FR3077568A1 - Formulation de beton autoplacant leger structurel et son utilisation pour la realisation d'elements de construction isolants - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une formulation de béton autoplaçant léger structurel renfermant des granulats, dont au moins une partie sont des granulats légers, et une pâte cimentaire comprenant du ciment ou du ciment et des additions, au moins un adjuvant incluant un superplastifiant, et de l'eau, caractérisé en ce que la pâte cimentaire renferme, par rapport à un béton autoplaçant léger structurel traditionnel, des cénosphères en complément du ciment ou en remplacement d'au moins une fraction de la partie d'addition non prise en compte dans le rapport normalisé de l'eau efficace Eeff au liant équivalent Leq (Eeff/Leq). Utilisation pour la réalisation, sur chantiers, de voiles de façades, voiles intérieurs de bâtiments, planchers ou balcons ou pour la préfabrication d'éléments de construction isolants, tels que plaques ou blocs de béton.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine de la construction de bâtiments, et plus particulièrement le domaine des bétons autoplaçants légers à faible conductivité thermique et leur utilisation pour des éléments de construction évitant la pose de rupteurs thermiques.
ART ANTERIEUR
Pour augmenter l’isolation thermique des bâtiments ont été mis en œuvre depuis longtemps des bétons incluant des éléments légers, par exemple des granulats légers tels que des argiles expansées. L’addition de cendres volantes améliore également la légèreté du béton.
Plus récemment, l’entrée en vigueur de la RT 2012 a vu le développement de l’utilisation de ces bétons légers en façade des bâtiments pour freiner les déperditions énergétiques des ouvrages. En effet, dans le cadre de cette nouvelle réglementation thermique, au renforcement de l'isolation thermique des parois donnant sur l'extérieur s'ajoute notamment l'obligation de limiter les déperditions thermiques globales des ouvrages. Au niveau des façades et des liaisons des planchers intermédiaires avec les murs donnant sur l'extérieur, il est ainsi nécessaire de mettre en œuvre un béton isolant structurel ayant une conductivité thermique inférieure à 0,6 W/(m.K). (Alors que la conductivité thermique d’un béton traditionnel est voisine de 2 W/(m.K)).
Ainsi pour abaisser la conductivité thermique, l’ajout de granulats légers a aussi permis de réduire la densité du béton tout en conservant ses performances mécaniques pour réaliser des bétons suffisamment résistants utilisables en murs de façades. Pour rappel, la masse volumique d'un béton isolant structurel (en abrégé BIS) se situe alors entre 1 200 et 1 600 kg/m3, contre environ 2 300 kg/m3 pour un béton traditionnel.
Ce caractère isolant des BIS est obtenu en remplaçant une partie des granulats traditionnellement utilisés dans le béton courant par des granulats dits légers d'origine naturelle (ex : pierre ponce) ou artificielle (ex : argile expansée, schiste expansé), qui contiennent davantage de vides que les granulats courants, ce qui permet d'augmenter le volume d'air piégé dans le béton et, dans le même temps, d'alléger le poids total du mélange.
BUTS DE L’INVENTION
Ces bétons à faible conductivité ont l'avantage de pouvoir être utilisés comme un béton classique, sans la phase d'arrêt du chantier nécessaire à la mise en place des rupteurs thermiques. Utilisés en voiles périphériques, ils permettent en outre de traiter les ponts thermiques sur l'ensemble de la façade, aussi bien au niveau des liaisons planchers/murs que des jonctions avec la toiture, le plancher bas et les angles. Simples à mettre en œuvre sur chantier avec le développement des formulations de bétons autoplaçants, ils bénéficient d'un regain d'intérêt des constructeurs.
Cependant pour améliorer encore les performances d’isolation thermique, c’est-à-dire réduire encore la conductivité thermique de ces matériaux il est difficile d’augmenter la teneur en granulats légers de ces bétons autoplaçants sans dégrader leur résistance mécanique, notamment leur résistance mécanique à la compression.
Un premier but de l’invention est donc de proposer un béton autoplaçant à propriétés thermiques améliorées sans augmenter sa teneur en granulats légers, tout en maintenant ses performances mécaniques.
De plus les bétons autoplaçants sont destinés, sous le seul effet de la gravité (c’est-à-dire ne nécessitant pas de mise en œuvre par vibration), à remplir des coffrages de formes complexes : ce sont donc des compositions très fluides qui doivent rester fluides jusqu’à la fin du coulage du béton. L’élimination de la vibration de ces bétons offre plusieurs avantages, notamment vis-à-vis des conséquences sonores de la vibration sur l’environnement et les maladies neurosensorielles engendrées pour les compagnons. Ces compositions comportent donc un volume de pâte cimentaire plus importante qu'un béton vibré, et notamment une quantité d’additions minérales plus importante, avec un excès généralement non pris en compte dans le liant équivalent, pour garantir une bonne fluidité du mélange. Cependant, ces compositions peuvent être sujettes au phénomène de ségrégation des constituants du mélange présentant des densités différentes (notamment entre les granulats et la pâte cimentaire renfermant le ciment et des additions minérales telles que des fillers), avant la prise complète du béton.
Un autre but de l’invention est donc de proposer un béton autoplaçant dans lequel les phénomènes de ségrégation sont limités, sans détériorer son caractère autoplaçant et sa fluidité à l’état frais.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
De manière surprenante, les inventeurs ont découvert qu’il était possible de pallier les inconvénients précités et de réduire encore la conductivité thermique d’un béton autoplaçant en remplaçant au moins une partie des additions de la matrice cimentaire, par un matériau léger, de très faible granulométrie.
A cet effet, la présente invention concerne un béton autoplaçant léger structurel renfermant des granulats, dont au moins une partie sont des granulats légers, et une pâte cimentaire comprenant du ciment ou du ciment et des additions, au moins un adjuvant incluant un superplastifiant, et de l’eau, caractérisé en ce que la pâte cimentaire renferme, par rapport à un béton autoplaçant léger structurel traditionnel, des cénosphères en complément du ciment ou en remplacement d’au moins une fraction de la partie d’addition non prise en compte dans le rapport normalisé de l’eau efficace Eetr au liant équivalent Leq (Eeff/Leq).
L’utilisation de cénosphères en tant qu’ajout dans la matrice cimentaire confère alors au béton autoplaçant des propriétés et avantages intéressants. Tout d’abord les cénosphères étant des particules creuses, elles permettent de diminuer globalement la masse volumique de la pâte de ciment. En conséquence la différence de densité entre les granulats légers et la pâte cimentaire est réduite, ce qui contribue à réduire le phénomène de ségrégation entre la pâte cimentaire et les granulats.
De plus, les cénosphères contribuent à l’amélioration des performances thermiques de ce béton autoplaçant en diminuant encore sa conductivité thermique à l’état durci, tout en maintenant les performances mécaniques, ce que montrent les exemples de réalisation présentés plus loin.
Dans un mode de réalisation de l’invention, il est même possible de n’utiliser que des cénosphères en tant qu’ajout dans la pâte cimentaire sans avoir recours à des additions minérales, sans détériorer, de manière surprenante, le caractère autoplaçant du béton, ni dégrader de manière significative ses propriétés mécaniques.
Définitions :
Le caractère autoplaçant d’un béton est défini par la mesure de son étalement à l’état frais au cône d’Abrams : sa valeur doit être comprise entre 550 mm et 750 mm. Le béton autoplaçant appartient à la classe SF1 si sa valeur d’étalement est comprise entre 550 mm et 650 mm et à la classe SF2 pour une valeur d’étalement entre 650 mm et 750 mm.
Selon l’invention on entend par béton autoplaçant « structurel » un béton autoplaçant dont la résistance à la compression à l’état durci à 28 jours est supérieure ou égale à 20 MPa. Le module de Young, mesuré à l’état durci est de préférence supérieur à 12 GPa et avantageusement compris entre 12 et 16 GPa.
Le béton léger est défini comme un béton, qui, après séchage à l’étuve, présente une masse volumique comprise entre 800 et 2000 kg/m3
Par addition on entend, conformément à la norme NF EN 206/CN un « constituant minéral finement divisé », de type I si ce constituant est inerte (tel qu’un filler) ou de type II si ce constituant présente un caractère pouzzolanique ou hydraulique.
Dans la présente invention, l’addition est de préférence une addition de type I, de préférence encore un filler calcaire.
Le terme ajout, au sens de la norme NF EN 206/CN, regroupe tous les produits qui sont incorporés dans le béton et qui ne sont pas mentionnés comme constituants du béton tels que présentés dans la norme NF EN 206/CN. Dans la présente invention, les cénosphères sont considérés comme ajouts dans le béton.
Les granulats légers sont définis comme des granulats d’origine minérale qui après séchage à l’étuve présentent une masse volumique inférieure ou égale à 2000 kg/m3.
L’eau efficace est la différence entre la quantité d’eau totale contenue dans le béton frais et la quantité d’eau absorbée par les granulats.
Selon la norme NF EN 206/CN précitée, la quantité de liant équivalent est définie par la formule (I) suivante :
Leq = C + kA (I) dans laquelle C est la quantité de ciment par mètre cube de béton (en kg/m3), A est la quantité d’addition par mètre cube de béton prise en compte dans le liant équivalent dont la valeur maximale est définie par le rapport A/(A+C) qui est par exemple de 0,3 lorsque le ciment est du CEM I et de 0,1 lorsque le ciment est du CEM II pour des classes d’exposition données, k est le coefficient de prise en compte de l’addition considérée, qui est égal à 0,25 pour des additions de type I calcaires.
En ce qui concerne les propriétés isolantes, et donc la conductivité thermique du béton autoplaçant léger structurel selon l’invention, celle-ci est inférieure à 0,60 W/m.K, de préférence inférieure à 0,50 W/m.K, et de préférence encore inférieure ou égale à 0,45 W/m.K.
Les cénosphères sont des sous-produits de la combustion des centrales à charbon. Ce sont des sphères creuses à base de silicate d’aluminium, de taille comprise entre 5 et 500 pm. Ce sont donc des particules très légères et très fines, de granulométrie généralement légèrement supérieure à celles du ciment et des fillers habituellement utilisés dans les pâtes cimentaires. De préférence les cénosphères mises en œuvre dans le béton autoplaçant de la présente invention présentent une granulométrie comprise entre 10 et 180 pm, de préférence encore comprise entre 20 et 150 pm.
De manière avantageuse, le béton autoplaçant léger structurel comprend une teneur en cénosphères comprise entre 5 et 100 kg/m3 de béton frais, de préférence encore entre 25 et 80 kg/m3 de béton frais.
Le béton autoplaçant léger structurel selon l'invention comprend avantageusement, en tant que granulats, des gravillons et du sable. Les gravillons peuvent être en partie ou en totalité des gravillons légers. Dans ce dernier cas, la teneur en gravillons légers dans le béton selon l'invention est comprise entre 500 et 650 kg, de préférence entre 570 et 630 kg/m3 de béton.
Le sable peut être du sable ordinaire ou du sable léger. Lorsque le sable est du sable ordinaire, sa teneur dans le béton selon l'invention est avantageusement comprise entre 200 et 300 kg, de préférence entre 200 et 250 kg/m3 de béton.
Les additions généralement présentées dans les bétons autoplaçants légers structurels sont ici avantageusement des additions de type I, sous forme d'un filler calcaire.
Le béton autoplaçant léger structurel selon l'invention comprend avantageusement un filler calcaire en une teneur comprise entre 0 et 250 kg, de préférence entre 50 et 200 kg/m3 de béton.
Le ciment peut être un ciment Portland choisi parmi les ciments CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V, de préférence le ciment est un ciment CEM II ou CEM I.
De manière avantageuse, le béton autoplaçant léger structurel comprend une teneur en eau efficace Eeff comprise entre 160 L et 200 L nécessaire pour garantir le caractère auto-plaçant du béton, de préférence entre 170 L et 190 L par m3 de béton frais.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le béton autoplaçant léger structurel comprend les constituants suivants :
-des gravillons légers en une teneur comprise entre 500 et 650 kg, de préférence entre 570 et 630 kg/m3 de béton,
-du sable en une teneur comprise entre 200 et 300 kg, de préférence entre 200 et 250 kg/m3 de béton,
-un filler calcaire en une teneur comprise entre 0 et 250 kg, de préférence entre 50 et 200 kg/m3 de béton,
-un ciment Portland CEM II,
-une teneur en eau efficace Eeff comprise entre 160 L et 200 L, de préférence entre 170 L et 190 L par m3 de béton frais, et
-des cénosphères de taille comprise entre 10 et 180 pm, à une teneur en cénosphères comprise entre 5 et 100 kg/m3 de béton frais, de préférence encore entre 25 et 80 kg/m3.
Le béton autoplaçant léger structurel selon l'invention présente, à l’état durci, une résistance mécanique à la compression à 28 jours d’au moins 20 MPa, de préférence d’au moins 24 MPa et une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m.K, de préférence inférieure à 0,45 W/m.K.
L'invention concerne également un procédé d’amélioration des performances thermiques d’un béton autoplaçant léger structurel sans dégrader ses performances mécaniques telles que la résistance à la compression, ni son caractère autoplaçant, caractérisé en ce qu’il consiste à introduire, dans une composition de béton autoplaçant léger structurel renfermant des granulats, comprenant des granulats légers, et une pâte cimentaire comprenant du ciment ou du ciment et des additions, au moins un adjuvant incluant un superplastifiant, et de l’eau, des cénosphères en complément du ciment ou en remplacement d’au moins une fraction de la partie d’addition non prise en compte dans le rapport normalisé de l’eau efficace Eeffau liant équivalent Leq (Eeff/Leq).
Le béton autoplaçant léger structurel selon la présente invention peut être utilisé pour la réalisation, sur chantiers, de voiles de façades, de voiles intérieurs de bâtiments, de planchers ou de balcons, ou être utilisé pour la réalisation d’éléments de construction préfabriqués isolants, tels que des plaques ou blocs de béton.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence à la figure 1 unique qui présente la courbe granulométrique des cénosphères mises en œuvre dans les exemples présentés ci-après ;
EXEMPLES
Différentes compositions de bétons autoplaçants légers structurels ont été réalisées, et comparées à une composition de béton autoplaçant léger structurel type (exemple comparatif 1) incluant en tant que granulats des gravillons légers sous la forme de billes d’argile expansée.
Les constituants mis en œuvre étaient les suivants :
Gravillons : argile expansée 2/14 mm Laterlite
Sable : 0/4 mm roulé de la société Saremer
Ciment : CEM ll/A-LL 42,5 R (Ranville) de la société Ciments Calcia
Filler calcaire : Betocarb ® HP-EB de la société Omya
Superplastifiant haut réducteur d’eau : Chryso ®: Optima 372
Entraîneur d’air (facultatif) : Chryso ® Air G500
Cénosphères: Fillite® 160 de la société OMYA, de densité vraie 0,87, de composition chimique : 55-65 % de S1O2, de 27-33 de AI2O3 et Fe2O3 inférieure ou égale à 6 % massique. Une analyse élémentaire plus précise a donné les résultats suivants (en % atomique) : O : 57,2 - Na : 0,29 - Mg : 0,24 - Al : 17,77 - Si : 23,48 - K : 0,66 - Ca : 0,03 - Fe : 0,35. Ces particules sphériques sont majoritairement amorphes, avec des phases cristallines de quartz et de mullite.
Le tableau 1 regroupe les valeurs de granulométrie du ciment, du filler calcaire et des cénosphères utilisés dans les compositions du béton des exemples ciaprès (en pm).
| D10 | D50 | D90 | |
| Ciment | 1,2 pm | 9,5 pm | 35,6 pm |
| Filler calcaire | 1,2 pm | 11,2 pm | 68 pm |
| Cénosphères | 31,7 pm | 97,9 pm | 125,6 pm |
Tableau 1
Les mesures sur les cénosphères sont été effectuées au moyen d’un granulomètre laser. La figure 1 montre le % passant en fonction du diamètre de ces particules.
Préparation du béton
La préparation des bétons autoplaçants des exemples ci-après suit un protocole classique effectué dans un malaxeur. Les étapes sont les suivantes :
-mélange des granulats (gravillons + sable)
-ajout des fines (ciment, filler et cénosphères)
-puis malaxage à sec pendant environ 2-3 minutes, et tout en malaxant :
-introduction de la moitié de la quantité d'eau
-ajout du superplastifiant, puis de l'entraîneur d'air éventuel
-et ajout du reste de l'eau.
Le malaxage total est poursuivi durant 15-20 minutes au total. Le béton frais est alors disponible pour être mis en place dans l'ouvrage.
Méthodes de mesures
Sur béton frais :
La mesure de l’étalement est réalisée au cône d’Abrams selon la norme EN 12350-8.
Sur béton durci sec, à 28 jours :
Les mesures de la résistance à la compression et du module de Young sont effectuées sur des éprouvettes cylindriques de diamètre 11x22 cm suivant la norme NF EN 206/CN. Les valeurs indiquées dans les exemples ci-après sont les moyennes de mesures réalisées sur trois éprouvettes.
La conductivité thermique est mesurée suivant le référentiel NF BPE (Béton à propriété thermique) et la norme NF EN 12 664 sur les éprouvettes de 30x30x5.5 cm3 par la méthode fluxmétrique. Les mesures sont effectuées après 28 jours de cure de l’éprouvette puis séchage jusqu’à masse constante. Température moyenne de l’essai : 10°C.
Exemple comparatif 1
La composition du béton autoplaçant léger structurel ayant servi de référence est présentée dans le tableau 2.
Exemples 2 et 3
Deux compositions de béton autoplaçant léger structurel selon la présente invention ont été préparées avec des teneurs en granulats (gravillons et sable) et en ciment identiques à celles de l’exemple comparatif 1, et des teneurs 5 différentes en filler et en cénosphères. Ces compositions sont également présentées dans le tableau 2. Ce tableau détaille la première partie de filler prise en compte dans la valeur du liant équivalent et la seconde partie de filler restante, non prise en compte dans le liant équivalent.
| Composants (Kg/m3) | Ex 1 Comparatif | Ex. 2 | Ex. 3 |
| Gravillons légers 2/14 mm | 604 | 604 | 604 |
| Sable 0/4 mm | 223 | 223 | 223 |
| Ciment Portland (CEM II) | 350 | 350 | 350 |
| Filler calcaire total | 230 | 136 | 71 |
| 1ère partie du filler dans Liant équivalent (Leq) | 38 | 38 | 38 |
| 2e partie du filler | 192 | 98 | 33 |
| Cénosphères | - | 30 | 51 |
| Eau | 185 | 185 | 185 |
| Superplastifiant | 2,80 | 2,80 | 2,80 |
| Entraîneur d'air | 0,53 | 0,53 | 0,53 |
| E8Ueff/Leq | 0,515 | 0,515 | 0,515 |
| Mesures | |||
| Etalement (mm) | 680 | 560 | 715 |
| Rc (28 j) (MPa) | 31,55 | 31,75 | 26,14 |
| Module de Young (GPa) | 15,13 | 15,02 | 13,94 |
| Conductivité thermique (W/m.K) | 0,48 | 0,43 | 0,42 |
| Densité (état durci sec) | 1,397 | 1,359 | 1,269 |
Tableau 2
Le béton conserve son caractère autoplaçant, sans dégradation des propriétés de résistance mécanique. Il présente des propriétés d’isolation thermique améliorées par rapport au béton de référence de l’exemple comparatif 1.
Exemple 4
Dans cette formule de béton a été testée la possibilité d’utiliser uniquement du ciment comme liant équivalent (sans utilisation d'addition minérale) et de compléter le volume par des cénosphères (voir tableau 3). Le liant équivalent dans cette formule est donc Leq=350 kg contre Leq=350+0,25*38= 359,5 kg pour îo les exemples 1,2 et 3. Le rapport Eeff/Leq n'est donc pas le même non plus. Cet exemple montre que la combinaison de ciment (seul) + cénosphères permet d'obtenir également des bétons à caractère autoplaçant satisfaisant à l'état frais.
| Composants (Kg/m3) | Ex. 4 |
| Gravillons légers 2/14 mm | 604 |
| Sable 0/4 mm | 223 |
| Ciment Portland (CEM II) | 350 |
| Filler calcaire total | - |
| Cénosphères | 74 |
| Eau | 185 |
| Superplastifiant | 2,80 |
| Entraîneur d'air | 0,53 |
| E8Ueff/Leq | 0,529 |
| Mesures | |
| Etalement (mm) | 630 |
| Rc (28 j) (MPa) | 24,01 |
| Module de Young (GPa) | 12,88 |
| Conductivité thermique (W/m.K) | 0,41 |
| Densité (état durci sec) | 1,248 |
Tableau 3
Exemples 5 et 6 :
Deux autres compositions de béton autoplaçant léger structurel selon la présente invention ont été préparées avec des teneurs toujours identiques en granulats (gravillons et sable), mais des teneurs en ciment plus faibles que les 5 exemples précédents et en ciment que l’exemple comparatif 1, avec des teneurs différentes en filler et en cénosphères. Ces formulations sont présentées dans le tableau 4.
| Composants (Kg/m3) | Ex. 5 | Ex. 6 |
| Gravillons légers 2/14 mm | 604 | 604 |
| Sable 0/4 mm | 223 | 223 |
| Ciment Portland (CEM II) | 320 | 320 |
| Filler calcaire total | 200 | 150 |
| 1ère partie du filler dans Liant équivalent (Leq) | 35 | 35 |
| 2e partie du filler | 165 | 115 |
| Cénosphères | 31 | 30 |
| Eau | 195 | 185 |
| Superplastifiant | 3,52 | 3,52 |
| Entraîneur d'air | 0,48 | 0,48 |
| E8Ueff/Leq | 0,593 | 0,593 |
| Mesures | ||
| Etalement (mm) | 700 | 720 |
| Rc (28 j) (MPa) | 31,81 | 24,72 |
| Module de Young (GPa) | 16,54 | 14,06 |
| Conductivité thermique (W/m.K) | 0,45 | 0,43 |
| Densité (état durci sec) | 1,421 | 1,291 |
Tableau 4
Ce tableau détaille également la première partie de filler prise en compte dans la valeur du liant équivalent et la seconde partie de filler restante, non prise en compte dans le liant équivalent.
Les bétons ainsi formulés conservent leur caractère autoplaçant, avec de bonnes des propriétés de résistance mécanique et présentent aussi des propriétés d’isolation thermique améliorées par rapport au béton de référence de l’exemple comparatif 1.
Claims (13)
1. Béton autoplaçant léger structurel renfermant des granulats, dont au moins une partie sont des granulats légers, et une pâte cimentaire comprenant du ciment ou du ciment et des additions, au moins un adjuvant incluant un superplastifiant, et de l’eau, caractérisé en ce que la pâte cimentaire renferme, par rapport à un béton autoplaçant léger structurel traditionnel, des cénosphères en complément du ciment ou en remplacement d’au moins une fraction de la partie d’addition non prise en compte dans le rapport normalisé de l’eau efficace Eetfau liant équivalent Leq (Eeff/Leq).
2. Béton autoplaçant léger structurel selon la revendication 1 caractérisé en ce que la taille des cénosphères est comprise entre 5 et 500 pm, de préférence entre 10 et 180 pm, de préférence encore entre 20 et 150 pm.
3. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une teneur en cénosphères comprise entre 5 et 100 kg/m3 de béton frais, de préférence encore entre 25 et 80 kg/m3 de béton frais.
4. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des gravillons légers en une teneur comprise entre 500 et 650 kg, de préférence entre 570 et 630 kg/m3 de béton.
5. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend du sable en une teneur comprise entre 200 et 300 kg, de préférence entre 200 et 250 kg/m3 de béton.
6. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un filler calcaire en une teneur comprise entre 0 et 250 kg, de préférence entre 50 et 200 kg/m3 de béton.
7. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ciment est un ciment Portland choisi parmi les ciments CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V, de préférence le ciment est un ciment CEM II ou CEM I.
8. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une teneur en eau efficace Eeff comprise entre 160 L et 200 L, de préférence entre 170 L et 190 L par m3 de béton frais.
9. Béton autoplaçant léger structurel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les constituants suivants :
-des gravillons légers en une teneur comprise entre 500 et 650 kg, de préférence entre 570 et 630 kg/m3 de béton,
-du sable en une teneur comprise entre 200 et 300 kg, de préférence entre 200 et 250 kg/m3 de béton,
-un filler calcaire en une teneur comprise entre 0 et 250 kg, de préférence entre 50 et 200 kg/m3 de béton,
-un ciment Portland CEM II,
-une teneur en eau efficace Eeff comprise entre 160 L et 200 L, de préférence entre 170 L et 190 L par m3 de béton frais, et
-des cénosphères de taille comprise entre 10 et 180 pm, à une teneur en cénosphères comprise entre 5 et 100 kg/m3 de béton frais, de préférence encore entre 25 et 80 kg/m3.
10. Béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente, à l’état durci, une résistance mécanique à la compression à 28 jours d’au moins 20 MPa, de préférence d’au moins 24 MPa et une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m.K, de préférence inférieure à 0,45 W/m.K.
11. Procédé d’amélioration des performances thermiques d’un béton autoplaçant léger structurel sans dégrader ses performances mécaniques telles que la résistance à la compression, ni son caractère autoplaçant, caractérisé en ce qu’il consiste à introduire, dans une composition de béton autoplaçant léger structurel renfermant des granulats, comprenant des granulats légers, et une pâte cimentaire comprenant du ciment ou du ciment et des additions, au moins un adjuvant incluant un superplastifiant, et de l’eau, des cénosphères en complément du ciment ou en remplacement d’au moins une fraction de la partie d’addition non prise en compte dans le rapport normalisé de l’eau efficace Eeffau liant équivalent Leq (Eeff/Leq).
12. Utilisation du béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 pour la réalisation, sur chantiers, de voiles de façades, de voiles intérieurs de bâtiments, de planchers ou de balcons.
13. Utilisation du béton autoplaçant léger structurel selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 pour la réalisation d’éléments de construction préfabriqués isolants, tels que des plaques ou blocs de béton.
1/1
Diamètre (μηη) luessed %
100
RÉPUBLIQUE FRANÇAISE irai — I INSTITUT NATIONAL
DE LA PROPRIÉTÉ
INDUSTRIELLE
RAPPORT DE RECHERCHE PRÉLIMINAIRE établi sur la base des dernières revendications déposées avant le commencement de la recherche
N° d'enregistrement national
FA 851407
FR 1850965
EPO FORM 1503 12.99 (P04C14)
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2922270A1 (fr) * | 2007-10-10 | 2009-04-17 | Renault Sas | Procede de commande d'un moteur a combustion interne a quatre temps |
| FR2933091A1 (fr) * | 2008-06-30 | 2010-01-01 | Lafarge Sa | Formulation, utilisation et procede d'obtention d'un beton leger structurel |
| FR2963000A1 (fr) * | 2010-07-23 | 2012-01-27 | Lafarge Sa | Element constructif en beton leger isolant |
| FR3006312A1 (fr) * | 2013-06-04 | 2014-12-05 | Italcementi Spa | Matrice cimentaire pour coulis, mortier ou beton leger, structurel |
| US20170283319A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Structural lightweight concrete with superior thermal insulation |
-
2018
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2922270A1 (fr) * | 2007-10-10 | 2009-04-17 | Renault Sas | Procede de commande d'un moteur a combustion interne a quatre temps |
| FR2933091A1 (fr) * | 2008-06-30 | 2010-01-01 | Lafarge Sa | Formulation, utilisation et procede d'obtention d'un beton leger structurel |
| FR2963000A1 (fr) * | 2010-07-23 | 2012-01-27 | Lafarge Sa | Element constructif en beton leger isolant |
| FR3006312A1 (fr) * | 2013-06-04 | 2014-12-05 | Italcementi Spa | Matrice cimentaire pour coulis, mortier ou beton leger, structurel |
| US20170283319A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Structural lightweight concrete with superior thermal insulation |
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