FR2995926A1 - Procede de fabrication d’un panneau de construction prefabrique en beton avec isolation thermique et panneau ainsi obtenu - Google Patents

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Abstract

Le panneau de construction préfabriqué en béton avec isolation comporte un panneau de béton armé (1) et un panneau isolant (2) fixé sur le panneau en béton par des chevilles étoiles (5) dont la tige (51) est noyée dans le béton du panneau alors que ce dernier n'est pas encore durci. Préférentiellement, le panneau comporte en plus un revêtement (3) en mortier ou micro-béton fibré, de faible épaisseur, ancré sur le panneau isolant par des nervures formées par insertion dudit mortier ou béton fibré dans des rainures en queue d'aronde (21) du panneau isolant, et une couche de finition (4) constituée d'un matériau composite nanostructuré.

Description

Procédé de fabrication d'un panneau de construction préfabriqué en béton avec isolation thermique et panneau ainsi obtenu La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau de construction préfabriqué en béton avec isolation thermique et un panneau ainsi obtenu.
L'invention se situe dans le domaine de la construction de bâtiments comportant des parois en béton armé avec une couche d'isolation thermique. Il est bien connu par exemple de réaliser une isolation extérieure sur des bâtiments neufs, et surtout en rénovation, cette isolation extérieure étant couramment sous forme de panneaux isolants rigides ou de revêtements semi-rigides fixés sur le mur par différents moyens. Un de ceux-ci est l'utilisation de chevilles spéciales dites «chevilles étoiles», comportant une tige et une tête plate de grande dimension, permettant de maintenir l'isolant par un appui de cette tête sur une surface relativement importante de l'isolant, et donc sans risque que celui-ci soit traversé par la cheville lors de sa mise en place. Ces chevilles assurent donc un bon maintien de l'isolant. Mais la fixation de celles-ci implique de réaliser dans le béton du mur les perçages nécessaires pour pouvoir y insérer les tiges des dites chevilles. Compte tenu du nombre relativement important de chevilles à utiliser pour isoler un bâtiment, maintenir efficacement l'isolant et accessoirement servir aussi au maintien de la couche de revêtement de protection extérieure qui est utilisée pour la finition du mur, cela nécessite donc sur le chantier beaucoup de main d'oeuvre, devant utiliser des perforateurs, et de plus souvent en hauteur. D'autres moyens de fixation de l'isolant sont connus, par exemple des profilés fixés sur les murs et entre lesquels les panneaux ou bandes d'isolant sont insérés. Le revêtement extérieur, bardage ou similaire, peut être fixé sur ces profilés. Il n'en reste pas moins qu'il est nécessaire de fixer ces profilés sur le mur, donc avec des problèmes similaires de main d'oeuvre et de matériel nécessaire, et de plus ces profilés constituent des ponts thermiques entre le mur en béton et le revêtement extérieur. Face à ces problèmes, il a déjà été proposé de réaliser les constructions au moyen de panneaux en béton W préfabriqués isolés, qu'il suffit ensuite d'assembler sur le lieu de la construction. On connaît donc déjà des panneaux de ce type associant un panneau de béton structurel, généralement armé, couche d'isolant. 15 W09221834 décrit la avec un panneau, OU une réalisation de tels panneaux en utilisant des panneaux isolants comportant sur une face des cavités non débouchantes. On dispose ces panneaux dans un moule, à plat avec les cavités aux dessus, et on coule le béton sur les panneaux, le béton remplissant les 20 cavités et assurant ainsi, après durcissement, la liaison de l'isolant avec le béton de la paroi ainsi formée. FR2300859 décrit aussi un panneau associant une plaque d'isolant avec une couche de béton coulée sur ladite plaque, servant de coffrage perdu. La liaison est 25 renforcée par des rainures en queue d'arondes, et par des montants en profilés métalliques qui enserrent l'isolant et sont par ailleurs partiellement noyés dans le béton. FR2562583 propose un procédé de fabrication consistant à couler le béton à plat et y adjoindre la 30 plaque d'isolant sur le béton encore frais. Pour assurer la liaison, il est prévu d'utiliser une plaque isolante rainurée qui est appliquée sur le béton qui n'a pas encore fait prise et, grâce aux rainures remplies de ciment, le panneau isolant fait corps avec son voile 35 support en béton. Il apparaît difficile dans la pratique d'assurer que le béton puisse bien pénétrer dans les rainures, ce qui implique que le béton soit suffisamment liquide pour pouvoir remonter dans celles-ci. Et alors, il apparaît nécessaire d'appliquer une pression importante sur l'isolant tant que le béton n'a pas fait prise, pour éviter que la poussée hydrostatique du béton liquide ne fasse remonter l'isolant. La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé de fabrication d'un panneau de W construction préfabriqué en béton avec isolation thermique. Elle vise aussi à proposer un panneau ainsi obtenu, et comportant de plus un revêtement extérieur particulièrement résistant. 15 Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un panneau de construction préfabriqué en béton avec isolation thermique, comportant un panneau de béton armé et un panneau isolant fixé sur le panneau en béton. 20 Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'on lie le panneau d'isolation thermique avec le panneau de béton par des chevilles de type étoile comportant une tête large, pour fournir une grande surface d'appui sur l'isolant, et une tige d'ancrage 25 comportant des moyens d'ancrage, expansibles ou agencés pour former un ancrage dans le béton, le contact entre la tige d'ancrage et le béton étant réalisé alors que ledit béton n'est pas durci. 30 Selon un premier mode de réalisation, on coule le béton à plat dans un moule et on place le panneau isolant sur le béton n'ayant pas encore fait sa prise, et on met en place les chevilles en insérant la tige dans le béton encore frais, jusqu'à appliquer le panneau isolant contre 35 la surface supérieure du béton coulé, puis en expansant ladite tige si besoin, ou en laissant les moyens d'ancrage se déployer, puis on laisse le béton faire sa prise. Selon un deuxième mode de réalisation, on met en place les chevilles dans le panneau isolant, les tiges dépassant dudit panneau isolant et étant expansés ou les moyens d'ancrages déployés, après avoir traversé le panneau isolant, on place l'isolant à plat dans un moule avec les tiges expansées ou les moyens d'ancrages W déployés orientés vers le dessus, et on coule le béton dans le moule, sur le panneau isolant, le béton frais enrobant les tiges des chevilles. L'invention consiste en quelque sorte à reprendre 15 l'utilisation des chevilles de type étoile classiquement utilisés pour la fixation des isolants sur des murs existants, mais en les plaçant sur une paroi en béton fraîchement coulée à plat et alors que le béton n'est pas encore durci, ou en coulant le béton liquide sur le 20 panneau isolant de manière qu'il enrobe les chevilles expansées ou les moyens d'ancrage de celles-ci déployés, et donc en utilisant ces chevilles alors que le béton n'est pas durci, ce qui évite de devoir forer des trous dans du béton dur. 25 Les chevilles dites couramment «de type étoile» utilisées peuvent être des chevilles à expanser, comportant typiquement une extrémité expansible sous l'effet de l'insertion axiale d'une broche d'expansion, telles que par exemple des chevilles de la société 30 FISCHER, type TermozED, thermofixED, FID-R®, DIPKED, ou des chevilles comportant des moyens d'ancrage direct, telles que par exemple des chevilles de la société FISCHER, type DHKED, DHMED, ou encore des chevilles dites « à frapper », associées à des rondelles ou disques de serrage pour 35 isolant, les références indiquées ci-dessus n'étant données qu'à titre d'exemples nullement limitatifs.
Un avantage commun aux deux modes de réalisation est d'utiliser des chevilles étoiles de type courant, qui sont produites en grandes quantités et dont le prix de revient est en conséquence réduit, et donc sans nécessité de créer des moyens d'ancrages spécifiques. Un avantage particulier du premier mode de réalisation est de pouvoir placer aisément les chevilles alors que le béton n'est pas encore solidifié, et donc W sans avoir besoin d'effectuer des forages dans un béton dur, comme c'est le cas dans l'utilisation classique des chevilles étoiles. Un avantage particulier du deuxième mode de réalisation est pouvoir placer les chevilles étoiles dans 15 l'isolant par simple insertion, puis de créer, par l'expansion ultérieure des tiges des chevilles, des ancrages que le béton coulé enrobe. Préférentiellement, dans le premier mode de 20 réalisation, les chevilles étoiles sont placées sur l'isolant avant de placer l'isolant sur le béton coulé. Ceci permet de faciliter le bon positionnement des chevilles et de préparer l'isolant pour qu'il puisse être mis en place directement sur le béton coulé, comme 25 indiqué ci-après. Encore préférentiellement, les chevilles sont insérées simultanément dans le béton, par exemple en les ayant préalablement fait pénétrer jusqu'en butée dans 30 l'isolant et en les faisant pénétrer dans le béton, simultanément à l'application de l'isolant contre la face supérieure du béton coulé. Les chevilles étant déjà maintenues serrées dans l'isolant par l'élasticité de celui-ci, ou par des moyens d'ancrage prévus à cet effet 35 sur les chevilles, il peut être suffisant d'appliquer l'ensemble de la plaque isolante sur le béton pour faire pénétrer les chevilles dans le béton. Au besoin, la pénétration des chevilles dans le béton peut être facilitée en utilisant une plaque poussoir appuyant simultanément sur les têtes de l'ensemble des chevilles.
De manière similaire, dans le cas des chevilles dont l'expansion est provoquée par insertion axiale d'une broche, les dites broches pourront êtres insérées simultanément également par utilisation d'une plaque poussoir.
Le bon maintien des chevilles dans le béton sera complété en appliquant au béton, après l'insertion des chevilles, une vibration, de manière connue en soi, ce qui garantira un bon enrobage des chevilles par le béton.
Selon une disposition particulière, l'isolant est un panneau rigide rainuré comportant des rainures en queue d'aronde sur sa face opposée à la face en contact avec le béton, et un revêtement est coulé sur le panneau isolant de manière à recouvrir les têtes de chevilles et à pénétrer dans les rainures, assurant ainsi un bon accrochage du revêtement sur l'isolant. Ce revêtement peut être un mortier ou micro-béton fibré, destiné à renforcer la résistance au choc du panneau. De faible épaisseur, ce revêtement permet cependant d'obtenir une surface parfaitement plane et uniforme en rattrapant les irrégularités formées par les têtes des chevilles étoiles. Compte tenu de sa faible épaisseur, ce revêtement en mortier ou micro béton fibré est similaire à un enduit final d'isolation thermique par l'extérieur, avec les mêmes garanties d'accroches, mais réalisé de manière beaucoup plus simple et sans besoin de filets d'armature requis dans les systèmes courants d'isolation par l'extérieur.
Dans le cas du deuxième mode de réalisation, on commencera par couler dans le moule le mortier de revêtement, puis on placera dessus en pression le panneau isolant, pré-équipé des chevilles expansées, en appliquant au mortier, selon besoins, une vibration pour faciliter sa pénétration dans les rainures du panneau isolant. Selon une disposition complémentaire, utilisable pour le premier et le deuxième mode de réalisation, une couche de finition est ensuite appliquée sur le W revêtement. Préférentiellement, cette couche est constituée d'un matériau composite nanostructuré, tel que par exemple le revêtement multicouche connu sous le nom « EPDXY PAN ». 15 Les qualités apportées par ce revêtement sont notamment : une excellente résistance mécanique au choc, une imperméabilité quasi parfaite, une excellente qualité d'adhérence, une bonne résistance à l'abrasion, une bonne résistance au gel, et une bonne résistance aux rayons 20 ultra-violets. L'invention a aussi pour objet un panneau de construction en béton avec isolation thermique préfabriqué selon le procédé défini précédemment, 25 comportant un panneau de béton armé et un panneau isolant fixé sur le panneau en béton par des chevilles étoiles dont la tige est noyée dans le béton du panneau alors que ce dernier n'est pas durci. Préférentiellement, le panneau comporte en plus un 30 revêtement en mortier ou micro-béton fibré, de faible épaisseur, ancré sur le panneau isolant par des nervures formées par insertion dudit mortier ou béton fibré dans des rainures en queue d'aronde du panneau isolant, et une couche de finition constituée d'un matériau composite 35 nanostructuré.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un exemple de panneau et de sa fabrication, conforme à la présente invention.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un panneau conforme à l'invention, - la figure 2 illustre la coulée à plat du panneau W de béton dans un moule, dans le cas du premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue en coupe du panneau isolant équipé des chevilles à expansion, avant expansion de celles-ci, prêt à être placé sur le panneau de béton 15 fraîchement coulé, - la figure 4 est une vue en perspective de l'assemblage des panneaux béton et isolant, avant l'application du revêtement de mortier, - la figure 5 est une vue correspondante en coupe, 20 - la figure 6 est une vue de détail de la fixation de l'isolant par une cheville étoile expansée, - la figure 7 est une vue partielle en coupe du panneau fini. 25 Le panneau en béton isolé représenté figure 1 comporte : - un panneau en béton armé 1, ayant par exemple une épaisseur de 15 cm - un panneau isolant rigide 2, fixé sur le panneau 30 en béton 1 par des chevilles étoiles 5, et comportant des rainures en queue d'aronde 21 sur sa face supérieure 22 opposée à sa face inférieure 23 qui est en contact avec le panneau béton 1 ; - un revêtement de mortier 3, de quelques 35 millimètres d'épaisseur, - une couche de finition 4 mince en « epoxypan ».
Le panneau d'isolant thermique 2 est préférentiellement en polystyrène ou polyuréthane, avec une épaisseur de 8 à 30 cm, en fonction du niveau de performance recherché. Les rainures en queue d'aronde 21 sont disposées parallèlement, de préférence de manière à être orientées sensiblement horizontalement lorsque le panneau sera mis en place dans la construction. Elles ont par exemple une largeur de 1 à 5 cm et une profondeur de W 1 à 15 mm et sont espacées de 5 à 25 cm. Typiquement, les rainures 21 sont formées directement sur la face 22 lors de la fabrication du panneau isolant par extrusion. Comme indiqué précédemment, la fixation du panneau isolant 2 sur le béton est assurée par des chevilles 15 étoiles 5, de type couramment utilisé pour une isolation thermique de bâtiment par l'extérieur. Le revêtement de mortier 3 est un mortier fibré coulé en faible épaisseur, par exemple 5 à 15 mm, sur la face supérieure 22 de l'isolant, puis lissé.
20 Le panneau béton 1 est préfabriqué à plat, avec la face coffrée en fond du moule 10, comme indiqué figure 2, ce qui garantit un bon aspect de surface de la face vue, formée contre le fond du moule le moule.
25 Les chevilles étoiles 5 comportent une tige 51, dont l'extrémité 53 est expansible, une tête 52 large et plate, et une broche d'expansion 54, qui est frappée au marteau après mise en place de la cheville pour réaliser 30 l'expansion de l'extrémité 53 de la tige. Elles sont mises en place sur le panneau isolant, comme illustré aux figures 3 et 4, à raison de 8 unités par m2 environ, en les enfonçant à travers le panneau isolant jusqu'à ce que la tête 52 soit en butée sur la face 22 du panneau. Le 35 panneau isolant 2 est ensuite disposé sur le béton frais en faisant pénétrer les tiges 51 des chevilles dans le béton frais. Les broches 54 sont alors frappées, ou enfoncées en force, pour les expanser, comme illustré figure 5. Une vibration du béton avant et/ou pendant et/ou après l'expansion, garantit un bon enrobage des tiges 51 et des extrémités expansées 53 des chevilles. Puis le mortier 3 est coulé sur la face supérieure 22 du panneau isolant 2, en s'infiltrant dans les rainures en queue d'aronde 21. La couche de finition 4 en « Epoxypan » est appliquée après durcissement du mortier, soit au moins un jour après que ce mortier ait été coulé. L'« Epoxypan » est un revêtement composite nanostructuré multicouche utilisé pour la protection contre la corrosion de différents matériaux, comme le béton, les briques et les métaux. Pour les surfaces poreuses, la couverture est pénétrante, typiquement dans le béton à une profondeur de 7 mm. Elle augmente considérablement la résistance à l'eau de la structure et par conséquent augmente sa durée de vie. Compte tenu de sa bonne résistance à l'environnement. Epoxypan est multicouche. Pour la protection par exemple des surfaces poreuses (comme la pierre, le béton, la brique, etc.), il se compose de quatre couches, appliquées une par une : - première couche - adhérente, - les deuxième et troisième couches - sous-couches - et enfin, la quatrième couche, qui, en fait, est la principale protectrice. Cette dernière couche est fabriquée à base de microfibre de basalte, modifiée par les astralènes - nanoparticules de carbone fulléroïdes. Toutes de nature ces quatre couches sont à base d'eau, ne contenant pas de liquides inflammables et combustibles organiques, et permettant ainsi de simplifier considérablement la technologie du revêtement, en particulier dans les espaces clos, où peuvent se poser des problèmes d'incendie. La polymérisation se produit in vivo dans les 24 heures et au bout de 3 jours, le résultat est définitif. L'utilisation de nanoparticules réduit nettement la porosité de la matrice polymère et augmente la densité de la réticulation en trois dimensions de ce dernier. En se concentrant sur les interfaces entre la matrice et la microfibre, les particules améliorent fortement l'adhérence entre le liant polymère et les particules de charge. Les avantages d'Epoxypan sont nombreux : facilité d'application par pulvérisation en utilisant des équipements standards, possibilité d'être teinté par des colorants minéraux, très résistant aux rayons ultraviolets, excellente adhérence à presque tous les substrats : souvent il permet de dépasser la durabilité de base du produit, comme dans le cas du béton cellulaire. Le revêtement peut supporter les oscillations linéaires (température et autres) avec une amplitude de 1%. Il est utilisable à long terme avec une marge de températures de - 60 à +120 degrés. Le panneau peut être constitutif d'une façade rideau ou être porteur. Dans le cas de façade rideau, la charge est transmise à chaque plancher sur le panneau du dessous pour être reprise au niveau du sol par une longrine ou une semelle. Sur le plan thermique, c'est la solution qui apportera les meilleurs résultats. L'invention n'est pas limitée à l'exemple précédemment décrit. En particulier, les diverses dimensions indiquées ne sont nullement limitatives.30

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un panneau de construction préfabriqué en béton avec isolation thermique, comportant un panneau de béton armé et un panneau isolant fixé sur le panneau en béton, caractérisé en ce qu'on lie le panneau d'isolation thermique (2) avec le panneau de béton (1) par des chevilles de type étoile (5) comportant une tête large (52), et une tige d'ancrage (51) comportant des moyens d'ancrage (53), le contact entre la tige d'ancrage (51) et le béton (1) étant réalisé alors que ledit béton n'est pas durci.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on coule le béton (1) à plat dans un moule (10) et on place le panneau isolant (2) sur le béton n'ayant pas encore fait sa prise, et on met en place les chevilles (5) en insérant la tige (51) dans le béton encore frais, jusqu'à appliquer le panneau isolant contre la surface supérieure du béton coulé, puis en expansant ladite tige si besoin, ou en laissant les moyens d'ancrage se déployer, puis on laisse le béton faire sa prise.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les chevilles étoiles (5) sont placées sur 25 l'isolant (2) avant de placer l'isolant sur le béton coulé (1).
  4. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les chevilles (5) sont insérées 30 simultanément dans le béton (1), et simultanément à l'application de l'isolant (2) contre la face supérieure du béton coulé.
  5. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que on applique une vibration au béton, avant, pendant, ou après l'insertion des chevilles (5).
  6. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'isolant est un panneau rigide (2) rainuré comportant des rainures en queue d'aronde (21) sur sa face (22) opposée à la face (23) en contact avec le béton (1), et un revêtement (3) est coulé sur le panneau isolant (2) de manière à recouvrir les têtes (52) des chevilles et à pénétrer dans les rainures (21).
  7. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on met en place les chevilles (5) dans le panneau 15 isolant (2), les tiges (51) dépassant dudit panneau isolant et étant expansés, ou les moyens d'ancrages déployés, après place l'isolant expansées ou les avoir traversé le panneau isolant, on (2) à plat dans un moule avec les tiges moyens d'ancrages déployés orientés vers coule le béton (1) dans le moule, sur le le béton frais enrobant les tiges des 20 le dessus, et on panneau isolant, chevilles.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en 25 ce que le panneau isolant est un panneau rigide (2) rainuré comportant des rainures en queue d'aronde (21) sur sa face (22) opposée à la face (23) en contact avec le béton (1) et, avant de placer le panneau isolant dans le moule, on coule dans le moule un mortier de revêtement 30 (3), puis on place dessus en pression le panneau isolant (2), pré-équipé des chevilles (5) expansées, en appliquant au mortier, selon besoins, une vibration pour faciliter sa pénétration dans les rainures (21) du panneau isolant. 35
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est un mortier ou micro-béton fibré, de faible épaisseur.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 8, caractérisé en ce qu'on applique ensuite sur le revêtement une couche de finition constituée d'un matériau composite nanostructuré.
  11. 11. Panneau de construction en béton avec isolation thermique préfabriqué selon le procédé défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un panneau de béton armé (1) et un panneau isolant (2) fixé sur le panneau en béton par des chevilles étoiles (5) dont la tige (51) est noyée dans le béton du panneau alors que ce dernier n'est pas durci.
  12. 12. Panneau selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en plus un revêtement (3) en mortier ou micro-béton fibré, de faible épaisseur, ancré sur le panneau isolant (2) par des nervures formées par insertion dudit mortier ou béton fibré dans des rainures en queue d'aronde (21) du panneau isolant.
  13. 13. Panneau selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en plus une couche de finition (4) constituée d'un matériau composite nanostructuré. 35
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