%-22% 1 %-6% 7%-14% 60%-78% Poids 5%-9% N/A 9%-18% 63%-85% Les résistances mécaniques en compression obtenues classiquement sur éprouvettes cylindriques 16x32 mm, pour du béton structurel normal sont généralement de l'ordre de 25 à 35 MPa, (béton de type C25/30 selon la norme EN 206-1). Pour les constructions courantes les granulats sont constitués uniquement de sables (c'est à dire de granulats ayant une granulométrie strictement inférieure à 4mm) et de gravillons (c'est à dire de granulats ayant une granulométrie allant de 4 à 20mm). Des granulats légers, le plus souvent artificiels et fabriqués à partir de matières minérales, sont utilisés pour la fabrication de bétons dits légers . Les granulats légers sont notamment définis par la norme NF EN 13055-1 de Décembre 2002. Ces granulats légers sont par exemple des argiles (argiles expansées), des schistes (schistes expansés) ou des silicates (vermiculite ou perlite). Les granulats sont caractérisés non seulement par les matériaux qui les constituent mais également par leur porosité c'est à dire le volume de vide par unité de volume apparent (ou Volume de vide/Volume total). La porosité est une fonction de la masse volumique réelle A et de la masse volumique du solide constituant le granulat yo selon la formule p%=100(1-A/yo).
La teneur en eau des bétons utilisés pour l'industrie se situe généralement dans une plage de 5 à 9% en masse. L'eau efficace est l'eau interne du béton situé entre les grains du squelette solide formé par les granulats, le ciment et les additions. L'eau efficace représente donc l'eau nécessaire pour l'hydratation et l'obtention de la consistance. L'eau retenue par la porosité des granulats et des additions minérales, où absorbed water , n'est pas prise en compte dans l'eau efficace. On la suppose prisonnière et ne participant pas à l'hydratation du ciment et à l'obtention de la consistance. L'eau totale représente la totalité de l'eau présente dans le mélange (au moment du malaxage).
La conductivité thermique (ou lambda (2 )) est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert de chaleur par conduction. Cette constante représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps sous un gradient de température. Dans le système international d'unités, la conductivité thermique est exprimée en watts par mètre kelvin, (W•m-'•K"'). Les bétons classiques ont une conductivité thermique à 20°C entre 1,3 et 2,1. Les bétons légers structuraux traditionnels possèdent des conductivités thermiques généralement supérieures à 0,8 W/m.K. Diminuer la conductivité thermique des bétons légers structuraux conduit à une diminution de leur résistance à la compression et les rend donc impropre à remplir leurs fonctions. Cependant cette diminution est hautement désirable puisqu'elle permet une économie d'énergie de chauffage dans les immeubles d'habitation ou de travail. De plus cette diminution permet de réduire les ponts thermiques, particulièrement dans les constructions de bâtiments à plusieurs étages et ayant une isolation thermique par l'intérieur, notamment les ponts thermiques des planchers intermédiaires. Diverses formulations de bétons présentant une conductivité thermique diminuée ont été proposées. Cependant de telles formulations ne permettent pas d'obtenir des valeurs de résistance à la compression suffisantes. Ainsi US 3,814,614 décrit l'utilisation de particules de verre expansé pour l'obtention d'un béton léger dit structurel . Les bétons décrits dans ce document ne présentent cependant pas de valeurs de résistance à la compression satisfaisantes. De même GB 1,165,005 décrit l'utilisation de cendres pulvérisées dans des formulations de bétons légers structuraux. Là encore si la conductivité thermique est effectivement diminuée la résistance à la compression de tels bétons est également très diminuée et n'est pas satisfaisante.
Enfin l'utilisation de granulats d'argiles ou de schistes expansé(e)s pour la fabrication de bétons légers non structurels est connue, voir par exemple les demandes de brevets publiées BE 843,768 et FR 2,625,131. Un des buts de l'invention est de proposer une formulation de bétons légers permettant d'allier résistance à la compression suffisante pour un béton de structure et faible conductivité thermique. Un mode de réalisation de l'invention est un béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau et des granulats (gravillons et/ou sable), ce béton étant caractérisé en ce qu'il comprend : - de 20 à 70 % en poids d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air.
Selon une variante préférée de l'invention, le béton léger structurel comprend : de 10 à 30 % en poids desdits gravillons, et de 10 à 40% en poids dudit sable léger.
Selon une variante de l'invention, les gravillons comprennent en outre du verre expansé. Selon une variante de l'invention, le béton léger structurel selon l'invention comprend en outre des granulats (sable et/ou gravillons) non légers. Selon une variante préférée de l'invention, la totalité des granulats ayant une granulométrie allant de 4 à 20mm sont des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e) ou leurs mélanges. Selon une variante préférée de l'invention, la totalité des granulats ayant une granulométrie allant de 4 à 20mm sont des gravillons d'argile expansée. La proportion de gravillons peut varier de manière préférentielle de 15% à 30%, avantageusement entre 17% à 26% en poids. Pour les schistes cette proportion peut avantageusement aller de 17 % à 21% en poids et peut être choisie de manière préférentielle aux environs de 19% en poids. Pour les argiles cette proportion peut avantageusement aller de 22 à 28 % en poids, et peut être choisie de manière préférentielle aux environs de 25% en poids.
La masse volumique réelle des gravillons peut aller de 0,5 à 1,5. Pour des gravillons d'argile expansée, cette valeur est préférablement choisie dans la gamme allant de 0,9 à 1,4 et plus particulièrement la gamme allant de 0,9 à 1,1. Pour des gravillons en schistes expansés cette valeur est préférablement choisie dans la gamme de valeur allant de 1,1 à 1,5 et plus particulièrement la gamme allant de 1,2 à 1,4. Selon une variante, la masse volumique réelle des gravillons peut aller de 0,8 à 1,5. Pour des gravillons d'argile expansée, cette valeur est préférablement choisie dans la gamme allant de 1,1 à 1,30 et plus particulièrement la gamme allant de 1,28 à 1,29. Pour des gravillons en schistes expansés cette valeur est préférablement choisie dans la gamme de valeur allant de 1,2 à 1,4 et plus particulièrement la gamme allant de 1,23 à 1,30. Les gravillons selon l'invention ont préférablement une capacité d'absorption d'eau pouvant varier de 5% à 25% en poids, préférablement de 5% à 20% en poids. Il est préférable de sélectionner des valeurs d'absorption d'eau allant de 6 à 8%, par exemple 7,2%, pour les schistes et de 17 à 19%, par exemple 18%, pour les argiles. Selon une variante, les gravillons selon l'invention ont préférablement une capacité d'absorption d'eau pouvant varier de 5% à 20% en poids, préférablement de 7% à 19% en poids.
De préférence, les gravillons ont une granulométrie allant de 4 à 20 mm, avantageusement de 4 à 10 mm et préférablement de 4 à 8 mm. La proportion d'air en volume dans le mélange est préférablement choisie entre 1% et 16%, avantageusement entre 2% et 8% en volume. Des valeurs particulières de 2.5%, 8%, 9% et 14,3 % ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants. Selon une variante, le volume d'air est compris entre 5% et 20%, de préférence entre 7% et 16%. Selon une autre variante, le volume d'air peut être inférieur à 5%. La proportion de sable (c'est à dire de granulats ayant une granulométrie strictement inférieure à 4mm) est constitué en partie ou en totalité de sable léger tel que du sable de schiste ou d'argile expansé(e) (ou d'un autre matériau léger tel que le verre expansé, laitier expansé, silicate, par exemple vermiculite ou perlite) ou leurs mélanges. Cependant les sables de schistes et d'argile expansé(e)s ont donné les résultats les plus satisfaisants. Il est préféré que la totalité du sable soit du sable de schiste ou d'argile expansé(e) ou leurs mélanges. De préférence, la totalité du sable est du sable d'argile expansée.
La proportion de sable léger peut varier de manière préférentielle de 15% à 40% en poids. Pour les schistes cette proportion peut avantageusement aller de 32% à 38% en poids. Pour les argiles cette proportion peut avantageusement aller de 18 à 22% en poids.
La masse volumique réelle de ces sables légers peut aller de 1 à 2. Pour des sables d'argile expansée, cette valeur est préférablement choisie dans la gamme allant de 1 à 1,4 et plus particulièrement la gamme allant de 1,1 à 1,2. Pour des sables de schistes expansés cette valeur est préférablement choisie dans la gamme de valeur allant de 1,5 à 2 et plus particulièrement dans la gamme allant de 1,7 à 1,95.
Selon une variante, pour des sables de schistes expansés cette valeur est préférablement choisie dans la gamme de valeur allant de 1,7 à 2 et plus particulièrement dans la gamme allant de 1,85 à 1,95. Le sable léger utilisé a préférablement une capacité d'absorption d'eau pouvant varier de 3% à 40% en poids. Il est préférable de sélectionner des valeurs d'absorption d'eau allant de 4 à 10 %, et plus particulièrement des valeurs allant de 4 à 8%, pour les schistes et de 15% à 30%, et plus particulièrement de 15 à 25 % pour les argiles. Selon une variante, il est préférable de sélectionner des valeurs d'absorption d'eau allant de 20% à 30%, et plus particulièrement de 25 à 30 % pour les argiles. Selon une variante, un mode de réalisation de l'invention est un béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau et des granulats (sable et/ou gravillons), ce béton étant caractérisé en ce qu'il comprend : - de 15 à 30% en poids de gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 15 à 40% en poids de sable léger, et en ce qu'il comprend un volume d'air allant de 5 à 20% en volume. Les proportions massiques décrites précédemment peuvent être exprimées de manière équivalente en proportions volumiques. Selon une variante, un mode de réalisation de l'invention est un béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau et des granulats (sable et/ou gravillons), ce béton étant caractérisé en ce qu'il comprend : - de 40 à 75 % en volume d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air. De préférence, le rapport volumique sables/gravillons varie de 3/7 à 7/3.
Pour obtenir et contrôler la proportion d'air désirée il est possible d'ajouter à la composition un ou plusieurs adjuvants entraîneurs d'air. Ces adjuvants sont d'usage courant dans le domaine des bétons et peuvent être par exemple choisis dans le groupe des tensioactifs ioniques ou non ioniques, par exemple les oléates, les sulfonates et les carboxylates.
Le béton selon l'invention comprend un liant hydraulique. De préférence, le béton selon l'invention comprend de 20 à 40 %, avantageusement de 20 à 30 %, plus particulièrement de 23 à 28 % en poids d'un liant hydraulique. De manière équivalente, le béton selon l'invention comprend de 10 à 20 % en volume d'un liant hydraulique.
Le liant hydraulique selon l'invention comprend du ciment et éventuellement des additions. Selon une variante, le liant hydraulique selon l'invention comprend de 10 à 70 % en poids d'additions. Le ciment selon l'invention est de préférence tel que défini par la norme Européenne EN197.1. Aussi, le ciment selon l'invention peut être de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V. De préférence, le ciment selon l'invention est de type CEM III ou de types CEM I, CEM II, CEM IV ou CEM V avec additions. Les additions selon l'invention peuvent notamment être un filler, calcaire ou autre, un laitier ou des cendres volantes. Un filler (ou fines) est un granulat fin, de 0 à 125 pm environ.
De préférence, les additions selon l'invention peuvent être des laitiers ou des cendres volantes. Avantageusement, les additions selon l'invention sont des laitiers. Lorsque les additions sont des laitiers, ils sont définis par la norme NFP 18-506. La demanderesse a découvert que l'utilisation d'un ciment de type CEM III ou de types CEM I, CEM II, CEM IV ou CEM V avec des additions de type laitier et/ou cendres volantes permet d'obtenir, de manière surprenante, un béton léger structurel comprenant moins de 5% en volume d'air, tout en conservant une conductivité thermique inférieure à 0,65 W/m.K à 23°C et 50% d'humidité relative (HR). De préférence, l'utilisation d'un ciment de type CEM III ou de types CEM I, CEM II, CEM IV ou CEM V avec des additions de type laitier et/ou cendres volantes permet de ne pas ajouter d'air lors de la préparation d'un béton léger structurel selon l'invention, tout en conservant une conductivité thermique inférieure à 0,65 W/m.K à 23°C et 50% d'HR (humidité relative). On appelle conductivité thermique selon l'invention la conductivité thermique à 5 23°C et 50% d'HR, déterminée selon le protocole suivant : - mesure de la conductivité thermique à sec selon la méthode de la plaque gardée (norme ISO 8302), après séchage complet de l'échantillon, puis - conversion de la valeur obtenue pour correspondre à des conditions d'humidité relative de 50% en appliquant un coefficient de 0,83, 10 conformément à la norme NF EN ISO 10456 paragraphe 7.3. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la proportion d'eau efficace dans le béton structurel léger est très réduite. Ainsi, si la proportion d'eau totale peut, par exemple, varier entre 10 et 20 % en poids (préférablement entre 12 et 20 % en poids), il est préféré que l'eau efficace de la composition varie, quant à elle, de 6 à 15 11% en poids, préférablement de 7 à 9,5 % en poids. Des adjuvants peuvent être ajoutés pour modifier la vitesse de prise ou pour modifier ou contrôler certaines propriétés physico-chimiques de la composition. On peut, par exemple, augmenter la fluidité du béton pour faciliter sa mise en oeuvre en utilisant des plastifiants ou le rendre hydrofuge par l'adjonction d'un liquide hydrofuge 20 ou d'une résine polymère. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un adjuvant superplastifiant de la famille des polycarboxylates polyoxyde (PCP). D'autres adjuvants superplastifiants qui peuvent être utilisés pour la mise en pratique de l'invention sont, par exemple, les polynaphtalènes sulfonates, les lignosulfonates, les 25 phosphonates, le carboxylates, les résines mélamines. Selon un mode de réalisation préféré, le béton léger structurel possède une conductivité thermique à 23°C et 50% d'HR inférieure à 0,65 W/m.K, préférablement inférieure à 0,60 W/m.K, et encore plus préférablement inférieure à 0,55 W/m.K. Avantageusement le béton selon l'invention présente une conductivité thermique 30 à 23°C et 50% d'HR inférieure à 0,60 W/m.K pour des bétons appartenant à une classe de résistance LC 25/28 (c'est-à-dire ayant une résistance caractéristique à la compression à 28 jours sur cylindre d'au moins 25MPa, déterminée selon la norme EN 206). Selon un mode de réalisation préféré la résistance caractéristique à la compression est d'au moins 28MPa, plus particulièrement d'au moins 35MPa et encore plus préférablement d'au moins 45MPa. L'invention porte également sur un procédé de préparation d'un béton léger structurel, cette méthode comprenant le mélange d'un liant hydraulique, d'eau et de granulats (gravillons et/ou sable léger), ledit béton étant caractérisé en ce que ce mélange comprend : - de 20 à 70 % en poids d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air. Selon une variante, l'invention porte également sur un procédé de préparation d'un béton léger structurel, cette méthode comprenant le mélange d'un liant hydraulique, d'eau et de granulats (gravillons et/ou sable léger), ledit béton étant caractérisé en ce que ce mélange comprend de 15 à 30 % en poids de gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, 15 à 40% en poids de sable léger, et en ce qu'il comprend en outre un volume d'air compris entre 5 et 20% en volume. Selon un autre mode réalisation, l'invention porte sur l'utilisation d'un béton léger structurel tel que décrit ci-dessus comme matériau de construction.
Exemples de modes de réalisation préférés
Le béton léger structurel selon l'invention est exemplifié par les modes de réalisations préférentiels décrits ci-dessous.
Exemples 1 et 2 : qranulats de schiste expansé Exemple 1 Composants masses et volumes % en poids rapportés au m3 de matériau frais Ciment portland Artificiel 373 kg 24,5% en poids30 Composants masses et volumes % en poids rapportés au m3 de matériau frais Eau totale 188 1 12,5% ...(dont eau efficace) 103 / 7,5%) Air 143 I soit 14.3% en volume Sable de schiste expansé 539 kg 35.5% Gravillons de schiste expansé 408 kg 27% Superplastifiant 6 I 0.4% Entraîneur d'air 3 I 0.2% Le ciment utilisé est du ciment de Portland artificiel de masse volumique de 3,15. Ce ciment est de la classe CEM 152,5 (Standard EN197-1) provenant de l'usine du Havre.
Le sable de schiste expansé possède une masse volumique réelle à l'état sec de 1,92 et une absorption d'eau de 4,5% en poids. Les gravillons de schiste expansé ont une granulométrie allant de 4 à 10 mm, une masse volumique réelle de 1,29 et une absorption d'eau de 7,2% en poids. Ils proviennent de la société GEM (Mayenne, France).
L'adjuvant superplastifiant est de la famille des polycarboxylates polyoxyde (PCP), il s'agit du GLENIUM 27 de la société BASF et l'entraîneur d'air choisi est un sulfonate : le Microair 104 de la société BASF. Le filler calcaire présente une masse volumique de 2,6 et une distribution granulométrique comprise entre 0 et 100 pm (diamètre médian 8 pm), et est disponible sous le nom de BETOCARB HP-EN (anciennement appelé BETOCARB P2 d'Entrains) par la société OMYA. Le procédé de fabrication est celui de bétons légers standards et peut être modifié et/ou ajusté si désiré. Le procédé utilisé dans ces exemples est le même pour les exemples 1 à 3. Dans ces exemples les ingrédients sont introduits dans un malaxeur standard de 20 marque ZYKLOS.
Une étape préliminaire de pré-mouillage des granulats est effectuée pendant laquelle les granulats sont malaxés deux minutes avec l'eau de pré-mouillage puis sont laissés en repos pour une certaine période de temps (par exemple 24 heures). Puis les étapes suivantes sont effectuées : - Mélange des granulats pendant 1 minute Arrêt du malaxage pendant 4 minutes - Introduction en 30 secondes des liants (ciment et filler) dans le malaxeur Reprise du malaxage pendant 1 minute - Introduction en 30 secondes de l'eau de gâchage dans le malaxeur, tout en maintenant le malaxage - Malaxage pendant 1 minute. Les cylindres et les cubes sont confectionnés en trois couches, et le matériau est mis en place au moyen d'une barre de piquage. Après remplissage des moules, les éprouvettes sont conservées à 20 1°C et à 95% HR. Après démoulage à 24 h elles sont placées dans l'eau pour les éprouvettes de densité supérieure à 1 et sur une étagère pour les autres. Les cylindres de compression sont rectifiés avant essai. Les mesures de résistance à la compression sont effectuées sur des cylindres de 11 cm de diamètre et de 22 cm de hauteur. Une estimation de la résistance sur cube de 15 cm de côté est également donnée. Les propriétés du béton ainsi obtenu ont été déterminées en utilisant les normes EN12390-3, EN12350-6, EN206-1, EN1097-6, ISO 3806 et NF EN ISO 10456. Ces propriétés caractéristiques sont les suivantes : Rapport Eefficace/C : 0,36 Densité à l'état frais : 1,48 A l'état sec : 1,39 Résistance en compression à 28 jours sur cylindre : 35 MPa Estimation de la résistance sur cube de 15 cm de côté : 40 MPa Conductivité thermique à 23°C et 50% d'HR : 0,58 W/m.K Exemple 2 : Composants Masses et volumes % en poids rapportés au m3 de matériau frais Masse ciment de Portland 393 kg 25% Masse de filler calcaire 126 kg 8% Eau totale 209 I 13% (...dont Eau efficace) 1521 9,5%) Air 80 I soit 8% en volume Sable de schiste 546 kg 34,5% expansé Gravillons de schiste 298 kg 19% expansé Superplastifiant 5 I 0,3% Entraîneur d'air 1 I 0,05% Le ciment, le superplastifiant, l'entraîneur d'air et le filler calcaire sont les mêmes que ceux décrits à l'exemple 1. Le sable de schiste expansé possède une masse volumique réelle à l'état sec de 1,92, et une absorption d'eau de 4,5% en masse. Les gravillons de schiste expansé ont une granulométrie allant de 4 à 10 mm, une masse volumique réelle de 1,29 et une absorption d'eau de 7,2% en masse. Le sable et les gravillons proviennent de la société GEM (Mayenne, France). Propriétés du béton ainsi obtenu : Rapport Eefficace/C ; 0,40 Densité à l'état frais : 1,58 A l'état sec : 1,41 Résistance mécanique en compression 40 MPa à 28 jours sur cylindre : 45 MPa Estimation de la résistance sur cube de 15 cm de côté : 11 12 Conductivité thermique à 230C et 50% d'HR : 0,61 W/m.K
Exemple 3 : Seconde classe de granulats : argile expansée Composants Masses et volumes % en poids rapportés au m3 de matériau frais Masse de ciment 433 kg 27,5 % Portland Masse de filler calcaire 150 kg 9,5 0/0 Eau totale 275 1 17,5 % (...dont Eau efficace) 119 / 7,5%) Air 90 I soit 9% en volume Sable d'argile expansée 307 kg 19,5 % Gravillons d'argile 394 kg 25 % expansée Superplastifiant 4 I kg 0,25% Entraîneur d'air 0,8 I kg 0,05% Le ciment de Portland, le filler, le superplastifiant et l'entraîneur d'air sont les mêmes que ceux utilisés à l'exemple 1. Le sable d'argile expansée possède une masse volumique réelle à l'état sec de 1,15, et une absorption d'eau de 28% en masse.
Les gravillons d'argile expansée ont une granulométrie allant de 4 à 8 mm, une masse volumique réelle de 1,28 et une absorption d'eau de 18% en masse. Le sable et les gravillons proviennent de la société Argex (Belgique).
Propriétés du béton ainsi obtenu : Rapport Eefticace/C : 0,27 Densité à l'état frais : 1,41 A l'état sec : 1,26 Résistance mécanique en compression à 28 jours sur cylindre : 29 MPa Estimation de la résistance sur cube de 15 cm de côté : 33 MPa Conductivité thermique à 23°C et 50% d'HR : 0,52 W/m.K Les formulations de bétons légers structurels selon l'invention allient une forte résistance à la compression à une conductivité thermique diminuée par rapport à celles des bétons habituellement disponibles dans le domaine. De plus ces formulations sont simples et aisées à mettre en pratique. Enfin les matériaux utilisés sont d'un coût relativement faible et facilement disponibles. Ceci rend ces formulations particulièrement utiles dans l'industrie.
Exemple 4 : Seconde classe de granulats : argile expansée ù impact de la nature des additions utilisées La substitution volumique du filler calcaire évoquée précédemment par de la cendre volante ou du laitier de hauts fourneaux permet de diminuer considérablement la conductivité thermique sans pénaliser les résistances mécaniques. L'exemple avec le laitier montre qu'avec ce type d'addition, il est possible de formuler un béton sans air entraîné. Composants Masses et volumes rapportés au m3 de matériau frais Type d'addition Filler calcaire Cendres volantes Laitier Masse de ciment 408 kg 408 kg 408 kg Portland Masse de filler calcaire 172 kg Masse de cendres 152 kg volantes Masse de laitier 195 kg Eau totale 266 I 266 I 266 I (...dont Eau efficace) 133 / 133 / 133 / Air 25 I soit 2,5% en 25 I soit 2,5% en 25 I soit 2,5% en volume volume volume Sable d'argile 306 kg 306 kg 306 kg expansée Gravillons d'argile 344 kg 344 kg 344 kg Composants Masses et volumes rapportés au m3 de matériau frais expansée Superplastifiant 4,06 kg 3,92 kg 4,22 kg Plastifiant 1,33 kg 1,29 kg 1,39 kg Le ciment de Portland, le filler calcaire, le superplastifiant sont les mêmes que ceux présentés à l'exemple 1. Le sable et les gravillons d'argiles expansés sont identiques à ceux présentés dans l'exemple 3. L'adjuvant plastifiant est de la famille des lignosulfonates, il s'agit du POZZOLITH 391 N de la société BASF. La cendre volante utilisée est une cendre de type V (EN 197-1) distribuée par la société Surchistes et provient de la centrale thermique de Carling. La densité de cette cendre est de 2,36, la surface spécifique Blaine est de 3520 cm2/g, Le laitier utilisé dans cet exemple est le laitier produit par la Société Mittal-Arcelor à Fos Sur Mer. La densité de ce laitier est de 2,95, la surface spécifique Blaine est de 3258 cm2/g, Propriétés des bétons ainsi obtenus : Type d'addition Filler calcaire Cendres Laitier volantes Densité à l'état frais : 1,65 1,63 1,67 A l'état sec : 1,47 1,46 1,48 Résistance mécanique en 41,8 44 40,8 compression à 28 jours sur cylindre : Estimation de la résistance sur 46,8 49,2 45,7 cube de 15 cm de côté : Conductivité thermique à 23°C et 0,697 0,635 0,598 50%d'HR: L'utilisation de laitier ou de cendres volantes à la place du filler calcaire permet de diminuer le conductivité thermique pour des résistances mécaniques équivalentes. De plus, pour une quantité d'air aussi faible que 2,5% en volume, les formulations comprenant du laitier ou des cendres volantes permettent d'obtenir une coefficient de conductivité thermique inférieure à 0,65, alors que la formulation comprenant le filler calcaire ne le permet pas. L'utilisation de laitier ou de cendres volantes à la place du filler calcaire permet donc de diminuer la quantité d'air tout en maintenant un coefficient de conductivité thermique faible. L'association du ciment Portland avec les additions à base de laitier ou de cendres peut être remplacée par des ciments composés aux laitiers et/ou aux cendres volantes de type CEM II/A, CEM II/B, CEM III/A, CEM III/B, CEM III/C, CEM V/A ou CEM V/B. Il est bien entendu que toute caractéristique décrite en rapport avec n'importe quel mode de réalisation peut être utilisée seule, ou en combinaison avec d'autres caractéristiques décrites, et peut aussi être utilisée en combinaison avec une ou plusieurs caractéristiques de n'importe quel autre des modes de réalisation, ou n'importe quelle combinaison de n'importe quel autre des modes de réalisation.
Claims (3)
- REVENDICATIONS1. Béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau, et des granulats (sable et/ou gravillons), ce béton étant caractérisé en ce qu'il comprend : - de 20 à 70 % en poids d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air.
- 2. Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : de 10 à 30 % en poids desdits gravillons, et de 10 à 40% en poids dudit sable léger.
- 3. Béton léger structurel comprenant un liant hydraulique, de l'eau, du sable et/ou des gravillons, ce béton étant caractérisé en ce qu'il comprend : - de 40 à 75 % en volume d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air. 6. Béton selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un 25 rapport volumique sable/gravillons variant de 3/7 à 7/3. 7. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la totalité des gravillons sont des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e) ou leurs mélanges. 8. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la totalité du sable utilisé est du sable de schiste ou d'argile expansé(e) ou leurs mélanges. 20 30 L7. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la proportion d'air en volume dans le mélange est choisie entre 1% et 16 %, de préférence entre 2% à 8% en volume. 8. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce le liant hydraulique comprend un ciment de type CEM III ou de types CEM I, CEM Il, CEM IV ou CEM V avec des additions de type laitier et/ou cendres volantes. 9. Béton selon la revendication 8, caractérisé en ce que la proportion d'air en volume est inférieure à 5%. 10. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la proportion d'eau efficace dudit béton est de 6 à 1% en poids, de préférence de 7 à 9,5 % en poids. 11. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un superplastifiant tel qu'un polycarboxylate polyoxyde. 12. Procédé de préparation d'un béton léger structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, ce procédé comprenant le mélange d'un liant hydraulique, d'eau et de granulats (gravillons et/ou sable), ledit béton étant caractérisé en ce que ce mélange comprend : de 20 à 70 % en poids d'un mélange de sable léger et/ou de gravillons, lesdits gravillons étant choisis parmi des gravillons de schiste ou d'argile expansé(e), de cendres volantes frittées, de laitier expansé, de pierre ponce, de pouzzolane ou leurs mélanges, et - de 0,5 à 20 % en volume d'air. 13. Utilisation d'un béton léger structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 comme matériau de construction.
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