FR2963000A1 - Element constructif en beton leger isolant - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet des éléments constructifs en béton léger isolant, en particulier des blocs légers en béton, notamment en béton moussé.

Description

ELEMENT CONSTRUCTIF EN BETON LEGER ISOLANT La présente invention a pour objet des éléments constructifs en béton léger isolant, en particulier des blocs légers en béton, notamment en béton moussé. Il existe de nombreux types de matériaux de construction destinés aux gros oeuvres sous forme de blocs à maçonner. On peut citer entre autres la terre cuite (par exemple la brique creuse ou alvéolée du type MonomurTM), les matériaux cimentaires (par exemple les blocs béton ou les parpaings) ou la matière végétale (par exemple le chanvre comme le ChanvriblocTM) Parmi ces blocs, les blocs en béton léger sont très avantageux pour de nombreuses applications en raison de leurs propriétés d'isolation thermique. Le béton léger désigne un béton plus léger que le béton traditionnel à cause des pores ou espaces vides qu'il comprend. Ces pores ou espaces vides sont dus à la présence d'air dans le béton, qui forme des bulles. En effet avec 1 m3 de matière première, on fabrique environ 5 m3 de produit fini, soit un bloc composé de 20 % de matières et 80 % d'air (valable pour un bloc en masse volumique de 400 kg/m3). La difficulté dans la réalisation des blocs en béton léger est d'allier légèreté et résistance mécanique du bloc. Les manières les plus répandues de produire des matériaux légers cimentaires pour réaliser ces blocs sont : a) générer un dégagement gazeux par réaction chimique entre une poudre d'aluminium et un réactif riche en chaux, sable et ciment lors de la prise du béton ; b) produire une mousse aqueuse (en introduisant de l'air dans un mélange d'eau et d'agent moussant) et injecter cette mousse dans la pâte, ou encore c) aérer directement une pâte dans un malaxeur. Or, ces procédés ne sont pas vraiment satisfaisants. Le premier ne permet pas un contrôle suffisant de la densité en raison de la complexité du procédé. Le second implique l'ajout de l'eau de la mousse qui fluidifie naturellement la pâte, mais au détriment des propriétés mécaniques finales. Le troisième ne permet pas d'obtenir une bonne robustesse, ni un contrôle de la taille des bulles. Dans les deux derniers cas, la fluidité la plus faible est obtenue par les moyens connus que sont l'emploi d'agents fluidifiants et/ou réducteur d'eau, et occasionnellement par une optimisation granulaire du mélange des poudres. Or, l'utilisation d'agents fluidifiants (tels que les superplastifiants) conduit bien à une amélioration de la fluidité, mais celle-ci est associée à une forte ségrégation des particules, ainsi qu'à une tendance accentuée à la génération de grumeaux qui pénalise la résistance mécanique.
Afin de répondre aux exigences des industriels, il est devenu nécessaire de trouver un autre moyen pour réaliser des blocs légers en béton.
Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de simplifier les procédés de fabrication de ces blocs et également de la capacité de produire des pâtes cimentaires fluides, à très fluides présentant un rapport Eau/Ciment et Eau/Solide faibles, tout en conservant des propriétés thermiques et mécaniques élevées au matériau final. De manière très inattendue, les inventeurs ont mis en évidence que l'utilisation conjointe d'un accélérateur et d'un agent moussant procure, par effet synergique, un gain très important de fluidité à la pâte cimentaire avant moussage, sans pénaliser aucune autre propriété.
Dans ce but, la présente invention propose un adjuvant pour liant hydraulique comprenant au moins - un alkylsulfonate et/ou un alkyléthersulfonate et/ou un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou un alphaoléfinesulfonate et/ou un alkylbenzènesulfonate et/ou un alkylsulfate et/ou un alkyléthersulfate et/ou un hydroxyalkylethersulfate et/ou un alphaoléfinesulfate et/ou un alkylbenzènesulfate; et - un sel de calcium soluble dans l'eau. L'invention propose également un liant hydraulique comprenant l'adjuvant ci-dessus. L'invention propose aussi un liant hydraulique comprenant en pourcentage en masse par rapport à la masse de ciment de 20 à 99,98 % de ciment Portland et / ou de ciment d'aluminate de calcium et / ou de ciment magnésien et / ou de ciment de sulfo aluminate de calcium ; - de 0 à 80 % de particules minérales de tailles comprise de 0,1 µm à 300 µm; - de 0,01 à 5 % d'un alkylsulfonate et/ou d'un alkyléthersulfonate et/ou d'un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou d'un alphaoléfinesulfonate et/ou d'un alkylbenzènesulfonate et/ou d'un alkylsulfate et/ou d'un alkyléthersulfate et/ou d'un hydroxyalkylethersulfate et/ou d'un alphaoléfinesulfate et/ou d'un alkylbenzènesulfate; et - de 0,01 à 5 % d'un sel de calcium soluble dans l'eau.
L'invention a également pour objet une composition hydraulique comprenant au moins le liant hydraulique ci-dessus. L'invention a aussi pour objet un béton léger comprenant la composition hydraulique ci-dessus. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de la composition hydraulique décrite ci-dessus comprenant une étape de mise en contact entre au moins l'adjuvant décrit ci-dessus, de l'eau et un liant hydraulique.
L'invention a également pour objet un élément pour le domaine de la construction réalisé en utilisant le liant hydraulique ou la composition hydraulique ou le béton léger décrit ci-dessus. Enfin l'invention a pour objet l'utilisation d'un liant hydraulique ou d'une composition hydraulique ou d'un béton léger décrit ci-dessus pour la fabrication d'éléments pour le domaine de la construction. L'invention offre au moins un des avantages déterminants décrit ci-après. Avantageusement, l'invention offre en particulier de pouvoir réaliser des blocs légers de masse volumique apparente comprise entre 100 et 800 kg /m3.
L'invention offre comme autre avantage que les blocs léger selon l'invention possèdent d'excellentes propriétés thermiques, acoustiques et / ou mécaniques. Un autre avantage de la présente invention est que l'adjuvant selon l'invention permet de réaliser des compositions hydrauliques, tels que pâtes cimentaires, présentant un niveau d'eau très bas par rapport à la même pâte sans adjuvants.
De plus, grâce aux compositions hydrauliques selon l'invention, la prise n'est pas significativement affectée, et l'accélérateur continue à jouer son rôle. Et encore, avantageusement, les blocs légers selon l'invention permettent de supprimer ou de diminuer considérablement les ponts thermiques au niveau des nez de dalle, des murs de refend, des chaînages, des linteaux etc. Par exemple, il peut être envisagé de supprimer les isolants intérieurs ou extérieurs. Enfin, la fabrication des blocs légers selon l'invention permet d'utiliser un procédé de moulage à froid, suivi d'un séchage, par exemple à l'air libre, ce qui permet de réduire considérablement l'énergie nécessaire à leurs réalisations et ainsi réduire les émissions de 002 associées.
De plus, avantageusement, l'adjuvant selon l'invention permet de réduire la viscosité de la composition hydraulique. Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans au moins l'une des industries, telles que l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers) et l'industrie cimentière, dans les marchés de la construction (bâtiment, génie civil, routes ou préfabrication en usine ou sur chantier), ou les centrales de béton prêt à l'emploi. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratifs et non limitatifs qui vont suivre.
Par l'expression « liant hydraulique », on entend selon la présente invention tout composé ayant la propriété de s'hydrater en présence d'eau et dont l'hydratation permet d'obtenir un solide ayant des caractéristiques mécaniques. Le liant hydraulique selon l'invention peut en particulier être un ciment. De préférence, le liant hydraulique selon l'invention est un ciment Portland conformément à la norme EN 197-1 et / ou un ciment alumineux. Par l'expression « composition hydraulique », on entend selon la présente invention un mélange d'au moins un liant hydraulique, avec de l'eau, éventuellement des granulats, éventuellement des adjuvants conformément à la norme EN 934-2, et éventuellement des additions. L'expression « composition hydraulique », selon l'invention désigne indistinctement une composition à l'état frais ou durci. La composition hydraulique selon l'invention peut être un coulis de ciment, un mortier ou un béton. Préférentiellement, la composition hydraulique selon l'invention est un coulis de ciment ou un mortier. Plus préférentiellement, la composition hydraulique selon l'invention est un coulis de ciment. Une composition hydraulique peut être par exemple un béton comme le béton hautes performances (BHP), le béton ultra hautes performances (BUHP), le béton autoplaçant, le béton autonivelant, le béton autocompactant, le béton fibré, le béton prêt à l'emploi, le béton de chantier, le béton léger, le béton préfabriqué, le béton calandré ou le béton coloré. On entend par « béton prêt à l'emploi » selon l'invention un béton présentant un temps ouvert d'ouvrabilité suffisant pour permettre le transport du béton jusqu'au chantier où il sera coulé. Le terme « béton » selon l'invention comprend les mortiers, dans ce cas précis le béton comprend un mélange d'au moins un liant hydraulique, de sable, d'eau et éventuellement d'adjuvants et éventuellement d'additions minérales. Le terme « béton » selon l'invention désigne indistinctement le béton frais ou le béton durci. Par le terme « addition», on entend selon la présente invention les laitiers, les fumées de silice, les cendres volantes, ou les fillers calcaire ou siliceux.
Par le terme « prise », on entend selon la présente invention le passage à l'état solide du liant hydraulique par réaction d'hydratation. La prise est généralement suivie par la période de durcissement. Par le terme « durcissement », on entend selon la présente invention l'acquisition des résistances mécaniques d'un liant hydraulique. Le durcissement a généralement lieu après la fin de la prise. Par l'expression « éléments pour le domaine de la construction », on entend selon la présente invention tout élément d'une construction comme par exemple un sol, une chape, une fondation, un soubassement, un mur, une cloison, une contre-cloison, un plafond, une poutre, un plan de travail, un pilier, un parpaing, un bloc en béton léger, un poteau, une corniche, un moule, un revêtement, un enduit, un élément isolant (acoustique et/ou thermique).
Adjuvant Tout d'abord l'invention a pour objet un adjuvant pour liant hydraulique comprenant au moins - un alkylsulfonate et/ou un alkyléthersulfonate et/ou un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou un alphaoléfinesulfonate et/ou un alkylbenzènesulfonate et/ou un alkylsulfate et/ou un alkyléthersulfate et/ou un hydroxyalkylethersulfate et/ou un alphaoléfinesulfate et/ou un alkylbenzènesulfate; et - un sel de calcium soluble dans l'eau.
De préférence, l'adjuvant selon l'invention comprend un alkylsulfate ou un alkyléthersulfate de chaîne carbonée linéaire ou ramifié de formule CnH2n+,-(OCH2CH2)m-OSO3M dans lequel n est compris entre 8 et 14 et m est compris entre 0 et 9, M étant un cation alcalin ou alcalinoterreux. De préférence, l'adjuvant selon l'invention comprend un alkyléthersulfate linéaire ou ramifié de formule CnH2n+,-(OCH2CH2)m-OSO3M dans lequel n est compris entre 9 et 11 et m est compris entre 1 et 6. Selon une variante de l'invention, l'adjuvant selon l'invention comprend un mélange d'alkyléthersulfate et d'alkylsulfate. De préférence, le sel de calcium soluble dans l'eau de l'adjuvant selon l'invention est choisi parmi le chlorure de calcium, le nitrite de calcium et le nitrate de calcium. Le sel de calcium soluble dans l'eau peut se présenter sous forme de poudre ou de liquide, anhydre ou hydraté. De préférence, l'adjuvant selon l'invention comprend en outre un agent stabilisateur de mousse, comme par exemple une bétaïne, un oxyde d'amine, ou un amide gras. De préférence, l'adjuvant selon l'invention comprend en outre un agent réducteur d'eau, de préférence un superplastifiant, comme par exemple un superplastifiant du type PCP sans agent anti-mousse. On entend entre autre par le terme « PCP » ou « polycarboxylate polyoxyde » selon la présente invention un copolymère des acides acryliques ou méthacryliques, et de leurs esters de poly(oxyde d'éthylène) (POE). D'autre part, l'adjuvant selon l'invention utilisé selon l'invention peut présenter un degré de pureté variable.
Selon une variante de l'invention, l'adjuvant ne comprend pas d'agent anti- mousse, ou tout agent ayant la propriété de déstabiliser une émulsion air dans un liquide.
Liant hydraulique L'invention a également pour objet, un liant hydraulique comprenant l'adjuvant selon l'invention. Le liant hydraulique selon l'invention peut comprendre en outre en pourcentage en masse par rapport à la masse de ciment - de 20 à 99,98 % de ciment Portland et / ou de ciment d'aluminate de calcium et / ou de ciment magnésien et / ou de ciment de sulfo aluminate de calcium ; - de 0 à 80 % de particules minérales de tailles comprise de 0,1 µm à 300 µm; - de 0,01 à 5 % d'un alkylsulfonate et/ou d'un alkyléthersulfonate et/ou d'un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou d'un alphaoléfinesulfonate et/ou d'un alkylbenzènesulfonate et/ou d'un alkylsulfate et/ou d'un alkyléthersulfate et/ou d'un hydroxyalkylethersulfate et/ou d'un alphaoléfinesulfate et/ou d'un alkylbenzènesulfate; et - de 0,01 à 5 % d'un sel de calcium soluble dans l'eau.
De préférence, le liant hydraulique selon l'invention peut comprendre en outre en pourcentage en masse par rapport à la masse de ciment - de 30 à 60 % de ciment Portland et I ou de ciment d'aluminate de calcium et / ou de ciment magnésien et / ou de ciment de sulfo aluminate de calcium ; - de 40 à 70 % de particules minérales de tailles comprise de 0,1 µm à 300 µm; - de 0,1 à 1 % d'un alkylsulfonate et/ou d'un alkyléthersulfonate et/ou d'un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou d'un alphaoléfinesulfonate et/ou d'un alkylbenzènesulfonate et/ou d'un alkylsulfate et/ou d'un alkyléthersulfate et/ou d'un hydroxyalkylethersulfate et/ou d'un alphaoléfinesulfate et/ou d'un alkylbenzènesulfate; et - de 0,1 à 2 % d'un sel de calcium soluble dans l'eau. De préférence, le liant hydraulique, comprend des particules minérales. Les particules minérales préférées sont le carbonate de calcium, les billes de verres, les particules de verre expansé, les fumées de silice, les laitiers, les cendres volantes, les pouzzolanes ou les fillers calcaire ou siliceux.
De préférence, le liant hydraulique comprend des particules minérales de taille comprise de 1µm à 80 µm. Selon une variante de l'invention, le liant hydraulique peut comprendre des billes de polymère tel que des billes de polystyrène, des billes ExpancellTM, des microsphères ou cenosphères d'alumino-silicate tel que les fillites, les cendres volantes classifiées ou non, des céramiques, des poudres légères, ou encore du sable.
Le ciment Portland convenant tout particulièrement selon l'invention est celui décrit conformément à la norme EN 197-1. Les ciments du type aluminate de calcium comme par exemple ceux à base de silicates de calcium, les ciments fondus ou les ciments alumineux, conviennent également selon l'invention ainsi que les ciments conformes à la norme NF EN 14647. Le ciment de sulfo aluminate de calcium convenant tout particulièrement selon l'invention est celui décrit dans la demande de brevet WO 2006/018569. De préférence, le liant hydraulique, comprend en outre du sulfate de calcium, hydraté, semihydraté ou anhydre.
De préférence, le liant hydraulique, comprend en outre de la chaux.
Composition L'invention a également pour objet une composition hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique selon l'invention.
De préférence, la composition hydraulique selon l'invention est un coulis de ciment, un mortier ou un béton. Selon une variante de l'invention, la composition hydraulique peut comprendre des billes de polymère tel que des billes de polystyrène, des billes ExpancellTM, des microsphères ou cenosphères d'alumino-silicate tel que les fillites, les cendres volantes classifiées ou non, des céramiques, des poudres légères, des poudres d'aluminium on encore du sable. Selon une autre variante de l'invention, la composition hydraulique peut comprendre des granulats légers, le plus souvent artificiels et fabriqués à partir de matières minérales, qui sont notamment 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) ou des pierres ponces. L'invention a également pour objet, un procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en contact entre au moins un adjuvant selon l'invention, de l'eau et un liant hydraulique. De préférence, cette étape de mise en contact est réalisée selon l'une des manières suivantes : - l'adjuvant selon l'invention est ajouté en même temps que et/ou dans l'eau ; - l'adjuvant selon l'invention est ajouté directement à au moins l'un des composants de la composition hydraulique selon l'invention avant ajout de l'eau; - l'adjuvant selon l'invention est ajouté au cours du gâchage. De préférence, les composants de la composition hydraulique auxquels l'adjuvant selon l'invention peut être ajouté sont des granulats, des fibres, un liant hydraulique, du laitier, des fumées de silice, des cendres volantes, des fillers calcaires ou siliceux, des pouzzolanes, des adjuvants, l'eau de gâchage, l'eau de pré-mouillage etc. Avantageusement, quand l'adjuvant selon l'invention est ajouté au cours du gâchage, il peut être ajouté au début, au milieu ou à la fin dudit gâchage. Il peut même être envisagé d'ajouter l'adjuvant selon l'invention en dernier, juste avant l'arrêt du malaxeur dans lequel les composants sont mélangés.
Avantageusement, l'adjuvant selon l'invention peut être ajouté en continu dans la composition hydraulique, même après la fin de l'opération de gâchage. Béton léqer L'invention a également pour objet un béton léger comprenant la composition hydraulique selon l'invention.
Le béton léger selon l'invention peut comprendre de 30 à 90% d'air en volume, de préférence de 60 à 80%. Cet air peut se présenter sous forme de micro-cellules d'air et conférer au béton léger une structure alvéolaire lui conférant des propriétés d'isolant thermique (« isolation répartie »). Emprisonné de façon homogène dans la masse du matériau, l'air peut assumer son rôle d'isolant.
Le béton léger selon l'invention peut se présenter en blocs, dans ce cas il s'agit d'un bloc. Le béton léger selon l'invention peut permettre de réaliser des blocs, notamment des blocs destinés aux gros oeuvres mais également aux seconds oeuvres. Ces blocs peuvent se présenter sous diverses formes comme par exemple sous forme de briques, de briques alvéolaires, de taille et épaisseur variable. Ces blocs ont pour avantage de présenter une grande maniabilité, et notamment de pouvoir être découpé avec une scie à main. On peut également poncer la surface du bloc si un élément dépasse par exemple, à l'aide d'une planche à poncer. Les blocs en béton léger selon l'invention peuvent se présenter généralement sous forme de parallélépipède rectangle de couleur grise, mais d'autres couleurs peuvent être envisagées. Une gamme complète constituée de blocs, linteaux, dalles de plancher et de toiture, carreaux pour cloisons peuvent permettre de construire une maison entièrement en béton léger selon l'invention, en adaptant la densité du bloc à sa fonction. La pose du matériau s'avère extrêmement rapide et facile à travailler 3 m2 / heure pour un mur plein grâce à un assemblage réalisé à l'aide d'un mortier-colle (pose dite « à joint mince » qui limite les ponts thermiques). Il est possible d'assembler les blocs à l'aide de mortier traditionnel suivant un mode de pose conventionnel.
L'invention offre comme autre avantage que le béton léger selon l'invention possèdent d'excellentes propriétés thermiques, et notamment une très faible conductivité thermique. La conductivité thermique (encore appelée lambda (2 )) est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert de chaleur par conduction. La conductivité thermique 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-1.K-1). Les bétons classiques ont une conductivité thermique à 23°C et 50 % d'humidité relative entre 1,3 et 2,1. Les bétons légers structuraux traditionnels possèdent des conductivités thermiques généralement supérieures à 0,8 W/m.K à 23°C et 50 % d'humidité relative. Le béton léger selon l'invention présente une conductivité thermique comprise de 0,05 à 0,6 W/m.K, de préférence de 0,05 à 0,4 W/m.K, plus préférentiellement de 0,05 à 0,25 W/m.K, encore plus préférentiellement de 0,05 à 0,15 W/m.K.
L'invention offre comme autre avantage que le béton léger selon l'invention possèdent d'excellentes propriétés acoustiques, et notamment une très faible conductivité phonique. L'invention offre comme autre avantage que le béton léger selon l'invention possèdent d'excellentes propriétés mécaniques, et notamment une très bonne résistance à la compression. Le béton léger selon l'invention présente une résistance à la compression comprise de 1 à 10 MPa, de préférence de 2 à 8 MPa, plus préférentiellement de 2 à 4 MPa, encore plus préférentiellement de 3 MPa. L'invention offre comme autre avantage que le bloc en béton léger selon l'invention présentent une grande légèreté, et notamment une densité très faible. Le bloc en béton léger selon l'invention présente une masse volumique apparente comprise de 100 à 800 kg /m3, de préférence de 300 à 700 kg /m3, plus préférentiellement de 400 à 600 kg /m3, encore plus préférentiellement de 450 à 550 kg /m3. Selon l'utilisation du béton léger selon l'invention, il conviendra d'adapter la densité du béton à son application. Procédé L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un béton léger selon l'invention caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'introduction de gaz dans la composition hydraulique selon l'invention. Le gaz introduit est de préférence de l'air.
L'étape d'introduction de gaz dans la composition hydraulique selon l'invention peut se faire selon différentes manières, et en particulier soit par introduction directede gaz, soit par introduction d'une dispersion d'une phase gazeuse dans un liquide. Selon une première variante du procédé selon l'invention, l'introduction de gaz peut se faire par introduction directe d'air. En particulier le procédé d'injection directe d'air décrit dans la demande WO 2005/080294 convient tout particulièrement. Selon cette première variante, l'air est introduit sous pression dans la composition hydraulique selon l'invention, en particulier la pression est comprise entre 1 et 5 bars. Selon une deuxième variante du procédé selon l'invention, l'introduction de gaz peut se faire par introduction d'une dispersion d'une phase gazeuse dans un liquide, en particulier par introduction d'une mousse air dans eau. La dispersion air dans eau peut être introduite directement dans la composition hydraulique selon l'invention puis mélangé dans un mélangeur statique, en batch ou en continu. A titre d'exemple de réalisation de cette variante, on peut citer le cas où la composition hydraulique selon l'invention, comprenant ou non l'adjuvant selon l'invention, est fabriquée en centrale à béton. La composition hydraulique est déposée dans un camion malaxeur (par exemple camion toupie) puis on ajoute une mousse soit directement dans le camion ou soit directement sur le chantier quand le camion est arrivé. Ensuite le coulis moussé est déversé dans un moule.
L'invention a également pour objet un élément pour le domaine de la construction, caractérisé en ce qu'il est réalisé en utilisant un liant hydraulique selon l'invention ou une composition hydraulique selon l'invention ou un béton léger selon l'invention. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un liant hydraulique selon l'invention ou d'une composition hydraulique selon l'invention ou d'un béton léger selon l'invention pour la fabrication d'éléments pour le domaine de la construction. Selon l'utilisation du béton léger selon l'invention, il conviendra d'adapter la densité du béton léger. Brève description des fiqures : Les figures suivantes illustrent l'invention sans en limiter la portée. La figure 1 représente la relation entre la viscosité et le taux de cisaillement pour différentes pâtes dans lesquelles différents adjuvant spécifiques ont été ajoutés. La figure 2 représente un schéma de la première variante du procédé de fabrication d'un béton léger selon l'invention avec introduction directe d'air. En faisant référence dans un premier temps à la figure 2, le procédé selon l'invention de fabrication d'un béton léger comprend la préparation d'un coulis en batch (1) comprenant du ciment, des particules minérales, des adjuvants, de l'eau, un accélérateur, un agent moussant. Le procédé comprend le moussage en continu (2) avec introduction d'air dans le malaxeur dynamique Mondomix, et enfin le coulage/formage du béton léger (3).
Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée.
EXEMPLES Matériaux : Millifoam C ou Millifoam H : il s'agit d'un agent moussant du type anionique (alkyle éther sulfate de sodium) fourni par la société Hunstman ; Chlorure de calcium : CaCl2 pur de chez Verre Labo Mula; Le ciment Portland est un ciment CEM 152,5 R issu de la cimenterie Lafarge de Port La Nouvelle (Numéro du lot LHY-3830 ou LHY-3867) ; Le ciment sulfoalumineux est celui décrit dans la demande de brevet WO 2006/018569. La charge minérale est du carbonate de calcium fourni par la société OMYA sous le nom Betocarb HP Entrains dont le D50 est de 7,8 µm, le D10 est de 1,7 µm, le D90 est de 93 µm et avec une taille maximum des particules de 200 µm (Numéro de lot ADD-0239) ; Le fluidifiant est un mélange comprenant un polycarboxylate polyoxyde (PCP) fourni par la société Chryso sous le nom Chrysolab EPB 530-017 ; Les cendres volantes proviennent d'Afrique du Sud (Superpozz) et d'Amérique du Nord 20 (Willcounty) Les pouzzolanes proviennent de Grèce (Yali). Eau : eau du robinet ;
Réalisation de compositions hydrauliques selon l'invention: 25 Le ciment, la charge minérale et le sel de calcium sont pesés ensemble sur la balance. Puis l'eau de gâchage et le fluidifiant (Chrysolab) sont pesés séparément. De même le Millifoam est pesé séparément. Toutes les poudres pesées sont disposées dans la cuve du malaxeur (malaxeur RayneriTM MALX-104) et sont mises sous agitation à l'aide de la pâle rotative à mouvement planétaire du malaxeur (17 tours / minute 30 pendant 1 à 2 minutes). L'eau de gâchage comprenant le fluidifiant est ajoutée aux poudres se trouvant dans la cuve du malaxeur (33 tours / minute pendant 1 à 2 minutes selon le volume). Un coulis de ciment est alors obtenu qui est laissé sous agitation pendant 2 minutes supplémentaires dans le malaxeur. Le malaxeur est arrêté. La cuve du malaxeur est raclée puis le Millifoam est versé à la surface du coulis de ciment. Le 35 malaxage est relancé pour incorporer le Millifoam au coulis (vitesse variant de 17 à 25 tours / minute pendant environ 2 minutes). Les coulis de ciment sont obtenus et sont prêts à être moussés. Le tableau 1 ci-dessous présente les compositions chimiques des différents coulis de ciments réalisés selon l'invention.
Tableau 1 : Formulations des coulis 1 2 3 4 5 6 Millifoam H 1,45 2,2 1,42 1,49 1,42 1,41 CaCl2 pur 0,8 0,1 0,78 0,83 0,78 0,79 Ciment CEM 152,5 R 40,13 0 26,63 41,61 26,64 39,29 Ciment sulfoalumineux 0 69,7 0 0 0 0 CaCO3 39,74 0 27,3 0 40,85 0 Chrysolab 0,16 0 0,13 0,16 0,13 0,16 Eau 17,72 26,8 19,64 19,54 19,38 18,45 Retardant (acide citrique) 0 1,3 0 0 0 0 Pouzzolanes 0 0 0 0 10,8 0 Cendres volantes Superpozz 0 0 24,1 36,37 0 0 Cendres volantes Willcounty 0 0 0 0 0 39,9 % en masse par rapport à la masse totale de la formulation
La figure 1 exprime la relation entre la viscosité et le taux de cisaillement pour différents coulis de ciment. On peut observer que la présence d'un fluidifiant (Chrysolab) ne contribue pas seul à une réduction significative de la viscosité. On observe aussi que l'utilisation de chlorure de calcium à faible dose ne procure pas d'avantages significatifs en termes de fluidité et même que l'utilisation de fortes doses conduit à une augmentation de la viscosité. On peut également observer que le Millifoam seul contribue à réduire la viscosité. La combinaison du Millifoam avec le sel de calcium présente un effet combiné où la viscosité est fortement diminuée.
Réalisation de béton léger selon l'invention La réalisation de béton léger selon l'invention se fait en continu. Le coulis de ciment, obtenu précédemment, est versé dans une cuve tampon maintenue sous agitation à l'aide d'un malaxeur Rayneri Turbotest (MEXP-101) comprenant une pâle défloculeuse (la vitesse de la pâle varie de 1000 tours / minutes à 400 tours / minutes en fonction du volume de coulis). Le coulis est pompé grâce à une pompe volumétrique de type Moineau (pompe à vis excentrée SeepexTM MEXP-413) à un débit d'environ 1 L / minute. Le coulis est introduit dans un foisonneur du type MondomixTM MALX-160 auquel est ajouté de l'air comprimé à un débit de 2,75 L / minute. Le débit sera adapté à la densité de mousse souhaitée à la sortie du foisonneur, en général de 1 à 4 L / minute. La vitesse de rotation du foisonneur est de 400 tours / minute, cependant la vitesse de rotation sera adaptée à la densité de mousse souhaitée à la sortie du foisonneur et peut varié de 250 à 1500 tours / minute. A la sortie du foisonneur, un mélangeur statique hélicoïdal est présent (mélangeur IsojetTM). Une mousse est ainsi obtenue, il s'agit d'un béton léger selon l'invention.
Réalisation de blocs en béton léger selon l'invention - Bloc de dimension 10 X 10 x 10 cm (volume 1 L) : Les mousses, obtenues précédemment, sont coulées dans des moules en polystyrène de taille 10 X 10 x 10 cm à température ambiante (20 - 23 °C). Ils sont laissés en attente pendant 12 à 24 heures, les blocs étant recouverts par un film plastique. Puis ils sont démoulés. Des blocs sont ainsi obtenus. - Bloc de dimension 25 X 33 x 50 cm (volume 41,25 L) : Les mousses, obtenues précédemment, sont coulées dans des moules en bois de taille 25 X 33 x 50 cm à température ambiante (20 - 23 °C). Ils sont laissés en attente pendant 12 à 24 heures, les blocs étant recouverts par un film plastique. Puis ils sont démoulés. Des blocs sont ainsi obtenus.
Résistance mécanique
La résistance mécanique a été testée à 7 jours et 28 jours après la réalisation des blocs. Les blocs sont maintenus dans une étuve à 45°C et 10% d'humidité relative pendant 24 heures avant le test. Puis ils sont écrasés par une presse ZwickTM (PRES-018) à une pression de 1000 Newtons / seconde jusqu'à rupture du bloc. Le tableau 2 ci-dessous présente les forces maximums à rupture pour les blocs réalisés à partir de la formulation 1. Tableau 2 : Force maximum à rupture Force maximum à rupture du du bloc à 7 jours bloc à 28 jours Formulation 1 à une densité 2,8 MPa (soit 28 000 2,8 MPa (soit 28 000 Newtons / de 0,5 Newtons / 0,01 m2) 0,01 m2) Formulation 1 à une densité 1,7 MPa (soit 17 000 1,7 MPa (soit 17 000 Newtons / de 0,43 Newtons / 0,01 m2) 0,01 m2)30 conductivité thermique
La conductivité thermique des blocs a été mesurée à l'aide d'un CT mètre (AMPG-218). Une cellule de mesure est disposée, serrée, entre 2 faces planes d'un bloc. La cellule dispose d'une source de chaleur et d'un thermocouple séparés par un élément isolant. La chaleur est transmise de la source vers le thermocouple par le matériau entourant la cellule. L'élévation de température au niveau du thermocouple ainsi que l'énergie transmise par la source de chaleur en fonction du temps permettent de calculer la conductivité thermique du matériau entourant la cellule de mesure.
Le tableau 3 ci-dessous présente les conductivités thermiques pour les blocs réalisés à partir de la formulation 1 à différentes densité.
Tableau 3 : Conductivité thermique du bloc en W.m-'.K_, Formulation 1 à une densité de 0,5 0,225 Formulation 1 à une densité de 0,44 0,207 Formulation 1 à une densité de 0,38 0,177 1415

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1- Adjuvant pour liant hydraulique comprenant au moins - un alkylsulfonate et/ou un alkyléthersulfonate et/ou un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou un alphaoléfinesulfonate et/ou un alkylbenzènesulfonate et/ou un alkylsulfate et/ou un alkyléthersulfate et/ou un hydroxyalkylethersulfate et/ou un alphaoléfinesulfate et/ou un alkylbenzènesulfate; et - un sel de calcium soluble dans l'eau.
  2. 2- Adjuvant selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un alkylsulfate ou un alkyléthersulfate de chaîne carbonée linéaire ou ramifié de formule CnH2n+,-(OCH2CH2)m-OSO3M dans lequel n est compris entre 8 et 14 et m est compris entre 0 et 9, M étant un cation alcalin ou alcalinoterreux.
  3. 3- Adjuvant selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un alkyléthersulfate linéaire ou ramifié de formule CnH2n+,-(OCH2CH2)m-OSO3M dans lequel n est compris entre 9 et 11 et m est compris entre 1 et 6. 20
  4. 4- Adjuvant selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un mélange d'alkyléthersulfate et d'alkylsulfate.
  5. 5- Adjuvant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le sel de calcium soluble dans l'eau est choisi parmi le chlorure de calcium, le nitrite de calcium et le nitrate 25 de calcium.
  6. 6- Liant hydraulique caractérisé en ce qu'il comprend l'adjuvant selon l'une des revendications 1 à 5. 30
  7. 7- Liant hydraulique caractérisé en ce qu'il comprend en pourcentage en masse par rapport à la masse de ciment - de 20 à 99,98 % de ciment Portland et / ou de ciment alumineux et / ou de ciment magnésien et / ou de ciment sulfoalumineux ; - de 0 à 80 % de particules minérales de tailles comprise de 0,1 µm à 300 µm; 35 - de 0,01 à 5 % d'un alkylsulfonate et/ou d'un alkyléthersulfonate et/ou d'un hydroxyalkyléthersulfonate et/ou d'un alphaoléfinesulfonate et/ou d'un15alkylbenzènesulfonate et/ou d'un alkylsulfate et/ou d'un alkyléthersulfate et/ou d'un hydroxyalkylethersulfate et/ou d'un alphaoléfinesulfate et/ou d'un alkylbenzènesulfate; et de 0,01 à 5 % d'un sel de calcium soluble dans l'eau.
  8. 8- Composition hydraulique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un liant hydraulique selon l'une des revendications 6 ou 7.
  9. 9- Béton léger comprenant la composition selon la revendication 8.
  10. 10- Béton léger selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un bloc.
  11. 11- Procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en contact entre au moins un 15 adjuvant selon l'une des revendications 1 à 5, de l'eau et un liant hydraulique.
  12. 12- Procédé de fabrication d'un béton léger selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'introduction de gaz dans la composition hydraulique selon la revendication 8.
  13. 13- Elément pour le domaine de la construction, caractérisé en ce qu'il est réalisé en utilisant un liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 ou une composition hydraulique selon la revendication 8 ou un béton léger selon la revendication 9 ou10.
  14. 14- Utilisation d'un liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 6 à 7 ou d'une composition hydraulique selon la revendication 8 ou d'un béton léger selon la revendication 9 pour la fabrication d'éléments pour le domaine de la construction. 10 20 25
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