FR3025794A1 - Beton revetu d'une couche de polymeres deposee par technologie plasma et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un produit comprenant : - un béton, et - une composition de polymères disposée sur tout ou partie de la surface du béton, la composition de polymères étant déposée par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma.
Description
BETON REVETU D'UNE COUCHE DE POLYMERES DEPOSEE PAR TECHNOLOGIE PLASMA ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention se rapporte à un béton recouvert d'une couche de polymères, à un procédé de fabrication d'un tel béton, à un élément pour le domaine de la construction comprenant un tel béton, ainsi qu'à un procédé de fabrication de cet élément. La présente invention vise le domaine technique du traitement de surface des bétons.
Les villes comprennent de nombreux bâtiments, immeubles, ouvrages d'art ou infrastructures (notamment de transport) offrant de grande capacité de surface, qu'il serait pertinent d'utiliser pour produire de l'électricité à partir d'énergies renouvelables, en particulier de l'énergie solaire, grâce à l'effet photovoltaïque. Dans ce but, il devient intéressant de pouvoir utiliser les surfaces en béton disponibles sur les nombreux ouvrages présents dans les villes. Cependant, l'application de panneaux solaires sur les façades ou plus généralement sur les surfaces en béton est longue et coûteuse, et nécessite beaucoup de main d'oauvre. De plus, cela nécessite préalablement de fabriquer en usine les panneaux solaires. Aussi le problème technique que se propose de résoudre l'invention est de fournir un béton destiné à la réalisation de bâtiments, immeubles, ouvrage d'art ou infrastructures et capable de recevoir une couche mince destinée à produire l'effet photovoltaïque autrement appelée couche mince photovoltaïque pour in fine produire de l'électricité, sans avoir recours à l'utilisation et à la pose de panneaux solaires préfabriqués.
De façon surprenante, les inventeurs ont montré que le fait de recouvrir un béton présentant une surface lisse, au moyen d'une premiere couche de polymères déposée par technologie plasma permet à cette surface de recevoir une couche mince photovoltaïque. Ainsi, l'invention se rapporte à un produit comprenant : - un béton, et - une composition de polymères disposée sur tout ou partie de la surface du béton, la composition de polymères étant déposée par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma.
Avantageusement, la surface lisse du béton combinée à la très faible porosité intrinsèque de la couche de polymères déposée par technologie plasma permet d'obtenir une surface permettant d'obtenir une bonne adhérence de la couche mince photovoltaïque.
1 3025794 L'invention offre comme autre avantage que le produit selon l'invention se caractérise par un état de surface lisse, très peu rugueux et homogène, avec des tailles de défauts de surface (profondeur des stries et/ou hauteurs des aspérités) inférieures au micromètre.
5 Un autre avantage du produit selon l'invention est que la couche de polymères est capable d'être revêtue en tout ou partie d'une couche mince photovoltaïque. De plus, le produit selon l'invention peut être un béton structurel, c'est-à-dire présentant de préférence des performances conformes la norme NF EN 1992-1-1 d'octobre 2005.
10 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titres purement illustratifs et non limitatifs qui vont suivre. Tout d'abord, l'invention se rapporte à un produit comprenant : - un béton, et 15 - une composition de polymères disposée sur tout ou partie de la surface du béton, la composition de polymères étant déposée par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma. Par l'expression « liant hydraulique », on entend selon la présente invention un 20 matériau qui prend et durcit par hydratation, par exemple un ciment. Par le terme « béton », on entend un mélange de liant hydraulique (par exemple du ciment), de granulats, d'eau, éventuellement d'adjuvants, et éventuellement d'additions minérales, comme par exemple le béton à haute performance, le béton à ultra haute performance, le béton autoplaçant, le béton autonivelant, le béton 25 autocompactant, le béton fibré, le béton prêt à l'emploi ou le béton coloré. On entend également selon cette définition le béton précontraint. Le terme « béton » comprend les mortiers. Dans ce cas précis, le béton comprend un mélange de liant hydraulique, de sable, d'eau et éventuellement d'additifs et éventuellement d'additions minérales. Le terme « béton » selon l'invention inclut également un coulis de ciment ou un mortier.
30 Le produit selon l'invention est de préférence un béton structurel, présentant généralement une résistance à la compression mesurée à 28 jours supérieure ou égale à 12MPa, notamment comprise de 12 MPa à 300 MPa. Ce béton peut être utilisé dans la structure porteuse d'un ouvrage. Une structure porteuse est généralement l'ensemble des éléments d'un ouvrage portant plus que leur propre poids. A titre d'exemple 35 d'élément qui peut être porteur, on peut citer les poteaux, les planchers, les murs, les poutres, les linteaux, les trumeaux, les acrotères.
2 3025794 De préférence, la composition de polymères déposée par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma présente une grande stabilité vis-à-vis des hautes températures sous vide partiel et une forte adhésion avec le béton. La surface du béton du produit selon l'invention est revêtue, en tout ou partie, 5 d'une composition de polymères déposé par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma. Ce type de dépôt est également appelé dans la suite du texte « technologie plasma » ou « dépôt plasma » ou aussi « PECVD ». Le dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma consiste à créer un gaz conducteur (le plasma) à partir de monomères soumis à des décharges générées par 10 des sources radio-fréquences (préférentiellement à 13,56 MHz) ou par des sources micro-ondes (préférentiellement à 2,45 GHz) ou encore par une tension entre deux électrodes. Par le terme « plasma », on entend un gaz dans lequel un pourcentage important d'atomes ou de molécules est ionisé. La génération de cet état de la matière est 15 notablement stable sous un vide partiel (de quelques miliTorr à quelques Torr), tel que réalisé dans les réacteurs à technologie plasma à couplage inductif ou capacitif. Le plasma contient notablement des électrons libres et des radicaux libres, capables de se combiner pour former des polymères. Une composition de monomères et/ou de prépolymères réactifs non polymérisés 20 est envoyée dans le réacteur à technologie plasma. De préférence, cette composition est une composition de monomères et de prépolymères réactifs non polymérisés. Cette composition comprend généralement un ou plusieurs groupes saturés ou insaturés. Ces groupes polymérisables sous plasma incluent notamment les acrylates, l'allyl, les amides, les amines, l'aniline, les carbonates, les cétones, l'époxy, l'éthoxyl, le glycidyl, 25 les imides, la mélamine, les méthacrylates, les phtalates, les silanes, les silicones, les stéarates, le styrène, le vinyl. Les prépolymères ou le dépôt polymère final peuvent en outre comprendre un ou plusieurs atomes de chlore, de brome ou de fluor ; mais aussi un ou plusieurs groupements de type : carboxyl, éthoxyl, hydroxyl, nitrure.
30 Une des compositions préférées de monomères et/ou de prépolymères réactifs non polymérisés comprend de l'hexaméthyldisiloxane (dit aussi HMDSO) afin de former du polydimétylsiloxane (dit aussi PDMS) après polymérisation sous plasma. La composition de monomères et/ou de prépolymères réactifs non polymérisés peut être appliquée en une couche ou en plusieurs couches. L'épaisseur totale de ladite 35 composition déposée sur le béton est préférentiellement de 0,05 à 100 micromètres, plus préférentiellement de 0,1 à 10 micromètres et encore plus préférentiellement de 0,5 à 3 micromètres.
3 3025794 La polymérisation des monomères et/ou des pré-polymères réactifs a lieu lors d'un dépôt par technologie plasma. La polymérisation s'effectue, par exemple, via des réactions de condensation, d'additions et/ou de réticulation des précurseurs du polymère.
5 Le dépôt de polymères par technologie plasma peut être réalisé à une vitesse de plusieurs micromètres d'épaisseur par heure. La polymérisation sous technologie plasma provoque la formation du polymère, par exemple sous forme de couche ou de film. De préférence, la composition de polymères forme un film de polymère. Ce film 10 polymère est de préférence continu. Selon une première variante, ce film polymère est localisé sur un seul côté du béton ou du produit qui comprend ce béton ou de l'élément de construction qui comprend ce produit. En particulier, un coté du béton est revêtu en totalité par le polymère. Selon une autre variante de l'invention, il est possible d'appliquer deux films 15 polymère ou plus, l'un sur l'autre, sur le béton. Dans ce cas, il y a superposition des couches de composition de polymères. De préférence, la surface du béton du produit selon l'invention sur laquelle est déposée la composition de polymères présente une rugosité Ra avant dépôt de la composition de polymères comprise de 0,5 pm à 10 pm, de préférence de 0,5 à 7 pm, 20 encore plus préférentiellement de 0,5 à 5 pm, avantageusement de 0,5 à 3 pm. De préférence, la surface du béton du produit selon l'invention sur laquelle est déposée la composition de polymères présente une rugosité Ra après dépôt de la composition de polymères comprise de 0,1 pm à 5 pm, de préférence de 0,2 à 3 pm, encore plus préférentiellement de 0,3 à 1 pm, avantageusement de 0,4 à 0,6 pm.
25 Par l'expression « rugosité », on entend les irrégularités de l'ordre du micromètre d'une surface qui sont définies par comparaison avec une surface de référence, et sont classées en deux catégorie : des aspérités ou « pics » ou « protubérances », et des cavités ou « creux ». La rugosité d'une surface donnée peut être déterminée par la mesure d'un certain nombre de paramètres. Dans la suite de la description, on utilise le 30 paramètre Ra (mesuré par un profilomètre optique confocal Micromesure full-field 3D), tel que défini par les normes NF EN 05-015 et DIN EN ISO 4287 d'octobre 1998, correspondant à la moyenne arithmétique de toutes les ordonnées du profil à l'intérieur d'une longueur de base (dans nos exemples, cette dernière a été fixée à 12,5 mm). Ceci permet avantageusement d'obtenir un produit selon l'invention apte à être 35 recouvert par une couche mince photovoltaïque. De préférence, le produit selon l'invention comprend en outre une couche mince photovoltaïque disposée sur tout ou partie de la composition de polymères, la couche 4 3025794 mince photovoltaïque étant déposée sur tout ou partie de la composition de polymères par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma. De préférence, la couche mince photovoltaïque qui pourra être déposé sur la composition de polymères du produit selon l'invention est à base de composés 5 minéraux/métalliques ou de composés organiques, ou des composés hybrides organique-minéral (couches minces appelées aussi cellules photovoltaïques hydrides). La couche mince photovoltaïque peut aussi être composée de pigments photosensibles ; on parlera alors de cellule à colorants ou de cellule de Graétzel (dit aussi DSSC ou DSC).
10 Les composés minéraux et métalliques convenant pour réaliser la couche mince photovoltaïque peuvent être à base de silicium amorphe, de silicium liquide, de tellure de cadmium, de cuivre-indium-séléniure (dépôt dit CIS), de cuivre-indium-galliumséléniure (dépôt dit CIGS), de cuivre-indium-gallium-disélénide-disulphide, de cuivrezinc-étain-sulfure-séléniure (dépôt dit CZTSSe), de cuivre-zinc-étain-sulfure (dépôt dit 15 CZTS), de cuivre-zinc-étain-séléniure (dépôt dit CZTSe), d'arsénure de gallium (dépôt dit AsGa), d'oxyde d'indium-étain (dépôt dit ITO), de cuivre, de molybdène, de chalcopyrite ou leurs mélanges. Les composés organiques convenant pour réaliser la couche mince photovoltaïque peuvent être à base de deux composés, l'un donneur d'électrons et 20 l'autre accepteur d'électrons. Parmi les donneurs d'électrons, on peut citer les polyarylènes, les poly(arylène-vinylène)s, les poly(arylènes-éthynylène)s ou leurs mélanges. A titre d'exemple, on peut citer du poly 3-hexyl thiophène (dit aussi P3HT)) ou du poly[2-méthoxy-5-(3,7-diméthyloctyloxy)-1,4-phénylène-vinylène] (dit aussi MDMO-PPV).
25 Parmi les accepteurs d'électron on peut citer les composés à base de fullerène tel que le [6,6]-phényl-C61-butanoate de méthyle (dit aussi PCBM). Parmi les pigments photosensibles composant les cellules photovoltaïques à colorants ou de Graétzel, on pourra citer le dioxyde de titane. De préférence le produit selon l'invention a généralement une porosité à l'eau 30 inférieure à 14 %, de préférence inférieure à 12 %, par exemple, moins de 10 % (déterminée par la méthode décrite dans le compte-rendu Journées Techniques, AFPCAFREM, Décembre 1997, pages 121 à 124). De préférence, le béton du produit selon l'invention est un béton durci. De préférence, le béton du produit selon l'invention est un béton à ultra haute 35 performance (BUHP). Ce béton à haute performance a de préférence un rapport eau sur ciment (E/C) d'au plus 0,45, de préférence au plus 0,32, plus préférentiellement de 0,20 à 0,27. Le béton peut être un béton contenant de la fumée de silice. De préférence, le béton comprend, en parties en masse : 5 3025794 100 de ciment Portland ; 50 à 200 d'un sable ayant une granulométrie unique avec un D10 à un D90 de 0,063 à 5 mm, ou un mélange de sables, le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm, par 5 exemple entre 1 et 4 mm ; 0 à 70 d'un matériau pouzzolanique ou non-pouzzolanique de particules, ou d'un mélange de ceux-ci, ayant une taille moyenne de particules inférieure à 15 pm ; 0,1 à 10 d'un superplastifiant réducteur d'eau ; et 10 à 32 d'eau, notamment 20 à 32 d'eau.
10 Le béton à ultra haute performance mentionné ci-avant a généralement une résistance à la compression mesurée à 28 jours supérieure ou égale à 50MPa, notamment comprise de 50 MPa à 300 MPa, en particulier supérieure ou égale à 80 MPa, notamment comprise de 80 à 250 MPa. Le béton est de préférence un béton à ultra haute performance (BUHP), par exemple contenant des fibres. Un béton à ultra 15 haute performance est un type particulier de béton à haute performance et a généralement une résistance à la compression à 28 jours supérieure ou égale à 100 MPa et en particulier supérieure ou égale à 120 MPa. Le film polymère et la couche mince photovoltaïque selon l'invention, sont appliquées de préférence sur des éléments fabriqués avec les bétons à ultra haute performance décrits dans les brevets 20 US6478867 et US6723162 ou les demandes de brevet EP1958926 et EP2072481. Le D90, également noté Dv90, correspond au 90ème centile de la distribution en volume de taille des grains, c'est-à-dire que 90 % des grains ont une taille inférieure au D90 et 10 % ont une taille supérieure au D90. De même, le D10, également noté Dv10, correspond au 10ème centile de la distribution en volume de taille des grains, c'est-à-dire 25 que 10 % des grains ont une taille inférieure au D10 et 90 % ont une taille supérieure au D10. Le sable est généralement un sable de silice ou de calcaire, une bauxite calcinée ou des particules de résidus de la métallurgie, le sable peut également comprendre un matériau minéral dense broyé, par exemple, un laitier vitrifié broyé.
30 Les BUHPs ont généralement un retrait plus important à la prise en raison de leur teneur plus élevée en ciment. Le retrait total peut être réduit par l'inclusion, en général de 2 à 8, de préférence de 3 à 5, par exemple d'environ 4 parties, de chaux vive, de chaux surcuite ou d'oxyde de calcium dans le mélange avant l'addition d'eau. Des matériaux pouzzolaniques adaptés comprennent les fumées de silice, 35 également connues sous le nom de micro-silice, qui sont un sous-produit de la production de silicium ou d'alliages de ferrosilicium. Il est connu comme un matériau pouzzolanique réactif.
6 3025794 Son principal constituant est le dioxyde de silicium amorphe. Les particules individuelles ont généralement un diamètre d'environ 5 à 10 nm. Les particules individuelles s'agglomèrent pour former des agglomérats de 0,1 à 1 pm, et puis peuvent s'agréger ensemble en agrégats de 20 à 30 pm. Les fumées de silice ont généralement 5 une surface BET de 10 à 30 m2/g. D'autres matériaux pouzzolaniques comprennent des matériaux riches en aluminosilicate tels que le métakaolin et les pouzzolanes naturelles ayant des origines volcaniques, sédimentaires, ou diagéniques. Des matériaux non-pouzzolaniques adaptés comprennent également des 10 matériaux contenant du carbonate de calcium (par exemple du carbonate de calcium broyé ou précipité), de préférence un carbonate de calcium broyé. Le carbonate de calcium broyé peut, par exemple, être le Durcal® 1 (OMYA, France). Les matériaux non-pouzzolaniques ont de préférence une taille moyenne de particules inférieure à 5 pm, par exemple de 1 à 4 pm. Les matériaux non- 15 pouzzolaniques peuvent être un quartz broyé, par exemple le C800 qui est un matériau de remplissage de silice sensiblement non-pouzzolanique fourni par la société Sifraco, France. La surface BET préférée (déterminée par des méthodes connues) du carbonate de calcium ou du quartz broyé est de 2 à 10 m2/g, généralement moins de 8 m2/g, par 20 exemple de 4 à 7 m2/g, de préférence moins de 6 m2/g. Le carbonate de calcium précipité convient également comme matériau nonpouzzolanique. Les particules individuelles ont généralement une taille (primaire) de l'ordre de 20 nm. Les particules individuelles s'agglomèrent en agrégats ayant une taille (secondaire) d'environ 0,1 à 1 pm. Les agrégats forment eux-mêmes des amas ayant 25 une taille (ternaire) supérieure à 1 pm. Un matériau non-pouzzolanique ou un mélange de matériaux non-pouzzolaniques peut être utilisé, par exemple du carbonate de calcium broyé, du quartz broyé ou du carbonate de calcium précipité ou un mélange de ceux-ci. Un mélange de matériaux pouzzolaniques ou un mélange de matériaux pouzzolaniques et non-pouzzolaniques 30 peuvent également être utilisés. Le béton du produit selon l'invention peut être utilisé en association avec des éléments de renfort, par exemple des fibres métalliques et/ou organiques et/ou des fibres de verre et/ou d'autres éléments de renfort décrits ci-après. Le béton du produit selon l'invention peut comprendre des fibres métalliques et/ou 35 des fibres organiques et/ou des fibres de verre. La quantité en volume de fibres est généralement de 0,5 à 8 % par rapport au volume du béton durci. La quantité de fibres métalliques, exprimée en termes de volume du béton durci final est généralement inférieure à 4 %, par exemple de 0,5 à 3,5 %, de préférence d'environ 2 %. La quantité 7 3025794 de fibres organiques, exprimée sur la même base, est généralement de 1 à 8 %, de préférence de 2 à 5 %. Les fibres métalliques sont généralement choisies parmi les fibres d'acier, telles que les fibres d'acier à haute résistance, les fibres d'acier amorphe ou les fibres d'acier inoxydable. Les fibres d'acier peuvent éventuellement être revêtues 5 d'un métal non ferreux comme le cuivre, le zinc, le nickel (ou leurs alliages). La longueur individuelle (I) des fibres métalliques est généralement d'au moins 2 mm et est de préférence de 10 à 30 mm. Le rapport l/d (d étant le diamètre des fibres) est généralement de 10 à 300, de préférence de 30 à 300, de préférence de 30 à 100. Des fibres ayant une géométrie variable peuvent être utilisées : elles peuvent être 10 crêpées, ondulées ou en crochet aux extrémités. La rugosité des fibres peut également être modifiée et/ou des fibres de section variable peuvent être utilisées. Les fibres peuvent être obtenues par toute technique appropriée, y compris par tressage ou câblage de plusieurs fils métalliques, pour former un assemblage torsadé. Les fibres organiques comprennent les fibres d'alcool polyvinylique (PVA), les 15 fibres de polyacrylonitrile (PAN), les fibres de polyéthylène (PE), les fibres de polyéthylène haute densité (PEHD), les fibres de polypropylène (PP), les homo- ou copolymères, les fibres de polyamide ou de polyimide. Les mélanges de ces fibres peuvent également être utilisés. Les fibres de renfort organiques utilisées dans l'invention peuvent être classées comme suit : fibres réactives de module élevé, fibres 20 non réactives de faible module et fibres réactives de faible module. La présence de fibres organiques rend possible la modification du comportement du béton à la chaleur ou au feu. La fusion des fibres organiques rend possible le développement de voies par lesquelles de la vapeur ou de l'eau sous pression peut s'échapper lorsque le béton est 25 exposé à des températures élevées. Les fibres organiques peuvent être présentes sous la forme de filaments individuels ou de faisceaux de plusieurs filaments. Le diamètre du filament unique ou du faisceau de filaments multiples est de préférence de 10 pm à 800 pm. Les fibres organiques peuvent également être utilisées sous la forme de structures tissées ou de 30 structures non-tissées ou d'un faisceau hybride comprenant des filaments différents. La longueur individuelle des fibres organiques est de préférence de 5 mm à 40 mm, de préférence de 6 à 12 mm. Les fibres organiques sont de préférence des fibres PVA. La quantité optimale de fibres organiques utilisées dépend en général de la 35 géométrie des fibres, de leur nature chimique et de leurs propriétés mécaniques intrinsèques (par exemple, le module élastique, le seuil d'écoulement, la résistance mécanique).
8 3025794 Le rapport l/d, d étant le diamètre de la fibre et I la longueur, est généralement de 10 à 300, de préférence de 30 à 90. Les fibres de verre peuvent être à filament unique (fibre monofilament) ou à multiples filaments (fibre multifilament) chaque fibre individuelle comprenant alors une 5 pluralité de filaments. Les fibres de verre peuvent être formées par écoulement de verre fondu dans une filière. Une composition aqueuse d'ensimage classique peut alors être appliquée aux fibres de verre. Des compositions aqueuses d'ensimage peuvent comporter un lubrifiant, un agent de couplage et un agent de formation de film et éventuellement 10 d'autres additifs. Les fibres traitées sont généralement chauffées pour éliminer l'eau et effectuer un traitement thermique de la composition d'ensimage sur la surface des fibres. Le pourcentage en volume de fibres de verre dans le béton est de préférence supérieur à 1 % en volume, par exemple de 2 à 5 (:)/0, de préférence environ de 2 à 3 (:)/0, 15 une valeur préférée étant d'environ 2 %. Le diamètre des filaments individuels dans les fibres multifilament est généralement inférieur à environ 30 pm. Le nombre de filaments individuels dans chaque fibre individuelle est généralement de 50 à 200, de préférence d'environ 100. Le diamètre composite des fibres multifilament est généralement de 0,1 à 0,5 mm, de 20 préférence d'environ 0,3 mm. Elles ont généralement une forme approximativement circulaire en section transversale. Le verre a généralement un module de Young supérieur ou égal à 60 GPa, de préférence de 70 à 80 GPa, par exemple de 72 à 75 GPa, de préférence d'environ 72 GPa.
25 La longueur des fibres de verre est généralement supérieure à la taille des particules du granulat (ou du sable). La longueur des fibres est de préférence au moins trois fois plus grande que la taille des particules. Un mélange de longueurs peut être utilisé. La longueur des fibres de verre est généralement de 3 à 20 mm, par exemple de 4 à 20 mm, de préférence de 4 à 12 mm, par exemple d'environ 6 mm.
30 La résistance à la traction des fibres de verre multifilament est d'environ 1700 MPa ou davantage. La dose de saturation des fibres de verre (Sf) dans la composition est exprimée par la formule : Sf = Vf x LJD 35 où Vf est le volume réel des fibres. Dans les compositions ductiles selon l'invention Sf est généralement de 0,5 à 5, de préférence de 0,5 à 3. Afin d'obtenir une bonne fluidité du mélange de béton frais Sf peut aller généralement jusqu'à environ 2. Le volume réel peut être calculé à partir du poids et la densité des fibres de verre.
9 3025794 Des fibres hybrides binaires comprenant des fibres de verre et (a) des fibres métalliques ou (b) des fibres organiques et des fibres hybrides ternaires comprenant des fibres de verre, des fibres métalliques et des fibres organiques peuvent également être utilisées. Un mélange de fibres de verre, de fibres organiques et/ou de fibres 5 métalliques peut également être utilisé : un composite "hybride" est ainsi obtenu dont le comportement mécanique peut être adapté en fonction de la performance souhaitée. Les compositions comprennent de préférence des fibres d'alcool polyvinylique (PVA). Les fibres PVA ont généralement une longueur de 6 à 12 mm. Elles ont généralement un diamètre de 0,1 à 0,3 mm.
10 L'utilisation de mélanges de fibres ayant des propriétés et des longueurs différentes permet la modification des propriétés du béton qui les contient. Des ciments qui conviennent au béton du produit selon l'invention sont les ciments Portland sans fumée de silice décrits dans l'ouvrage « Lea's Chemistry of Cement and Concrete ». Les ciments Portland incluent les ciments de laitier, de pouzzolane, de 15 cendres volantes, de schistes brûlés, de calcaire et les ciments composites. Un ciment préféré pour l'invention est le CEM I. Le ciment du béton selon l'invention est par exemple un ciment blanc. Le rapport massique eau/ciment du béton du produit selon l'invention peut varier si des substituts au ciment sont utilisés, plus particulièrement des matériaux 20 pouzzolaniques. Le rapport eau/liant est défini comme le rapport massique entre la quantité d'eau E et la somme des quantités de ciment et de tous matériaux pouzzolaniques : il est généralement de 15 à 30 %, de préférence de 20 % à 25 %, pourcentage en masse. Le rapport eau/liant peut être ajusté en utilisant, par exemple, des agents réducteurs d'eau et/ou des superplastifiants.
25 Dans l'ouvrage "Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology", V.S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984 : Un réducteur d'eau est défini comme un additif qui réduit la quantité d'eau de mélange pour un béton pour une ouvrabilité donnée typiquement de 10 à 15 %. Les réducteurs d'eau comprennent, par exemple, les lignosulfates, les acides 30 hydroxycarboxyliques, les hydrates de carbone, et d'autres composés organiques spécialisés, par exemple le glycérol, l'alcool polyvinylique, le sodium alumino-méthylsiliconate, l'acide sulfanilique et la caséine. Les superplastifiants appartiennent à une nouvelle classe de réducteurs d'eau chimiquement différents des réducteurs d'eau normaux et capables de réduire la 35 quantité d'eau de mélange d'environ 30 %. Les superplastifiants ont été classés de façon générale en quatre groupes : condensat de naphtalène formaldéhyde sulfoné (ou SNF, acronyme anglais pour Sulphonated Naphtalene Formaldehyde condensate) (généralement un sel de sodium) ; condensat de mélamine formaldéhyde sulfoné (ou 10 3025794 SMF, acronyme anglais pour Sulphonated Melamine Formaldehyde condensate) ; des lignosulfonates modifiés (ou MLS, acronyme anglais pour Modified Lignosulfonates) ; et autres. Des superplastifiants de nouvelle génération comprennent des composés polycarboxyliques tels que les polyacrylates. Le superplastifiant est de préférence une 5 nouvelle génération de superplastifiant, par exemple un copolymère contenant du polyéthylène glycol comme greffon et des fonctions carboxyliques dans la chaîne principale telle qu'un éther polycarboxylique. Des polysulphonates-polycarboxylate de sodium et des polyacrylates de sodium peuvent également être utilisés. La quantité de superplastifiants généralement requis dépend de la réactivité du ciment. Plus la 10 réactivité du ciment est faible, plus la quantité requise de superplastifiant est faible. Afin de réduire la quantité totale d'alcalins, le superplastifiant peut être utilisé comme un sel de calcium plutôt que d'un sel de sodium. D'autres additifs peuvent être ajoutés au béton du produit selon l'invention, par exemple, un agent antimousse (par exemple, du polydiméthylsiloxane). Il s'agit 15 également des silicones sous la forme d'une solution, d'un solide ou de préférence sous la forme d'une résine, d'une huile ou d'une émulsion, de préférence dans l'eau. La quantité d'un tel agent dans la composition est généralement au plus de 5 parties en masse par rapport à la masse du ciment. Les bétons du produit selon l'invention peuvent également comprendre des agents 20 hydrophobes pour augmenter la répulsion de l'eau et réduire l'absorption de l'eau et la pénétration dans des structures solides comprenant des bétons selon l'invention. De tels agents comprennent les silanes, les siloxanes, les silicones et les siliconates ; des produits disponibles dans le commerce comprennent des produits liquides et solides diluables dans un solvant, par exemple en granulés.
25 Le béton du produit selon l'invention peut être préparé par des méthodes connues, notamment le mélange des composants solides et de l'eau, la mise en forme (moulage, coulage, injection, pompage, extrusion, calandrage) puis le durcissement. Afin de préparer le béton du produit selon l'invention, les constituants et les fibres de renfort sont mélangés avec de l'eau. L'ordre suivant de mélange peut, par exemple, 30 être adopté : mélange des constituants pulvérulents de la matrice ; introduction de l'eau et d'une fraction, par exemple la moitié, des adjuvants ; mélange ; introduction de la fraction restante des adjuvants ; mélange ; introduction des fibres de renfort et des autres constituants ; mélange. Des moyens de renfort utilisés en association avec le béton du produit selon 35 l'invention comprennent également des moyens de renfort par précontrainte, par exemple, par fils adhérents ou par torons adhérents, ou par post-tension, par des torons non adhérents ou par des câbles ou par des gaines ou des barres, le câble comprenant un ensemble de fils ou comprenant des torons.
11 3025794 Dans le mélange des composants du béton du produit selon l'invention, les matériaux sous forme de particules autres que le ciment peuvent être introduits comme pré-mélanges ou premix sec de poudres ou de suspensions aqueuses diluées ou concentrées.
5 Les surfaces spécifiques des matériaux sont mesurées par la méthode BET en utilisant un appareil Beckman Coulter SA 3100 avec de l'azote comme gaz adsorbé. De préférence le béton du produit selon l'invention est un béton autoplaçant, c'est- à-dire qu'il se met en place sous le seul effet de la gravité sans qu'il soit nécessaire de 10 le vibrer. Notamment, le béton selon l'invention est un béton autoplaçant tel que décrit dans les documents EP981506 ou EP981505. PROCEDE L'invention a également pour objet un procédé de revêtement d'un béton, 15 comprenant une étape de dépôt d'une composition de polymères par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma sur tout ou partie de la surface du béton. De préférence, l'étape de dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma utilise un mélange de gaz argon+oxygène ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque.
20 De préférence, selon le procédé de l'invention, la température de la composition de polymères, au moment où elle est appliquée sur le béton, est inférieure à 35°C, de préférence inférieure à 30°C. Avant l'étape de dépôt de la composition de polymères, le procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre une étape de pré-traitement de la surface 25 du béton. De préférence cette étape de pré-traitement a lieu lorsque la surface du béton est nue ou avant dépôt de la composition de polymères. Cette étape de pré-traitement est également qualifiée de nettoyage ou d'activation de surface. Cette étape de pré-traitement a lieu de préférence par technologie plasma, préférentiellement en utilisant 30 un mélange de gaz argon + oxygène ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque. Le procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre une étape de polissage de la surface du béton avant l'application de la composition comprenant des monomères et/ou des prépolymères réactifs.
35 De préférence, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de pré- traitement par technologie plasma de la surface en béton avant dépôt de la composition de polymères. Cette étape peut avoir lieu en utilisant un mélange argon+oxygène. Cette étape précède celle du dépôt de polymère par plasma.
12 3025794 Après l'étape de dépôt de la composition de polymères, le procédé selon l'invention peut éventuellement comprendre une étape de post-traitement de la surface du produit selon l'invention. Cette étape de post-traitement peut également être qualifiée d'activation de la surface de polymère.
5 De préférence, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de post- traitement par technologie plasma du produit selon l'invention, en utilisant un mélange de gaz argon+oxygène ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque. Cette étape peut permettre d'activer la composition de polymères déposée par technologie plasma sur la surface du béton, cette activiation a lieu préférentiellement 10 par oxydation ou nitrification sous plasma, en utilisant un mélange de gaz oxygène+argon ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque, afin de modifier la compositon chimique d'extrême surface de la composition de polymères déposée par technologie plasma. Cette étape de post-traitement par technologie plasma permet avantageusement d'améliorer fortement l'adhésion de la couche mince photovoltaique 15 sur la couche de polymères préalablement déposée par technologie plasma sur le béton. Selon une variante, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de démoulage et/ou de traitement mécanique du produit selon l'invention. Selon une autre variante, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape 20 après durcissement du produit selon l'invention, de traitement mécanique par dégrossissage, puis polissage. Ce traitement permet d'obtenir une surface parfaitement lisse, avec de préférence une rugosité moyenne (Ra) inférieure à 10 pm. Selon une variante, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de démoulage et/ou de traitement thermique du produit selon l'invention.
25 Avantageusement, le procédé comprend en outre un démoulage et un traitement thermique du béton du produit selon l'invention. Les étapes de dépôt du polymère par technologie plasma peuvent intervenir entre le démoulage du béton et le traitement thermique. Ce traitement thermique du béton du produit selon l'invention, encore dénommé 30 cure thermique, est généralement réalisé sur des bétons à ultra haute performance, à une température supérieure à la température ambiante (par exemple de 20°C à 90°C), de préférence de 60°C à 90°C. La température du traitement thermique est de préférence inférieure au point d'ébullition de l'eau à la pression ambiante. La température du traitement thermique est généralement inférieure à 100°C. L'utilisation 35 d'un autoclave dans lequel le traitement thermique est réalisé à haute pression permet également l'utilisation de températures de traitement thermique plus élevées. Le traitement thermique peut durer, par exemple, de 6 heures à 4 jours, de préférence environ 2 jours. Le traitement thermique débute après la prise, généralement 13 3025794 au moins un jour après que la prise a commencé, et de préférence sur du béton qui a vieilli de 1 jour à environ 7 jours à 20°C. Avantageusement, le dépôt par technologie plasma de la composition de polymères permet une bonne répartition homogène du revêtement. De plus, la 5 polymérisation a l'avantage d'être rapide de l'ordre de quelques minutes (préférentiellement inférieure à 5 minutes), ce qui réduit les temps de cycles et de stockage liés à l'application et au séchage des pièces. Avantageusement, le dépôt par technologie plasma de la composition de polymères permet d'obtenir une étanchéité de la surface du produit selon l'invention à 10 l'égard du flux d'eau et de sels de calcium. Avantageusement, le dépôt par technologie plasma est mis en oeuvre le plus rapidement possible, après la fin de l'étape de démoulage, de préférence 7 jours après démoulage, encore plus préférentiellement 28 jours après démoulage, avantageusement 91 jours après démoulage.
15 Avantageusement, l'application d'une couche mince photovoltaïque sur la composition de polymères préalablement déposé par technologie plasma peut se faire notamment par pulvérisation cathodique, par dépôt chimique en phase vapeur, par dépôt ionique, par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma, par bombardement électronique, par ablation laser, par épitaxie par jets moléculaires, par 20 thermo-évaporation ; le principe général de ces techniques étant de déposer ou de condenser le matériau formant la couche mince sous vide partiel (par exemple, en utilisant une pression de 10-2 à 10-4 Torr) alors que le support est chauffé à une température constante. D'autres méthodes pour l'application de la couche mince photovoltaïque reposent sur les procédés de sérigraphie, de lithographie (avec 25 utilisation de masque en résine et photogravure), d'imprimante jet d'encre, ou de dépôt de goutte liquide par centrifugation suivi d'une ou plusieurs étapes de thermoévaporation. De préférence, l'application d'une couche mince photovoltaïque sur la composition de polymères préalablement déposé par technologie plasma peut se faire par dépôt 30 chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma. Le procédé selon l'invention est notamment adapté au traitement d'un béton à haute performance, présentant au moins une des caractéristiques ci-dessus. L'invention a également pour objet un élément pour le domaine de la construction comprenant un produit selon l'invention et tel que défini ci-dessus.
35 Par l'expression « élément pour le domaine de la construction », on entend selon la présente invention tout élément ou partie d'un élement d'une construction comme par exemple une fondation, un soubassement, un mur, une poutre, un pilier, une pile de 14 3025794 pont, un parpaing, un bloc, un poteau, un escalier, un panneau (notamment un panneau de façade), une corniche, une tuile ou un toit terrasse. Le produit selon l'invention pourrait éventuellement être utilisé dans les "éléments minces", par exemple ceux ayant un rapport entre la longueur et l'épaisseur supérieur à 5 environ 10, ayant généralement une épaisseur de 10 à 30 mm, par exemple, des éléments de revêtement. Dans la présente description, y compris les revendications, sauf indication contraire, les pourcentages sont indiqués en masse. L'invention sera décrite plus en détail au moyen des exemples suivants, donnés à titre non limitatif, en relation avec la figure 1 qui illustre le dispositif de mesure de l'angle de contact/moullage d'une goutte d'eau sur une surface en béton (non revêtue ou revêtue d'une composition de polymère). EXEMPLES Les exemples qui suivent montrent comment la surface du béton du produit selon l'invention résiste aux conditions de dépôt de couches minces tout en permettant d'obtenir des propriétés de surfaces adéquates pour les applications photovoltaïques.
20 Les composants suivants, utilisés pour fabriquer deux formulations distinctes de béton, sont disponibles auprès des fournisseurs suivants : (1) Ciment Portland blanc : Lafarge-France Le Teil (2) Ciment Portland gris : Lafarge-France Val d'Azergues 25 (3) Filler calcaire DURCAL 1 : OMYA (4) Filler calcaire BETOCARB HP Orgon : OMYA (5) Fumées de silice MST : SEPR (Société Européenne des Produits Réfractaires) (6) Sable BE01 : Sibelco France (Carrière de SIFRACO BEDOIN) (7) Sable 0/4 mm : Lafarge France (St Bonnet La Petite Craz) 30 (8) Graviers 5/10 mm : Lafarge France (St Bonnet La Petite Craz) (9) Adjuvant Ductal F2 : Chryso (10)Adjuvant Optima 203: Chryso (11) Huile végétale Dem ECO2 : Chryso 35 Les ciments Portland utilisés sont du type CEM I 52,5 selon la norme EN 197-1 de février 2001. La fumée de silice possède une taille médiane des particules d'environ 1 micromètre.
10 15 15 3025794 Formulation (1) de béton à ultra haute performance : La formulation (1) de béton à ultra haute performance utilisée pour réaliser les essais est décrite dans le tableau (1) suivant : 5 Tableau (1) : formulation (1) de béton Composants Proportion (% en masse par rapport à la masse de la composition) Ciment Portland Blanc Lafarge Le Teil 31,0 Filler calcaire DURCAL 1 9,3 Fumées de silice MST 6,8 Sable BE01 44,4 Eau de gâchée 7,1 Adjuvant Ductal F2 1,4 Le rapport eau/ciment est de 0,26. Il s'agit d'un béton ayant une résistance à la compression à 28 jours supérieure à 100 MPa. Le béton à ultra haute performance selon la formulation (1) a été réalisé au moyen d'un malaxeur de type RAYNERI. L'ensemble de l'opération a été réalisé à 20°C. La 10 méthode de préparation comprend les étapes suivantes : - A T = 0 seconde : mettre le ciment, le filler calcaire, les fumées de silice et le sable dans le bol malaxeur et malaxer durant 7 minutes (15 tours/min) ; - A T = 7 minutes : ajouter l'eau et la moitié de la masse d'adjuvant et malaxer pendant 1 minute (15 tours/min) ; 15 - A T = 8 minutes : ajouter le restant d'adjuvant et malaxer pendant 1 minute (15 tours/min) ; - A T = 9 minutes : malaxer pendant 8 minutes (50 tours/min) ; - A T = 17 minutes : malaxer pendant 1 minute (15 tours/min). - A T = 18 minutes : couler le béton à plat dans le ou les moules prévus à cet effet.
20 Des plaques (dimensions 150x 100x 10 mm) ont été réalisées par moulage du béton selon la formulation (1) dans un moule en polychlorure de vinyle (PVC) sans agent de décoffrage. Chaque plaque a été démoulée 18 heures après le contact entre le ciment et l'eau. Chaque plaque démoulée a été stockée pendant 14 jours à 25°C et 60% 25 d'humidité. Suite à ce stockage, les plaques de béton ont été coupées en plus petites plaques de 50x50x10 mm.
16 3025794 Après le stockage de 14 jours, un traitement de surface des plaques a été réalisé. Le revêtement (1) selon l'invention a été appliqué sur une face de la première plaque. Le revêtement (2) de comparaison a été appliqué sur une face de la deuxième plaque. Aucun revêtement n'a été disposé sur la troisième plaque. Formulation (2) de béton autoplaçant La formulation (2) de béton autoplaçant utilisée pour réaliser les essais est décrite dans le tableau (2) suivant : Tableau (2) : formulation (2) de béton Composant Proportion (% en poids par rapport au poids de la composition) Ciment Portland gris Lafarge Val d'Azergues 16,5 Filler calcaire BETOCARB HP 8,5 Sable 0/4 (taux d'humidité 2,2 %) 35,8 Gravier 5/10 (taux d'humidité 0,26 %) 29,2 Eau de gâchée 8,1 Adjuvant Optima 203 1,9 Le rapport eau/ciment est de 0,49. Il s'agit d'un béton ayant une résistance à la compression à 28 jours supérieure à 25 MPa. Le béton autoplaçant selon la formulation (2) est réalisé au moyen d'un malaxeur de type SI PE. L'ensemble de l'opération est réalisé à 20°C. La méthode de préparation 15 comprend les étapes suivantes : - A T = 0 seconde : mettre les graviers et sables dans le bol de malaxeur et malaxer durant 20 secondes ; - A T = 20 secondes : ajouter le ciment et le filler et malaxer pendant 15 secondes (140 tours/min) ; et 20 - A T = 35 secondes : ajouter de l'eau et l'adjuvant et malaxer pendant 180 secondes (140 tours/min) (TO pour la méthode de mesure du temps de gâchée/prise). Des plaques (dimensions 180x 120x 15 mm) ont été réalisées par moulage du béton selon la formulation (1) dans un moule en acier, préalablement revêtu par pulvérisation 25 d'un agent de décoffrage liquide (Chryso DEM ECO2) à raison de 15 g/m2. Chaque plaque a été démoulée 20 heures après le contact entre le ciment et l'eau. Chaque plaque démoulée a été stockée pendant 14 jours à 25°C et 60% d'humidité. Suite à ce stockage, les plaques de béton ont été coupées en plus petites plaques de 50x50x15 MM.
5 10 17 3025794 Après le stockage de 14 jours, un traitement de surface des plaques a été réalisé. Le traitement (1) selon l'invention a été appliqué sur une face de la première plaque. Le traitement (2) de comparaison a été appliqué sur une face de la deuxième plaque. Aucun revêtement n'a été disposé sur la troisième plaque.
5 Procédé de dépôt par technologie plasma selon l'invention : traitement (1): Le procédé de dépôt s'effectue en deux étapes, toutes deux réalisées dans un réacteur plasma à couplage inductif et avec une source planaire (ICP-P 200, de JE PlasmaConsult, Allemagne).
10 La première étape consiste en un nettoyage et une activation de la surface en béton à recouvrir en utilisant un plasma composé d'argon et d'oxygène. La deuxième étape consiste au dépôt plasma de polymères proprement dit en utilisant un précurseur (monomères) composé d'hexaméthyldisiloxane (dit aussi HMDSO). Le tableau (3) récapitule les conditions opératoires utilisées lors du dépôt, le 15 polymèe polymérise en surface du béton pour former une couche très compacte de polydiméthylsiloxane. Les débits sont donnés en standard cubic centimeters per minute (dit aussi sccm). Tableau (3) Etapes Composés Débit Pression Radiofréquences utilisées Puissance Durée chimiques (sccm) totale des (secondes) (Torr) décharges (Watt) N°1 Argon + 10 7.0 10-2 13.56 MHz 100 120 oxygène N°2 HMDSO 10 3.0 10-1 13.56 MHz 100 300 Ce procédé de dépôt a été effectué sur deux types de plaques en béton, l'un 20 obtenu selon la formulation (1) et l'autre obtenu selon la formulation (2). Les plaques ont ensuite été utilisées pour réaliser différentes tests. Procédé comparatif de dépôt : traitement (2) Le procédé a été réalisé à 20°C et comprend, après une attente de 14 jours après 25 le démoulage du béton à traiter, le dépôt, sur la face de l'élément de béton à traiter, d'une première couche d'un polymère acrylique dilué dans un solvant aqueux (correspondant au produit Solarcir Primer Protec TM commercialisé par la société GracePieri). L'émulsion a été pulvérisée en une quantité de 40 g/m2. Ce procédé comprenait ensuite une attente de 24 heures à partir du séchage de la première couche, puis le 30 dépôt d'une seconde couche à base de polyuréthane (correspondant au produit Solarcir 18 3025794 Protec Mat TM commercialisé par Grace-Pieri). Cette seconde couche a été pulvérisée en une quantité de 80 g/m2. Ce procédé de dépôt (traitement (2)) a été effectué sur deux types de plaques en béton, l'un obtenu selon la formulation (1) et l'autre obtenu selon la formulation (2). Les 5 plaques ont ensuite été utilisées pour réaliser les différentes tests et mesures décrits ci- après. Durabilité de l'aspect visuel de surface : Après avoir été revêtues, des plaques de béton réalisées selon les formulations (1) 10 et (2) ont été stockées à 200°C pendant 2 heures sous vide partiel (pression < 0.1 atmosphère) pour vérifier la résistance à la déformation des surfaces dans un environnement contraignant, proche de celui requis pour le dépôt de couches minces photovoltaïques. Une inspection visuelle a ensuite été réalisée pour examiner les surfaces des plaques et détecter de possibles défauts. Les résultats des inspections 15 visuelles sont présentés dans le tableau (4) suivant : Tableau (4) Inspection visuelle après 2 heures à plaque avec le plaque avec le 200°C et sous vide partiel traitement (1) selon traitement (2) de l'invention comparaison Formation de bulles Pas de formation de Formation de bulles bulles dans le dans le revêtement revêtement Formation de taches sombres et claires Non Oui Les plaques de béton recouvertes avec le traitement (1) ne présente pas de tache ni de bulle alors que les plaques de béton recouvertes avec le traitement (2) de comparaison présentent au moins un de ces défauts.
20 Variation de la rugosité et résistance à la déformation : Des mesures de rugosité moyenne (paramètre Ra) de la face traitée des plaques de béton revêtues (et des plaques non revêtues) ont été réalisées avant et après stockage à 200°C pendant 2 heures sous vide partiel (pression < 0,1 atmosphère) pour 25 vérifier la résistance à la déformation des surfaces dans un environnent contraignant, proche de celui requis pour le dépôt de couches minces photovoltaïques. Les résultats des mesures de rugosité sont présentés dans les tableaux (5) et (6) suivants en fonction du type de formulation béton : 19 3025794 Tableau (5) concernant les bétons fabriqués selon la formulation (1) Mesure par profilométrie Plaque de béton Plaque de béton avec Plaque de béton de la rugosité moyenne avec le traitement le traitement (2) de sans revêtement (Ra) (1) selon l'invention comparaison Avant stockage durant 2 0,5 pm 2,0 pm 1,0 pm heures à 200°C et sous (+/- 0,1) (+/- 0,5 pm) (+/- 0,5 pm) vide partiel Après stockage durant 2 0,5 pm > 5 pm 1,5 pm heures à 200°C et sous (+/- 0,1) (+/- 0,5 pm) vide partiel Tableau (6) concernant les bétons fabriqués selon la formulation (2) Mesure par profilométrie Plaque de béton Plaque de béton avec plaque sans de la rugosité moyenne avec le traitement le traitement (2) de revêtement (Ra) (1) selon l'invention comparaison Avant stockage durant 2 0,5 pm 2,0 pm 3,0 pm heures à 200°C et sous (+/- 0,1) (+/- 0,5 pm) (+/- 0,5 pm) vide partiel Après stockage durant 2 0,5 pm > 5 pm 3,0 pm heures à 200°C et sous (+/- 0,1) (+/- 0,5 pm) vide partiel Les bétons, quelle que soit leur formulation, recouverts par le traitement (1) ne 5 présentent pas de variation de rugosité moyenne (Ra) alors que les bétons recouverts par le traitement (2) de comparaison présentent une plus forte déformation de surface ; le béton recouvert par le traitement (1) est donc plus favorable au dépôt de couche mince photovoltaïque. Le béton non recouvert par un revêtement présente une rugosité moyenne plus importante que celle du béton recouvert par le traitement (1), ce qui est 10 moins favorable au dépôt de couche mince photovoltaïque. Angle de mouillage ou de contact Par l'expression « angle de contact » ou « angle de mouillage », on entend l'angle formé entre une interface liquide/vapeur et une surface solide.
15 La figure 1 illustre le principe de la mesure d'un angle de mouillage entre une surface solide 10 d'un échantillon 12 en béton et une goutte 14 d'un liquide déposée sur la surface 10. On désigne par la référence 16 l'interface liquide/gaz entre la goutte 14 et 20 3025794 l'air ambiant. La figure 1 est une coupe selon un plan perpendiculaire à la surface 10. Dans le plan de coupe, l'angle de mouillage a correspond à l'angle, mesuré depuis l'intérieur de la goutte 14 de liquide, entre la surface 10 et la tangente T à l'interface 16 au point d'intersection entre le solide 10 et l'interface 16.
5 Pour effectuer la mesure de l'angle de mouillage, l'échantillon 12 est placé dans une salle à une température de 20°C et une humidité relative de 50 %. On dispose une goutte d'eau 14 ayant un volume de 2,5 pL sur la surface 10 de l'échantillon 12. La mesure de l'angle est réalisée par un procédé optique, par exemple en utilisant un dispositif d'analyse de forme (en anglais Drop Shape Analysis), par exemple le dispositif 10 DSA 100 commercialisé par Krüss. Les mesures sont répétées cinq fois et la valeur de l'angle de contact mesuré entre la goutte d'eau et le support est égale à la moyenne de ces cinq mesures. La mesure de l'angle de mouillage a été réalisée pour chaque formulation de béton (sans revêtement de surface ou après le traitement de surface) en utilisant le dispositif 15 de test de la figure 1. Les résultats ont été présentés dans le tableau (7) suivant : Tableau (7) Angle de Plaque de béton Plaque de béton avec plaque sans mouillage/contact avec le traitement le traitement (2) de revêtement (1) (mL/cm2) comparaison (mL/cm2) (mL/cm2) Formulation de béton (1) 110° 75° 10° Formulation de béton (2) 133° 80° 27° Le béton, quelle que soit sa formulation, recouvert par le traitement (1) est donc plus imperméable que le béton recouvert par le traitement (2) de comparaison, et également plus imperméable que le béton non recouvert par un revêtement. La forte 20 imperméabilité des plaques revêtues par le traitement (1) selon l'invention traduit une très faible porosité ouverte de surface, ce qui est très favorable au dépôt de couche mince photovoltaïque. Pour être capable de supporter un dépôt homogène de couche mince 25 photovoltaïque, notamment lors de phases de dépôt s'effectuant sous vide partiel (104 Torr) et avec une température du béton portée à environ 200°C (ou plus), le béton devrait avantageusement être : - le plus lisse et ne pas présenter de déformation de surface (tableaux 4, 5 et 6), - présenter une porosité ouverte de surface la plus faible possible (tableau 7).
30 21 3025794 A la lecture des résultats, les bétons (bétons de formulation (1) ou (2) recouverts du revêtement par le traitement (1) déposé par technologie plasma) sont ceux qui présentent les meilleures caractéristiques de surface pour recevoir un dépôt de couche mince photovoltaïque. 5 22
Claims (12)
- REVENDICATIONS1 Produit comprenant : - un béton, et - une composition de polymères disposée sur tout ou partie de la surface du béton, la composition de polymères étant déposée par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma.
- 2. Produit selon la revendication 1, comprenant en outre une couche mince photovoltaïque disposée sur tout ou partie de la composition de polymères, la couche mince photovoltaïque étant déposée sur tout ou partie de la composition de polymères par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma.
- 3. Produit selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la surface du béton sur laquelle est déposée la composition de polymères présente une rugosité Ra avant dépôt de la composition de polymères comprise de 0,5 pm à 10 pm, de préférence de 0,5 à 7 pm, encore plus préférentiellement de 0,5 à 5 pm, avantageusement de 0,5 à 3 pm.
- 4. Produit selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la surface du béton sur laquelle est déposée la composition de polymères, présente une rugosité Ra après dépôt de la composition de polymères comprise de 0,1 pm à 5 pm, de préférence de 0,2 à 3 pm, encore plus préférentiellement de 0,3 à 1 pm, avantageusement de 0,4 à 0,6 pm.
- 5. Produit selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la composition de polymères forme un film polymère.
- 6. Produit selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le béton est durci.
- 7. Procédé de revêtement d'un béton, comprenant une étape de dépôt d'une composition de polymères par dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma sur tout ou partie de la surface du béton. 23 3025794
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le dépôt chimique en phase vapeur ou gazeuse assisté par plasma utilise un mélange de gaz argon+oxygène ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque. 5
- 9. Procédé selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel la température de la composition de polymères, au moment où elle est appliquée sur le béton, est inférieure à 35°C, de préférence inférieure à 30°C.
- 10. Procédé, selon l'une des revendications 7 à 9 comprenant en outre une étape 10 de pré-traitement par technologie plasma de la surface en béton avant dépôt de la composition de polymères.
- 11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, comprenant en outre une étape de post-traitement par technologie plasma du produit selon l'une des 15 revendications 1 à 6, en utilisant un mélange de gaz argon+oxygène ou un mélange de gaz comprenant de l'ammoniaque.
- 12. Elément pour le domaine de la construction comprenant un produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 20 24
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160318 |
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Effective date: 20180531 |