FR3040701A1

FR3040701A1 - Beton de textiles, procede de fabrication d'un tel beton et ecran anti-bruit comprenant un tel beton

Info

Publication number: FR3040701A1
Application number: FR1558261A
Authority: FR
Inventors: Francois Jacquemot; Thierry Suzanne Le; Medhi Zerroug; Magide Zerroug
Original assignee: Framimex - France Amerique Imp Exp; Centre dEtudes et de Recherche de lIndustrie du Beton CERIB
Current assignee: Framimex - France Amerique Imp Exp; Centre dEtudes et de Recherche de lIndustrie du Beton CERIB
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-03-10
Anticipated expiration: 2035-09-07
Also published as: FR3040701B1

Abstract

L'invention concerne un béton léger présentant des propriétés acoustiques absorbantes. Le béton comprend un liant hydraulique, de l'eau et des fragments de textiles, lesdits fragments étant présents dans une proportion massique comprise entre 5 et 25% de la masse totale du béton à l'état frais. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel béton ainsi qu'un écran anti-bruit réalisé au moins en partie avec un tel béton.

Description

BETON DE TEXTILES, PROCEDE DE FABRICATION D’UN TEL BETON ET ECRAN ANTI-BRUIT COMPRENANT UN TEL BETON

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

[001] L’invention concerne le domaine des matériaux de construction et en particulier celui des bétons légers.

[002] L'invention concerne plus particulièrement une composition de béton léger comprenant des fragments de textiles, un procédé de réalisation d’un tel béton et l’utilisation d’un tel béton pour la réalisation de structures destinées à être mises en œuvre dans des environnements impliquant une absorption acoustique.

[003] Le béton selon l’invention est destiné notamment, mais non exclusivement, à la réalisation d’écrans acoustiques absorbants (écran anti-bruit) destinés à la réduction du bruit lié notamment aux trafics routier et ferroviaire.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[004] Ces dernières années, le bruit, et notamment celui lié aux trafics routiers et ferroviaires, est devenu une nuisance environnementale majeure. Afin de réduire cette nuisance, différentes mesures ont été prises tant dans les bâtiments par l’installation par exemple de panneaux ou de revêtements spécifiques sur les murs plafonds, etc., que le long des routes et voies ferrées par l’installation d’écrans anti-bruit.

[005] Parmi les différents types d’écrans anti-bruit proposés, ont été développés des écrans limitant la propagation du son à son voisinage mais également sa réflexion vers les véhicules. De tels écrans comprennent une couche de matériaux absorbants. Parce qu’il offre des possibilités en terme de rendu esthétique plus importantes que la plupart des autres matériaux et parce qu’il est de manière générale simple de mise en œuvre, le béton absorbant est en général privilégié pour la réalisation de tels écrans.

[006] Parmi ies bétons absorbants utilisés pour la réalisation d’écrans acoustiques, on connaît les bétons à base de granulats minéraux légers (type pouzzolane ou argile expansée). De tels bétons absorbants présentent cependant l’inconvénient d’être relativement lourds à manutentionner et ont un impact environnemental non négligeable (consommation de ressources naturelles). On connaît également des bétons à base de granulats de bois ou de granulats de caoutchouc. Si les bétons à base de granulats de bois s’avèrent moins lourds que les bétons à base de granulats minéraux, il est nécessaire de procéder à un traitement préalable des granulats afin de rendre inertes les matières organiques présentes dans le bois et qui interagissent avec certains constituants présents dans le liant. De même, les bétons à base de granulats de caoutchouc requièrent également des traitements préalablement à leur utilisation.

[007] L’invention vise à remédier aux problèmes des bétons absorbants présentés ci-dessus en proposant un béton alternatif léger, peu impactant pour l’environnement, absorbant acoustiquement et de faible coût de production.

[008] L’invention a également pour objet de proposer un procédé pour la réalisation d’un tel béton permettant de réaliser de manière simple et écologique un béton léger ayant des propriétés d’absorption acoustique au moins analogues à celles des bétons de l’art antérieur.

[009] L’invention a également pour objet de proposer des ouvrages ou structures réalisés à partir d’un tel béton et en particulier un écran anti-bruit.

OBJET DE L’INVENTION

[0010] A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un béton comprenant un liant hydraulique, de l’eau et des fragments de textiles, lesquels fragments sont présents dans une proportion massique comprise entre 5 et 25% de la masse totale du béton à l’état frais.

[0011] La présence de fragments de textiles agglomérés dans un liant permet de parvenir à une formulation de béton léger ayant des propriétés d’absorption acoustique et étant peu impactant pour l’environnement.

[0012] On désignera par la suite le béton ainsi formulé de béton de textiles.

[0013] Selon un mode de réalisation préféré, les fragments de textiles proviennent du déchiquetage ou de découpage de textiles notamment d’habillement et d’ameublement usagés. Les fragments de textiles peuvent ainsi contenir des éléments non textiles, tels que des éléments plastiques ou métalliques par exemple. De préférence, la masse d’éléments non textiles contenue dans les fragments de textiles n’excède pas 5% de la masse totale des fragments de textiles. Tous les types de textiles sont concernés et peuvent être mélangés sans distinction. Il peut s’agir de textiles organiques (coton, chanvre, lin, laine, etc.), de textiles synthétiques, de textiles techniques, de tissus, d’étoffes, etc. Aucun tri préalable n’est nécessaire.

[0014] Il est bien entendu évident que les textiles utilisés dans la formulation du béton selon l’invention ne se limitent pas à l’utilisation de textiles usagés et qu’il peut être prévu des textiles non usagés ou spécialement destinés pour réaliser un béton selon l’invention sans sortir du cadre de l’invention. L’utilisation de textiles usagés reste cependant préférée compte tenu de l’intérêt économique et environnemental que leur recyclage génère. En effet, chaque année, 700 000 tonnes de textiles usagés sont produits en France. Aujourd’hui, 15% de ces textiles sont récupérés par des entreprises de collectes pour être triés et valorisés. Il existe à l’heure actuelle deux grandes voies de valorisation, l’une étant une réutilisation des textiles collectés (cela concerne plus de 50% des textiles collectés), l’autre étant le recyclage des textiles collectés comme chiffons d’essuyage ou effilochés (cela concerne environ 40% des textiles collectés). Les 10% restants, soit environ 10 000 tonnes par an, sont incinérés. Il s’agit, grâce à la présente invention, de valoriser ces 10% restants dans les bétons.

[0015] Les fragments textiles peuvent être utilisés bruts. Il peut cependant être prévu de les soumettre à un traitement préalable à leur incorporation aux autres constituants de la formulation afin d’améliorer les propriétés intrinsèques du béton obtenu. Ainsi, il peut être prévu que les textiles soient traités, avant ou après leur déchiquetage, par saturation en eau, par hydrofugation ou enrobage de pâte cimentaire. Ces prétraitements ont pour but de réduire l’absorption de l’eau par les fragments textiles et de cette façon d’augmenter la résistance mécanique du béton.

[0016] Avantageusement, les fragments de textiles présentent une dimension maximale de 25 millimètres. Au-delà de cette dimension, les fragments de textile ont tendance à bloquer la rotation de la pale du malaxeur et rendent difficile leur malaxage avec les autres constituants du béton.

[0017] La présence des fragments de textiles, leur forme, leur dimension et leur quantité au sein du béton permettent de conférer au béton durci une porosité importante de type ouverte, assurant ainsi la propagation des ondes sonores au sein du béton et par là même l’atténuation de la puissance acoustique de ces ondes.

[0018] Le liant hydraulique est présent dans la composition du béton dans une proportion massique de préférence comprise entre 15 et 60% de la masse totale du béton à l’état frais. Avantageusement, le liant hydraulique comprend un ciment et d’éventuelles additions minérales. Dans un mode de réalisation particulier, le liant est un ciment additionné d’une fine calcaire.

[0019] L’eau est présente dans la composition dans une proportion massique comprise entre 20 et 60% de la masse totale du béton à l’état frais.

[0020] Le béton peut également comprendre un ou plusieurs constituant(s) additionnels choisi(s) dans le groupe comprenant des granulats (sable, gravillons, etc,), des additions minérales, des pigments, des adjuvants (superplastifiant, hydrofuge, etc.) et des fibres (fibres métalliques, fibres synthétiques, etc.).

[0021] Avantageusement, les granulats peuvent être présents dans une proportion massique allant jusqu’à 60% de la masse totale du béton à l’état frais, les additions minérales pouvant être présentes dans une proportion massique allant jusqu’à 60% de la masse de ciment, les pigments pouvant être présents dans une proportion massique allant jusqu’à 10% de la masse de ciment, les adjuvants pouvant être présents dans une proportion massique allant jusqu’à 10% de la masse de ciment et les fibres pouvant être présentes dans une proportion massique allant jusqu’à 15% de la masse totale du béton à l’état frais.

[0022] En tout état de cause, que le béton comprenne l’un, plusieurs ou l’ensemble de ces constituants additionnels, il est prévu que ces derniers soient présents dans une proposition massique ne dépassant pas 75% de la masse totale du béton à l’état frais.

[0023] Selon une composition préférée, le béton comporte 12 à 18% de fragments de textiles, 18 à 38% de ciment, 35 à 45% d’eau et 5 à 10% d’additions minérales en masse par rapport à la masse totale du béton à l’état frais. L’invention concerne également un procédé de réalisation d’un béton tel que décrit précédemment. Le procédé comprend les étapes consistant à malaxer l’ensemble des constituants secs excepté les fragments de textiles. Ainsi, sont mélangés le liant hydraulique, tel qu’un ciment additionné ou non d’un calcaire, et les éventuels constituants additionnels secs. Le malaxage est réalisé par exemple dans un malaxeur ou une bétonnière. L’eau et les éventuels adjuvants sont ensuite ajoutés à ce mélange. L’ensemble est alors malaxé jusqu’à l’obtention d’un mélange homogène. Les fragments de textiles sont ensuite ajoutés au mélange homogène et malaxés avec celui-ci jusqu’à l’obtention d’un enrobage optimal des fragments de textiles, un enrobage complet des fragments de tissus ne pouvant pas toujours être obtenu selon la nature des textiles et leur capacité à permettre l’accrochage de la pâte cimentaire. Selon un mode de réalisation particulier, les fragments de textiles sont préalablement enrobés au moins partiellement d’une pâte cimentaire, avantageusement constituée d’un mélange de liant hydraulique et d’eau. Avantageusement, les fragments de textiles enrobés sont mis en moule par compactage ou vibro-compactage.

[0024] Une fois la composition de béton de textiles prête, celui-ci est moulé par compactage ou vibro-compactage. Il est ensuite procédé à un démoulage immédiat ou différé du béton.

[0025] Le béton ainsi fabriqué appartient à la gamme des bétons légers, avec une masse volumique à l’état durci et sec comprise entre 600 et 1500 kg/m3. Sa résistance mécanique à 28 jours est comprise entre 0,5 et 20 MPa. La présence de fragments textiles apporte au béton une certaine ductilité. La porosité ouverte du béton entraîne de bonnes propriétés d’absorption acoustique. Il présente en outre une bonne durabilité. Il est résistant au rayonnement UV, à la pluie et au nettoyage au jet d’eau à haute pression. Par ailleurs, il ne présente pas de dégradation après exposition à des cycles de gel-dégel et s’avère être moins sensible aux efflorescences que les bétons absorbants de Part antérieur et comme l’est le béton de bois en particulier.

[0026] Le béton formulé a par ailleurs l’avantage d’offrir de multiples possibilités d’aspects qui peuvent être obtenus par pigmentation dans la masse, découpe, application de traitement de surface à l’état frais ou durci ou utilisation de moules de formes travaillées.

[0027] Le béton formulé présente par ailleurs un intérêt économique et environnemental lié au fait que l’on peut utiliser des résidus du tri des déchets textiles, ouvrant ainsi une voie de valorisation de ces résidus qui n’existait pas jusqu’alors.

[0028] L’invention concerne également les applications du béton obtenu pour la réalisation de produits préfabriqués ou coulés en place, et en particulier pour la réalisation d’écrans acoustiques absorbants.

[0029] Ainsi, l’invention porte sur un écran anti-bruit réalisé au moins en partie avec un béton ayant une composition telle que décrite précédemment.

[0030] Selon un mode de réalisation particulier, l’écran anti-bruit se présente sous la forme d’un panneau composite comprenant une couche de béton de textiles et une couche en matériau structurel, du type béton armé. La réalisation d’un tel écran peut s’effectuer en coulant directement la couche de béton armé sur la couche de béton comprenant les fragments de textiles. L’avantage de procéder ainsi est d’assurer une tenue structurelle satisfaisante du panneau, l’adhérence entre le béton de textiles et un béton courant de structure étant satisfaisante, aucune zone de rupture adhésive n’étant constatée entre les matériaux lors de la réalisation de tests d’adhérence.

[0031] L’avantage d’un tel écran est de limiter non seulement la propagation du son au voisinage de l’écran mais également la réflexion du son vers les véhicules. Par ailleurs, suivant la forme de l’écran, il est possible d’obtenir des écrans acoustiques absorbants de classe Al à A4. A géométrie égale, les performances acoustiques sont au moins identiques à celles d’un écran en béton de bois.

[0032] L’invention porte également sur une utilisation du béton tel que décrit précédemment pour la réalisation d’ouvrage de bâtiment ou de génie civil ou bien en tant que matériau de remplissage d’un ouvrage de bâtiment ou de génie civil.

[0033] L’invention est illustrée par les exemples non limitatifs de compositions de béton de textiles présentés dans le tableau ci-dessous.

* fragments de textiles préalablement enrobés de pâte cimentaire " ~ " l_J EXEMPLES 1,3 et 4 [0034] Dans les exemples 1, 3 et 4, le béton comprend trois constituants, à savoir les fragments de textiles, un liant hydraulique composé d’un ciment et d’un filler, et de l’eau. Ces trois constituants sont présents dans des quantités différentes. Elles sont précisées dans le tableau ci-dessus.

[0035] Le béton est préparé selon le procédé précédemment décrit. Ainsi, il est procédé en premier lieu au mélange à sec du ciment et du filler calcaire constituant le liant hydraulique. L’eau est ensuite ajoutée au liant, et l’ensemble est malaxé jusqu’à l’obtention d’une pâte homogène. Une fois parvenu à une pâte homogène, les fragments de textiles sont ajoutés, et il est procédé à un malaxage de l’ensemble jusqu’à parvenir à un enrobage uniforme des fragments de textiles de la pâte.

[0036] Le mélange obtenu est ensuite versé dans un moule cubique de 10 centimètres de côté, puis soumis à un vibro-compactage sur une table vibrante avec l’application d’une masse en acier de 8 kilogrammes. Il est procédé au démoulage différé (démoulage à 24 heures) du cube de béton. Les cubes de bétons sont ensuite conservés à une pièce maintenue à une température de 20 °C et à un taux d’humidité de 50% environ jusqu’à l’âge de 28 jours. EXEMPLE 2 [0037] Dans l’exemple 2, le béton comprend quatre constituants, à savoir les fragments de textiles, un liant hydraulique composé d’un ciment et d’un filler, de l’eau et un constituant additionnel, en l’espèce du sable. Les quantités de ces constituants sont précisées dans le tableau ci-dessus.

[0038] Le béton est préparé selon le procédé précédemment décrit. Ainsi, il est procédé en premier lieu au mélange des constituants sec, à savoir le ciment, le filler calcaire et le sable. L’eau est ensuite ajoutée à ce mélange, et l’ensemble est malaxé jusqu’à l’obtention d’une pâte homogène. Une fois parvenu à une pâte homogène, les fragments de textiles sont ajoutés, et il est procédé à un malaxage de l’ensemble jusqu’à parvenir à un enrobage uniforme des fragments de textiles de la pâte.

[0039] Comme précédemment, le béton frais ainsi réalisé est versé dans un moule cubique de 10 centimètres de côté pour y subir un vibro-compactage sur une table vibrante avec l’application d’une masse en acier de 8 kilogrammes, est démoulé à 24 heures puis conservés à une température de 20 °C et à un taux d’humidité de 50% environ jusqu’à l’âge de 28 jours. EXEMPLE 5 [0040] Dans l’exemple 5, le béton comporte les mêmes constituants que le béton des exemples 1,3 et 4, dans des quantités différentes et a été réalisé de manière analogue aux autres compositions si ce n’est que les fragments de textiles ont subi un traitement préalable à leur incorporation au mélange liant hydraulique et eau. Ce traitement préalable a consisté à enrober les fragments de textiles d’une pâte cimentaire avec une proportion de 2 kg de ciment et 2 kg d’eau par kg de fragments de textiles. Les fragments de textiles sont travaillés dans la pâte cimentaire jusqu’à l’obtention de l’enrobage des fragments de textiles. Par enrobage, on doit comprendre dans la présente demande un enrobage optimal. Les fragments enrobés sont ensuite conservés 28 jours dans des sacs hermétiques afin d’assurer une hydratation maximale du ciment.

[0041] Ainsi, il est procédé au mélange à sec du ciment et du filler calcaire constituant le liant hydraulique, puis à l’ajout de l’eau au liant, est au malaxage de l’ensemble jusqu’à l’obtention d’une pâte homogène. Une fois une pâte homogène obtenue, les fragments de textiles enrobés de pâte cimentaire sont ajoutés, et il est procédé à un malaxage de l’ensemble jusqu’à parvenir à un enrobage uniforme des fragments de textiles par la pâte. Comme précédemment, le béton frais ainsi réalisé est versé dans un moule cubique de 10 centimètres de côté pour y subir un vibro-compactage sur une table vibrante avec l’application d’une masse en acier de 8 kilogrammes, est démoulé à 24 heures puis conservé à une température de 20 °C et à un taux d’humidité de 50% environ jusqu’à l’âge de 28 jours.

[0042] Ces exemples mettent en évidence que la résistance mécanique augmente avec la masse volumique du béton de façon presque linéaire. L’enrobage préalable des fragments de textile permet d’augmenter encore la résistance mécanique du béton (exemple 5). En outre, à quantité équivalente de fragments de textile (exemples 1, 2 et 4), on peut augmenter la résistance mécanique en augmentant le dosage en ciment (exemple 1) ou en ajoutant du sable (exemple 2). La masse volumique en sera toutefois augmentée.

EXEMPLE D’APPLICATION : ECRAN ANTI-BRUIT

[0043] Un prototype d’écran a été fabriqué en béton de textiles suivant la composition de l’exemple 1 mentionné dans le tableau précédent.

[0044] Le béton a été mis en moule par vibro-compactage dans des moules en bois de façon à obtenir un prototype de 11,5 m2 environ. L’épaisseur de l’écran est de 120 millimètres. II présente de créneaux de profondeur 70 mm et d’entraxe 100 millimètres.

[0045] Un essai d’absorption réalisé sur ce prototype selon la norme NF EN ISO 354 (2004) a indiqué un indice d’absorption acoustique de 9 dB, soit un classement A3 suivant NF EN 1793-1 (voir courbe ci-dessous).

Claims

REVENDICATIONS

1. Béton comprenant un liant hydraulique, de l’eau et des fragments de textiles, lesquels fragments sont présents dans une proportion massique comprise entre 5 et 25% de la masse totale du béton à l’état frais.
2. Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant hydraulique est présent dans une proportion massique comprise entre 15 et 60% de la masse totale du béton à l’état frai s.
3. Béton selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l’eau est présente dans une proportion massique comprise entre 20 et 60% de la masse totale du béton à l’état frais.
4. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fragments de textiles présentent une dimension maximale de 25 millimètres.
5. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fragments de textiles sont obtenus par déchiquetage ou découpage de textiles.
6. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liant hydraulique comprend un ciment.
7. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un constituant choisi dans le groupe comprenant des granulats, des additions minérales, des pigments, des adjuvants et/ou des fibres.
8. Béton selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : - les granulats sont présents dans une proportion massique allant jusqu’à 60% de la masse totale du béton à l’état frais, - les additions minérales sont présentes dans une proportion massique allant jusqu’à 60% de la masse de ciment, - les pigments sont présents dans une proportion massique allant jusqu’à 10% de la masse de ciment, - les adjuvants sont présents dans une proportion massique allant jusqu’à 10% de la masse de ciment, et - les fibres sont présentes dans une proportion massique allant jusqu’à 15% de la masse totale du béton à l’état frais.
9. Béton selon la revendication précédente 8, caractérisé en ce qu’il comporte 12 à 18% de fragments de textiles, 18 à 38% de ciment, 35 à 45% d’eau et 5 à 10% d’additions minérales en masse par rapport à la masse totale du béton à l’état frais.
10. Béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les fragments de textiles sont issus de textiles usagés.
11. Ecran anti-bruit réalisé au moins en partie avec un béton selon l’une quelconque des revendications précédentes.
12. Utilisation d’un béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour la réalisation d’un ouvrage de bâtiment ou de génie civil.
13. Utilisation d’un béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 comme matériau de remplissage dans un ouvrage de bâtiment ou de génie civil.
14. Procédé de réalisation d’un béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu’il comporte les étapes successives suivantes : - malaxage des constituants secs à l’exception des fragments de textiles - ajout de l’eau et des éventuels adjuvants et malaxage jusqu’à l’obtention d’une pâte homogène - ajout des fragments de textiles et malaxage jusqu’à obtention d’un enrobage uniforme de ces derniers par la pâte.
15. Procédé de réalisation d’un béton selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fragments de textiles sont préalablement enrobés au moins partiellement par une pâte cimentaire.
16. Procédé de réalisation d’un béton selon la revendication 14 ou la revendication 15, caractérisé en ce que le béton de textile à l’état frais est mis en moule par compactage ou vibro-compactage.
17. Béton réalisé selon d’une quelconque des revendications 14 à 16 et présentant des propriétés d’absorption acoustique.