FR3092577A1 - Composition pour un enduit destiné à recouvrir une paroi - Google Patents
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Abstract
Titre de l'invention : Composition pour un enduit destiné à recouvrir une paroi L’invention a pour objet une composition pour un enduit comprenant une première charge minérale de pouzzolane présentant une première granulométrie, un éther de cellulose, et un liant, le liant comprenant une deuxième charge minérale de pouzzolane présentant une deuxième granulométrie distincte de la première granulométrie et de la chaux. Application au domaine du bâtiment. Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention relève du domaine des compositions d’enduit. Elle a pour objet une composition pour un enduit, et plus particulièrement une composition pour un enduit destiné à recouvrir une paroi, telle qu’une façade extérieure d’un bâtiment ou analogue. Elle a aussi pour objet un enduit recouvrant une telle paroi.
Il est connu de recouvrir une paroi par un enduit pour la protéger, notamment de la pluie et des intempéries, et/ou pour lui conférer un caractère visuel et/ou surfacique particulier. La paroi est par exemple un mur, une façade d’un bâtiment, telle qu’une maison d’habitation, un local commercial ou une construction de nature quelconque. La paroi est notamment une paroi extérieure, soumise à la pluie, au gel, au vent, parfois aux embruns salés ou aux vents de sable. Ces intempéries constituent des agressions à l’encontre d’un vieillissement long et satisfaisant de la paroi. Il est donc souhaitable de proposer un enduit apte à protéger la paroi que l’enduit recouvre de tout ou partie de de ces inconvénients.
L’enduit comprend, dans sa généralité, une pluralité de composants dont un liant, une charge minérale et de l’eau. Le liant est prévu pour permettre une adhésion de l’enduit sur la paroi. La charge minérale est couramment constituée d’un agrégat de sables. L’eau est admise en proportion variable selon que l’on souhaite obtenir un mortier de pose, de jointement ou un enduit pour paroi.
On connait des enduits comprenant un ciment qui agit comme liant. Or, il est souhaitable, de nos jours, que les composants utilisés pour la composition de l’enduit présentent une empreinte carbone la plus réduite possible, c’est-à-dire que les composants utilisés soient issus de processus les moins consommateurs d’énergies fossiles, tels que le pétrole, le charbon, le gaz ou analogue. Il est donc souhaitable d’écarter d’une telle composition le ciment.
Le document de brevet EP2534112 décrit une composition d’un mortier comprenant de la chaux et des matériaux pouzzolaniques présentant une granulométrie dans la gamme de 0,1 µm à 1 000 µm.
Les enduits de surface obtenus à partir d’un enduit sont susceptibles d’être altérés, en raison de l’impact du temps sur la paroi, des conditions environnementales, des intempéries climatiques ou de malfaçons. Or, les enduits de surface sont destinés à décorer de manière pérenne les parois. Il est donc souhaitable que les enduits de surface, obtenus à partir des enduits connus, soient exempts d’un certain nombre de défauts affectant l’aspect de la surface recouverte ou sa perméabilité, dont :
- le nuançage qui désigne des variations de couleur ou d’aspect de l’enduit,
- le faïençage qui se caractérise par une microfissuration en forme de résille qui affecte la surface de l’enduit,
- les mousses et les salissures qui sont dues au développement de microorganismes sur des zones humides ou à des dépôts de salissures urbaines,
- la fissuration qui est due au comportement de la paroi mais également au retrait de l’enduit lié aux conditions d’application,
- les pénétrations d’eau par porosité qui sont rares en l’absence de fissures mais peuvent être dues à des épaisseurs insuffisantes d’enduit,
- le décollement qui est consécutif à une mauvaise préparation de la paroi,
- le cisaillement qui se rencontre sur les supports à faibles caractéristiques mécaniques.
Il est souhaitable par ailleurs d’éviter un retrait plastique qui a lieu avant la prise et qui est la conséquence d’une différence de flux entre l’eau évaporée à la surface de la paroi et l’eau ressuée, particulièrement pendant la période de pré-prise lorsque le matériau est encore déformable et que le flux d’eau ressuée diminue fortement. La contraction de l’enduit en cours de prise provoque une fissuration peu profonde en surface. De nombreux paramètres influencent la cinétique et l’amplitude de ce retrait, tels que la contraction, le ressuage, le taux d’évaporation ou la taille de pores de la paroi.
Le phénomène du retrait restreint est susceptible de conduire à la fissuration de l’enduit. Ce phénomène est lié au caractère inhomogène et participe à l’initiation de la fissuration dans le cas du retrait restreint. L’écoulement et/ou la diffusion de l’eau au travers de l’enduit est dépendante des dimensions du réseau poreux. Dans le cas particulier des matériaux cimentaires, le séchage est un processus lent. En conséquence, un gradient de teneur en eau se crée depuis les surfaces soumises au séchage vers le cœur du matériau. Le retrait de dessiccation se développe donc plus rapidement en peau qu’en cœur. La contraction en surface est donc amenée à être restreinte par le cœur, ce qui conduit à l’apparition de contraintes de traction en surface contrebalancées par des contraintes de compression en cœur. La résistance en traction des matériaux cimentaires étant relativement faible par rapport à leur résistance en compression, ce processus peut conduire à l’initiation de fissures en surface. Il convient d’améliorer cette situation.
Il existe aussi un phénomène de retrait par carbonatation. En effet, dans des conditions normales de température et d’humidité relative, la portlandite, qui est un hydroxyde de calcium naturel de formule brute Ca(OH)2, réagit avec le dioxyde de carbone dissous pour former du carbonate de calcium et de l’eau selon la formule [Chem 1] rappelée ci-après :
Ca(OH)2+ CO2-> CaCO3+ H2O
La réaction de carbonatation ci-dessus provoque un relargage d’eau dans la porosité, entrainant une augmentation locale de l’humidité relative. Ce retrait est maximal pour des humidités relatives situées dans la plage de 50% à 65%, correspondant à une diffusivité optimale du CO2gazeux et une réaction à l’état liquide avec les hydrates. Il est souhaitable d’éviter ce phénomène de retrait par carbonatation.
Il est souhaitable de proposer une composition d’enduit, notamment d’un enduit destiné à être rapportée sur une paroi qui offre une solution satisfaisante aux inconvénients précédemment énoncés, pris seuls ou en combinaison, et qui offre un meilleur compromis possible pour les solutions apportées aux inconvénients susvisés.
Une composition pour un enduit de la présente invention est une composition pour un enduit comprenant :
- une première charge minérale de pouzzolane présentant une première granulométrie,
- un éther de cellulose, et
- un liant, le liant comprenant une deuxième charge minérale de pouzzolane présentant une deuxième granulométrie distincte de la première granulométrie et de la chaux.
L’enduit est prévu pour être utilisé dans le domaine du bâtiment. L’enduit est notamment destiné à recouvrir une paroi, telle qu’une façade extérieure d’un bâtiment ou analogue.
L’enduit est défini par une composition de matière sèche à laquelle de l’eau est ajouté pour obtenir l’enduit.
La première charge minérale est un sable de pouzzolanes qui est formé de matières granulaires de pouzzolanes. Le sable de pouzzolanes comprend des grains de pouzzolanes qui présentent une première granulométrie de l’ordre du millimètre.
La deuxième charge minérale est une fine de pouzzolane qui est formée d’une matière pulvérulente de pouzzolanes. La fine de pouzzolanes comprend des grains de pouzzolanes qui présentent une deuxième granulométrie qui est inférieure à la première granulométrie et qui est notamment de l’ordre du micron.
La composition de l’enduit présente avantageusement l’une quelconque au moins des revendications suivantes, prises seules ou en combinaison :
- au moins 50% de la première granulométrie a une distribution de tailles comprise entre 1 mm et 3 mm,
- au moins 80% de la deuxième granulométrie a une distribution de tailles inférieure à 200 µm,
- moins de 50% de la deuxième granulométrie a une distribution de tailles entre 35 µm et 160 µm,
- le liant comprend 80% plus ou moins 5% en masse sèche de deuxième charge minérale de pouzzolane pour 20% plus ou moins 5% en masse sèche de chaux,
- un rapport massique entre la première charge minérale de pouzzolane et la chaux est compris entre 0.90 et 1.10, et est notamment égal à 1,
- l’éther de cellulose correspond à 1% en masse de liant,
- la composition comprend en masse sèche : 50% plus ou moins 5% de première charge minérale de pouzzolane, 50% plus ou moins 5% de liant, et l’éther de cellulose, le liant comprenant 80% plus ou moins 5% de deuxième charge minérale de pouzzolane et 20% plus ou moins 5% de chaux, et l’éther de cellulose correspondant à 1% en masse de liant.
- la composition comprend au moins un latex,
- la composition comprend au moins un retardateur de prise,
- la composition comprend au moins un pigment,
- la composition comprend au moins un agent anti-retrait,
- la composition comprend au moins un activateur de prise.
La présente invention a aussi pour objet un enduit obtenu à partir du mélange entre de l’eau et une telle composition, dans lequel un rapport massique entre l’eau et la chaux est compris entre 0,54 et 0,66.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure est une courbe granulométrique d’un échantillon d’une première charge minérale entrant dans une composition d’un enduit selon la présente invention,
- la figure est un histogramme illustrant un pourcentage volumique de grains d’une deuxième charge minérale entrant dans la composition de l’enduit selon la présente invention en fonction de la taille de ces grains,
- la figure est un histogramme illustrant un pourcentage volumique de grains de chaux entrant dans la composition de l’enduit selon la présente invention en fonction de la taille de ces grains,
- la figure illustre des courbes Contrainte-Déformation de trois éprouvettes d’enduit réalisées selon la présente invention lors de tests en flexion à sept jours,
- la figure illustre des courbes Contrainte-Déformation de trois éprouvettes d’enduit réalisées selon la présente invention lors de tests en flexion à vingt-huit jours,
- la figure illustre des courbes Contrainte-Déformation de trois éprouvettes d’enduit réalisées selon la présente invention lors de tests en compression à sept jours,
- la figure illustre des courbes Contrainte-Déformation de trois éprouvettes d’enduit réalisées selon la présente invention lors de tests en compression à vingt-huit jours,
- la figure présente un graphique comparatif des essais mécaniques ci-dessus entre des éprouvettes réalisées à partir d’une composition selon la présente invention et d’autres éprouvettes pour des tests à sept jours en flexion et en compression pour chacun des types d’éprouvettes,
- la figure présente un graphique comparatif des essais mécaniques ci-dessus entre des éprouvettes réalisées à partir d’une composition selon la présente invention et d’autres éprouvettes pour des tests à vingt-huit jours en flexion et en compression pour chacun des types d’éprouvettes.
Un enduit de la présente invention est destiné notamment à revêtir une paroi, telle qu’une façade extérieure d’un bâtiment, en vue de la protéger des intempéries, d’un vieillissement prématuré ou analogue.
L’enduit est obtenu à partir d’une composition pour un enduit à laquelle est ajoutée de l’eau.
La composition pour un enduit de la présente invention est une composition comprenant trois ingrédients principaux, dont :
- une première charge minérale de pouzzolane présentant une première granulométrie,
- un liant qui comprend une deuxième charge minérale de pouzzolane présentant une deuxième granulométrie distincte de la première granulométrie et de la chaux, et
- un éther de cellulose.
La première charge minérale et la deuxième charge minérale sont obtenues à partir de matériaux pouzzolaniques qui sont choisis pour leur nature chimique, leur fonction et leur granulométrie respectives.
Le premier ingrédient de la composition de la présente invention est la première charge minérale qui a pour fonction de remplacer le sable dans les enduits connus de l’art antérieur.
Le deuxième ingrédient de la composition de la présente invention est un liant qui est obtenu à partir d’un mélange de la deuxième charge minérale et de la chaux. La deuxième charge minérale a pour fonction de se lier intimement à la chaux pour former un équivalent de la matrice cimentaire classiquement obtenue grâce au matériau « ciment ».
Néanmoins, la première charge minérale et la deuxième charge minérale sont formées d’un même matériau, la pouzzolane, mais la première charge minérale et la deuxième charge minérale ont des fonctions différentes dans la composition de l’enduit. La deuxième charge minérale est par exemple obtenue à partir d’un broyage de la première charge minérale, tel qu’un broyage par percussion ou analogue.
La première granulométrie de la première charge minérale est supérieure à la deuxième granulométrie de la deuxième charge minérale. Autrement dit, la première charge minérale est plus grossière que la deuxième charge minérale. La première granulométrie est de l’ordre du millimètre tandis que la deuxième granulométrie est de l’ordre du micron.
La première charge minérale est constituée d’un sable de pouzzolane dont la première granulométrie est représentée sur la Figure 1, qui illustre une courbe granulométrique d’un échantillon de 242 g de sable de pouzzolanes, représentant en abscisse des maille de tamis, en millimètres, et en ordonnée un pourcentage de passant cumulé. On remarque que la première charge minérale a une distribution de taille de grains de pouzzolanes telle qu’au moins 50% de la première granulométrie est comprise entre 1 mm et 3 mm.
La deuxième charge minérale est constituée d’une fine de pouzzolane dont la deuxième granulométrie est représentée sur la Figure 2, qui illustre un pourcentage volumique des grains de fine de pouzzolane en fonction de la taille de ces grains exprimée en micron. On remarque que la deuxième charge minérale a une distribution de taille de grains de pouzzolanes telle qu’au moins 80% de la deuxième granulométrie est inférieure à 200 µm. On remarque aussi que la deuxième charge minérale a une distribution de taille de grains de pouzzolanes telle que moins de 50% de la deuxième granulométrie a une distribution de tailles entre 35 µm et 160 µm.
La première charge minérale et la deuxième charge minérale sont formées d’un matériau d’origine volcanique, la pouzzolane, qui est un matériau cendreux de composition trachytique, de couleur claire et friable. Il s’agit d’une roche naturelle issue de projections volcaniques scoriacées, essentiellement stromboliennes et basiques, c’est-à-dire de composition basaltique.
La tableau ci-dessous montre deux exemples de composition chimique de la première charge minérale et de la deuxième charge minérale, une composition chimique dite « moyenne » correspondant à une formulation chimique générale de pouzzolane et une composition typique naturelle d’un site géographique :
| Désignation | Symbole | % Moyen | % Typique |
| Silice | SiO2 | 42 à 55 | 46,1 |
| Alumine | Al12O3 | 12 à 24 | 15 |
| Oxydes ferriques | Fe2O3 | 8 à 20 | 17 |
| Chaux | CaO | 4 à 11 | 9,2 |
| Magnésie | MgO | 1 à 10 | 6,1 |
| Oxyde de Sodium | Na2O | 3 à 6 | |
| Oxyde de potassium | K2O | 1 à 4 | |
| Protoxyde de fer | FeO | 0,5 à 4 | |
| Oxyde de titane | TiO2 | 0,5 à 2,5 | |
| Soufre | S | 0 à 0,06 | 0,6 |
| Anhydride sulfurique | SO2 | 0 à 0,12 | |
| Anhydride phosphorique | P2O3 | 0 à 0,08 | |
| Alcalis totaux | Na2O | 4,9 | |
| Anhydride carbonique | 0,4 | ||
| Eau (perte au feu) | 0,2 à 3 | 0,4 | |
| Eau combinée | 0,2 |
Sommairement, les pouzzolanes naturelles contiennent en majorité de la silice (SiO2) et de l’alumine (Al2O3). La teneur en magnétite (Fe2O4) ou en hématite (Fe2O3) confère aux matériaux leur couleur respectivement noire ou rouge.
Les pouzzolanes sont constituées majoritairement de feldspaths qui appartiennent à la classe minéralogique des tectosilicates. Leur structure cristalline résulte d’un arrangement de tétraèdres Si4+(O2-)4et Al3+(O2-)4dont les atomes d’oxygène assurent les liaisons entre tétraèdres. En présence d’eau et de chaux, à une température ambiante, les pouzzolanes se transforment en silicates calciques hydratés (CSH) et en aluminates calciques hydratés.
Cette réaction comprend les étapes suivantes :
- Les tétraèdres Si4+(O2-)4et Al3+(O2-)4se séparent et libèrent des ions (SiO(OH)3)-et (Al(OH)4)-,
- sous l’effet de l’agitation thermique, il y a diffusion de ces ions jusqu’à la formation de foyers de cristallisation,
- cristallisation des hydrates : les ions silicates et aluminates réagissent avec la chaux libre pour former des hydrates solides.
La première charge minérale et la deuxième charge minérale sont constituées de pouzzolane qui est définie par la norme américaine ASTM C125-07 comme suit : «Les pouzzolanes sont des matériaux siliceux ou silico-alumineux, qui ne possèdent pas eux-mêmes de propriétés liantes mais qui, sous forme finement divisée et en présence d’humidité, réagissent chimiquement avec l’hydroxyde de calcium à température ordinaire pour former des composés possédant des propriétés liantes.»
Autrement dit, un matériau est dit « pouzzolanique » si, en présence d’eau, il peut se combiner avec la chaux pour former un liant. Autrement dit encore, c’est le caractère pouzzolanique d’un matériau qui en fait une pouzzolane, c’est-à-dire son aptitude à former un liant avec la chaux en présence d’eau. C’est cette aptitude qui est mise à profit pour former le deuxième ingrédient de la composition de la présente invention.
La chaux utilisée en combinaison avec la deuxième charge minérale pour former le liant est notamment une chaux aérienne de type CL90 Saint Astier dont la granulométrie est donnée sur l’histogramme représenté sur la figure 3 qui illustre une courbe granulométrique présentant en abscisse la taille des grains de chaux en microns et en ordonnées le pourcentage volumique de ces grains.
On remarque que la distribution granulaire est assez homogène, notamment entre 10 µm et 150 µm. Il est remarquable également que la distribution granulaire est du même ordre que celle de la deuxième charge minérale, c’est-à-dire la fine de pouzzolane. Il en résulte que les deux matériaux, la chaux et la fine de pouzzolane, sont aptes à intervenir à une même échelle granulométrique dans la réaction pouzzolanique, pour former efficacement le liant.
La chaux est le résultat de la cuisson d’un calcaire à une température comprise entre 800°C et 1 000°C. Le calcaire trouve son origine dans des sédiments et dépôts d’organismes marins laissés en place après retrait des mers pendant des dizaines de milliers d’années. Ce calcaire contient principalement du carbonate de calcium (CaCO3), à plus de 70%, mais aussi de la silice, de l’oxyde de fer, de l’aluminium ou d’autres minéraux dans des proportions plus faibles. Selon la nature du calcaire cuit, on obtient soit des chaux calciques, soit des chaux hydrauliques.
La chaux aérienne, qui est privilégiée pour la composition de l’enduit de la présente invention, est obtenue à partir d’une roche calcaire très pure. Ainsi, un calcaire pur donne une chaux dite aérienne qui est calcique si elle est essentiellement composée de d’oxyde de calcium, ou magnésienne si elle contient de l’oxyde de magnésium. Ces chaux peuvent êtres vives, ou, une fois hydratées, éteintes.
La chaux éteinte (Ca(OH)2) permet à l’enduit de durcir en se recombinant naturellement au contact du gaz carbonique dans l’air. Celle-ci se transforme en carbonate de calcium (CaCO3) en libérant de l’eau. On dit que la chaux fait sa prise en présence d’air, et on parle de chaux aérienne.
La chaux aérienne se travaille facilement, surtout pour les enduits fins, dont les particules sont de l’ordre de 1 cm à +/- 10 % près, notamment pour les enduits de finitions intérieures. La chaux aérienne demande cependant un temps de séchage rallongé : la fixation de l’enduit ne se fait pas avant au moins deux semaines. Pendant ce laps de temps, l’enduit est sensible au gel, à la chaleur et à l’humidité. Il en résulte que la chaux aérienne ne convient pas pour les murs humides.
Ainsi, la chaux aérienne est utilisée pour faire prise. Pour les enduits, la chaux représente la solution la plus écologique à partir du fait que la température de cuisson de la chaux, comprise entre 800°C et 1000°C, est bien inférieure à celle d’un ciment, dont la température de cuisson est de l’ordre de 1 450°C. L’empreinte carbone est donc considérablement diminuée.
Le troisième ingrédient de la composition pour enduit de la présente invention est constitué d’éther de cellulose. Les éthers de cellulose (ETC) sont notamment connus pour leur excellente propriété de rétention d’eau. Or, la réduction des transferts hydriques entre l’enduit et la paroi est un enjeu majeur qui garantit la bonne adhérence entre l’enduit et la paroi, puis l’enduit et la paroi. De plus, les éthers de cellulose augmentent la viscosité de l’enduit et permet de faciliter sa mise en œuvre, particulièrement dans le cas où le produit doit être lisse verticalement (enduit de façade, enduit de parement, mortier de réparation,...)
Il existe différents types d’éther de cellulose mais les deux principales molécules utilisées sont le Méthyle Hydroxyéthyle Cellulose (MHEC) et le Méthyle Hydroxypropyle Cellulose (MHPC). De manière générale les éthers sont ajoutés en faibles quantités dans l’enduit (environ 0,02% à 0,50% du poids total de l’enduit. Ces polymères tendent à se placer préférentiellement à l’interface entre l’eau et l’air. Cette propriété a pour conséquence directe de stabiliser les bulles d’air entrainées, et, de ce fait, de les empêcher de remonter à la surface.
Bien que fortement hydrophiles, les molécules de cellulose sont peu solubles dans l’eau en raison des nombreuses liaisons hydrogène existantes entre elles. La forte cohésion qui existe entre ces amas les rend ainsi difficiles à disperser dans l’eau. A contrario, les éthers de cellulose sont fortement solubles dans l’eau. Les possibilités d’association de ces molécules entre elles par pont hydrogène sont amoindries. Cependant, les chaînes d’éther de cellulose sont composées de groupement hydrophobes : les groupements éthérifiant. Ces derniers sont susceptibles de gêner la solubilisation de ces molécules. Ainsi, pour certains types d’éther de cellulose, un degré de substitution trop élevé les rend insolubles. Outre des chaînons hydrophobes, les éthers de cellulose sont composés de groupements hydrophiles (les groupements hydroxyles non substitués). C’est le caractère amphiphile de ces molécules qui permet leur solubilisation. Le type et le nombre de groupements éthérifiants composant ces polymères gouvernent le type et le nombre de liaisons intermoléculaires et par la même la forme et l’ampleur de ce réseau. Ce processus de gélification est thermo-dépendant et réversible. La création de ce réseau limite la mobilité de l’eau et conduit à une augmentation majeure de la viscosité du système.
Compte tenu du comportement des éthers en milieu aqueux, on suppose qu’un gel de cellulose se créée suite au gâchage de l’enduit. La structure ainsi formée limite la mobilité de l’eau libre et stabilise en son sein les particules solides d’enduit.
La présence avantageuse d’éther de cellulose dans l’enduit de la présente invention permet de retenir l’eau dans l’enduit ce qui ralentit avantageusement sa cinétique de séchage. De plus, la présence d’éther de cellulose modifie la rhéologie de celui-ci par rapport à un enduit exempt d’éther de cellulose. Plus particulièrement, l’enduit comprenant l’éther de cellulose, indifféremment appelé ci-après enduit d’éther de cellulose, est beaucoup moins souple que celui exempt d’éther de cellulose. On observe ainsi une baisse significative de l’ouvrabilité du mélange, comparable à une composition dans laquelle il manquerait une importante quantité d’eau pour la fluidité de l’enduit. C’est ici un effet remarquable de l’ajout d’éther de cellulose.
La présence d’éther de cellulose dans l’enduit améliore l’adhésion et l’adhérence entre l’enduit et la paroi sur laquelle l’entier est apposé. Trois mécanismes sont avancés pour expliquer cette amélioration de l’adhérence en présence d’éther.
Tout d’abord, en favorisant la stabilité de l’enduit à l’état frais, ces polymères limitent les hétérogénéités à l’interface enduit/paroi. La zone de transition entre les deux matériaux est en conséquence plus dense, améliorant l’adhésion. Ensuite, les éthers de cellulose, en tant que rétenteur d’eau limitent dans le cas des supports non–saturés la captation de l’eau par la paroi, permettant une meilleure hydratation de la couche d’enduit à l’interface. Enfin, les éthers de cellulose semblent limiter la fissuration due au retrait restreint limitant une décohésion de la couche d’enduit et la perte d’adhérence résultante.
Il en ressort finalement que la présence d’éther de cellulose permet simultanément la diminution de l’ouvrabilité, la limitation de la fissuration en couches minces et l’augmentation de la durée de séchage de l’enduit.
Outre la première charge minérale, la deuxième charge minérale, la chaux et l’éther de cellulose, d’autres additifs sont susceptibles de rentrer dans la composition de l’enduit de la présente invention.
Selon un aspect de l’invention, la composition de l’enduit comprend au moins un latex. Les latex sont utilisés pour les mortiers colles et les enduits d’isolation d’extérieurs. Ils sont généralement présentés sous forme de poudres dispersées qui sont mélangées à sec directement avec les constituants des enduits cités ci-dessus. Après un malaxage, les latex se reémulsifient et font corps avec la matrice de l’enduit. On améliore ainsi l’adhérence de l’enduit sur son support, l’ouvrabilité ou encore la plasticité. Différents types de molécules sont utilisés : les copolymères de polyvinyle éthylène-acétate (EVA), les acétates de polyvinyle (PVA) et les copolymères styrène-butadiène (SBR). Outre l’ouvrabilité dont on obtient une amélioration avec l’utilisation de latex, la capacité de rétention d’eau est aussi une propriété recherchée d’enduits proposés. C’est l’action des polymères hydrophiles qui en est à l’origine. Comme pour les éthers de cellulose, c’est le départ d’eau, de l’enduit vers son support, qui peut être ainsi limité.
Selon un aspect de l’invention, la composition de l’enduit comprend au moins un retardateur de prise. Le retardateur de prise permet de limiter le retrait de l’enduit et donc sa fissuration. Le retardateur de prise est, dans un exemple de réalisation, organique. Par exemple, le retardateur de prise est du saccharose. Le retardateur de prise est, dans un autre exemple de réalisation, inorganique. Par exemple, le retardateur de prise est du phosphate.
Selon un aspect de l’invention, la composition de l’enduit comporte au moins un pigment. Le ou les pigments ont une finalité esthétique et permettent de donner des nuances à la façade. Le ou les pigments sont indifféremment de nature synthétique ou naturelle, voire un mélange des deux natures. Par exemple, le ou les pigments sont choisis par mis un oxyde de fer, un oxyde de chrome, un dioxyde de titane, du safran et/ou de l’indigotine.
Selon un aspect de l’invention la composition de l’enduit comprend des additifs supplémentaires. De tels additifs supplémentaires contribuent à la maîtrise des caractéristiques finales d’un enduit durable en influençant sa résistance mécanique, sa résistance aux chocs, sa résistance à l’abrasion, sa résistance au gel, sa résistance chimique, sa couleur et son esthétique et son imperméabilité.
Selon un aspect de l’invention, la composition de l’enduit comprend au moins un agent anti-retrait. Les agents anti-retrait sont des additifs permettant de réduire le retrait de séchage et le gauchissement d’éléments en enduit. Ce sont des dérivés d’alcool de type Neopentyl Glycol (CH2)2-C-(CH2OH)2, introduits à l’eau de gâchage dans des proportions pouvant aller de 0,10% à 0,75% de la masse totale de l’enduit. Leur principale action est de diminuer la tension superficielle de l’eau afin de limiter la formation de ménisques lors de la dessiccation ou de l’auto-dessiccation et donc la fissuration.
Selon un aspect de l’invention, la composition de l’enduit comprend au moins un activateur de prise. L’activateur permet d’activer la prise de l’enduit. La proportion d’activateur correspond à environ 2% de la masse totale de l’enduit. Avantageusement, l’activateur de prise est de type alcalin. Par exemple, l’activateur est choisi parmi un carbonate de sodium, un chlorure de sodium et/ou un sulfate de sodium. A titre d’exemple, une composition d’enduit de la présente invention est susceptible de comprendre :
- entre 900 kg et 1 100 kg de la première charge minérale de pouzzolane, à savoir le sable de pouzzolane, préférentiellement 1 000 kg,
- entre 722 kg et 883 kg de la deuxième charge minérale de pouzzolane, à savoir la fine de pouzzolane, préférentiellement 802,95 kg,
- entre 180 kg et 220 kg de chaux, préférentiellement 200 kg, et
- une quantité d’éther de cellulose qui est égale 1% en masse du liant fait de la deuxième charge minérale de pouzzolane et de la chaux.
A titre d’exemple encore pour réaliser un mètre-cube d’enduit de la présente invention, on ajoute à la composition susvisée entre 312 kg et 382 kg, préférentiellement 347,20 kg, d’eau.
On remarque que, selon un aspect de la présente invention, le liant comprend 80% plus ou moins 5% en masse sèche de fine de pouzzolane pour 20% plus ou moins 5% en masse sèche de chaux.
On remarque aussi que, selon un autre aspect de la présente invention, un rapport massique entre le sable de pouzzolane et la chaux est compris entre 0,90 et 1,10.
On note aussi, que selon un autre aspect de la présente invention, l’éther de cellulose correspond à 1% en masse de liant.
Selon un autre aspect de la présente invention, il apparait une formulation avantageuse de la composition en masse sèche qui comprend :
- 50% plus ou moins 5% de sable de pouzzolane,
- 50% plus ou moins 5% de liant, et
- l’éther de cellulose,
le liant comprenant 80% plus ou moins 5% de deuxième charge minérale de pouzzolane et 20% plus ou moins 5% de chaux, et l’éther de cellulose correspondant à 1% en masse de liant.
Selon un autre aspect de la présente invention, l’enduit obtenu à partir d’un mélange de la composition susvisée et de l’eau présente une caractéristique avantageuse qui définit un rapport massique de la quantité d’eau sur la quantité de chaux compris entre 0,54 et 0,66. Avantageusement, le rapport massique eau/chaux est égal à 0,60.
Pour obtenir une paroi couverte de l’enduit de la présente invention, un procédé d’obtention comprend :
- une étape de pesée des ingrédients de la composition pour enduit, dont la première charge minérale, la deuxième charge minérale, la chaux et l’éther de cellulose ainsi que de l’eau,
- une étape de mélange des ingrédients,
- une étape d’application à la truelle sur la paroi, préalablement abondamment arrosée d’eau,
- une étape de lissage de la surface supérieure de l’enduit à l’aide d’une règle, notamment une règle en bois,
- une étape de talochage de la surface supérieure de l’enduit, notamment à l’aide d’une taloche enduite d’eau.
A partir d’une telle composition selon la présente invention, il apparait que la fabrication de l’enduit est facile, que l’application sur la paroi est aisée, que l’aspect gâché est satisfaisant ainsi que l’aspect appliqué.
Dans la suite de la description, et dans les figures 4 à 9, sont illustrées les propriétés de différentes compositions d’enduits lors de leur mise en œuvre. L’enduit, lorsqu’il n’est pas apposé à une paroi, prend la forme d’un mortier.
Des éprouvettes normalisées 4x4x16 cm de différentes compositions, illustrées dans le tableau ci-dessous, ont été réalisées dans un bac à gâcher et sont décoffrées après deux jours, puis conservées dans une salle de stockage dont la température est de l’ordre de 20°C et un taux d’humidité de 50%.
| Eprouvette | E / C | S / C | % ETC |
| P1 | 0,33 | 1 | 0 |
| P2 | 0,33 | 1 | 0 |
| P3 | 0,33 | 1 | 0 |
| ETC1 | 0,6 | 1 | 1 |
| ETC2 | 0,6 | 1 | 1 |
| ETC3 | 0,6 | 1 | 1 |
Les éprouvettes numérotées P (P1, P2, P3) sont exemptes d’éther de cellulose tandis que les éprouvettes numérotées ETC (ETC1, ETC2, ETC3) comportent 1 % d’éther de cellulose (ETC).
Les éprouvettes réalisées (P1, P2, P3, ETC1, ETC2, ETC3) présentent un rapport massique Eau / Chaux de 0,33 pour les éprouvettes P (P1, P2, P3) exempt d’éther de cellulose et un rapport massique Eau / Chaux de 0,6 pour les éprouvettes ETC (ETC1, ETC2, ETC3) incorporant de l’éther de cellulose. On précise aussi que la quantité de chaux est constante et que dans le rapport Eau / Chaux, seul le terme Eau varie.
Les éprouvettes réalisées (P1, P2, P3, ETC1, ETC2, ETC3) présentent toutes un rapport massique Sable de pouzzolane / Chaux de 1.
Ces éprouvettes sont soumises ont été soumises à des tests comparatifs dont des exemples sont données ci-après :
Tests en flexion à sept jours:
Les résultats comparatifs pour les tests en flexion à sept jours sont donnés dans le tableau 3 ci-dessous :
La figure 4 illustre plus particulièrement le comportement des trois éprouvettes ETC lors du test en flexion à sept jours et représente en abscisses la déformation exprimée en pourcentage et en ordonnées la contrainte exprimée en MPa.
A sept jours, on remarque que les trois courbes sont proches les unes des autres et que les maxima de contrainte le sont aussi. Ils ont une valeur moyenne de 0,8 MPa. Cette valeur est de l’ordre du double par rapport aux éprouvettes P exemptes d’éther de cellulose.
Tests en flexion à vingt-huit jours:
Les résultats comparatifs pour les tests en flexion à vingt-huit jours sont donnés dans le tableau 4 ci-dessous :
La figure 5 illustre plus particulièrement le comportement des trois éprouvettes ETC lors du test en flexion à vingt-huit jours et représente en abscisses la déformation exprimée en pourcentage et en ordonnées la contrainte exprimée en MPa.
A vingt-huit jours, une nette augmentation est notable pour les éprouvettes ETC par rapport aux éprouvettes P. En effet, on obtient des valeurs maximales de contraintes proches de 1,3 MPa.
Tests en compression à sept jours:
Les résultats comparatifs pour les tests en compression à sept jours sont donnés dans le tableau 5 ci-dessous :
La figure 6 illustre plus particulièrement le comportement des trois éprouvettes ETC lors du test en compression à sept jours et représente en abscisses la déformation exprimée en pourcentage et en ordonnées la contrainte exprimée en MPa.
A sept jours, on remarque que les maxima des contraintes sont assez proches les uns des autres. Ils sont de l’ordre de 1,2 MPa en moyenne. Cette valeur est de l’ordre de presque le double par rapport aux éprouvettes P exemptes d’éther de cellulose. Pour une éprouvette, ce maximum est atteint à une valeur de déformation plus basse que les deux autres. En effet, cette contrainte maximale est atteinte pour une valeur de déformation de 5,9%.
Tests en compression à vingt-huit jours:
Les résultats comparatifs pour les tests en compression à sept jours sont donnés dans le tableau 6 ci-dessous :
A vingt-huit jours, on remarque une augmentation de la contrainte de 0,4 MPa pour les éprouvettes ETC en moyenne par rapport aux valeurs de contrainte de pression pour les éprouvettes P.
Comparatif des essais mécaniques:
En résumé, la figure 8 présente un graphique comparatif des essais mécaniques ci-dessus entre les éprouvettes ETC et les éprouvettes P pour les tests à sept jours en flexion à gauche et en compression à droite pour chacun des types d’éprouvettes.
Dans un premier temps, il est remarquable que les éprouvettes selon la composition de la présente invention sont plus résistantes en compression et en flexion à sept jours que les autres éprouvettes.
En effet, pour la compression, la contrainte maximale est de 1,27 MPa pour les éprouvettes ETC et de 0,78 MPa pour les éprouvettes P.
Pour la flexion, on remarque le même comportement : 0,85 MPa pour les éprouvettes ETC alors que la contrainte maximale de flexion est de 0,40 MPa pour les éprouvettes P.
Il en résulte que la formulation de la composition pour enduit de la présente invention est plus performante qu’une composition exempte d’éther de cellulose.
On comprend en cela que l’éther de cellulose confère à la pâte d’enduit une viscosité accrue. Cette viscosité retient l’eau de gâchage au sein de la matrice liante constitué par la fine de pouzzolane et la chaux. De ce fait, en présence d’éther de cellulose, l’eau ne migre pas dans le sable de pouzzolanes et reste à disposition pour les réactions d’hydratation qui permettent à la fine de pouzzolane et à la chaux de durcir. Cette viscosité est donc d’autant plus importante quand on sait que la porosité intrinsèque du sable de pouzzolane induit une grande capacité d’absorption d’eau à l’enduit. En outre, plus on retient l’eau de gâchage dans la matrice liante, plus on augmente son durcissement, et donc, plus on augmente ses performances mécaniques.
De plus, la viscosité induite par l’éther de cellulose confère à la matrice liante des qualités plus adhésives qu’un matériau moins visqueux. Cette matrice colle donc plus aux grains de sable de pouzzolane. Or quand l’enduit est soumis à des forces, la rupture a lieu à l’interface grains-matrice liante. De ce fait, plus on augmente l’adhésivité de cette matrice, plus on diminue les chances de rupture à l’interface, et donc, plus on augmente les capacités mécaniques de l’enduit.
En résumé aussi, la figure 9 présente un graphique comparatif des essais mécaniques ci-dessus entre les éprouvettes ETC et les éprouvettes P pour les tests à vingt-huit jours en flexion à gauche et en compression à droite pour chacun des types d’éprouvettes.
Le comparatif des valeurs de contraintes à vingt-huit jours montre que l’enduit issu de la composition de la présente invention est plus performant que l’enduit de pouzzolanes exempt d’éther de cellulose. L’augmentation est de 0,90 MPa en flexion et de 0,40 MPa en compression.
Il résulte de ces dispositions que l’ajout d’éther de cellulose a permis à l’enduit issu de la composition de la présente invention de gagner en résistance mécanique par rapport à l’enduit de pouzzolane exempt d’éther de cellulose.
On note que la masse volumique à vingt-huit jours pour les éprouvettes ETC est de 1313 kg/m3alors que pour les éprouvettes P la masse volumique est de 1666 kg/m3et que celle d’un mortier industriel cimentaire classique est de 1485 kg/m3.
Comparatif de coefficient de capillarité:
Le tableau 7 ci-dessous donne des comparatifs de coefficient de capillarité pour différents matériaux dont un mortier comprenant la composition pour enduit de la présente invention :
| Matériaux | Coefficient de Capillarité (g/m2.S0.5) |
| Béton vibré | 1 |
| Brique | 5 |
| Grès | 10 |
| Mortier de ciment | 15 |
| Calcaire demi-ferme | 20 |
| Mortier Parex-Lanko | 26 |
| Calcaire tendre | 30 |
| Plâtre | 50 |
| Calcaire très tendre | 80 |
| Eprouvettes ETC | 81 |
| Eprouvettes P | 264 |
Il est remarquable que les éprouvettes P issues d’un enduit de pouzzolane exempt d’éther de cellulose ont le coefficient de capillarité le plus élevé. Sa capacité à absorber l’eau par capillarité est donc la plus grande. Les éprouvettes ETC issu d’un enduit de la composition de la présente invention possèdent un coefficient inférieur à celui de l’enduit de pouzzolane exempt d’éther de cellulose.
On remarque néanmoins une perte de 69% qui joue en faveur de l’enduit d’éther de cellulose de la présente invention. En effet, plus l’enduit est perméable, plus il remplit sa fonction de couche protectrice de la paroi. Cette perte d’absorbance peut s’expliquer par la présence d’éther de cellulose dans l’enduit. En effet, les qualités de rétenteur de l’éther de cellulose permettent à l’enduit d’être plus chargé en eau que l’enduit de pouzzolane exempt d’éther de cellulose avant d’être mis au contact de l’eau. De ce fait, quand l’enduit est plongé dans l’eau, celui-ci absorbe une plus faible quantité d’eau. De plus le caractère viscosant de l’éther de cellulose permet un recouvrement des grains de sable de pouzzolanes par la matrice liante plus important. Alors, lors de l’immersion de l’enduit dans l’eau la surface de contact entre l’eau et le sable de pouzzolanes est nettement diminuée. Cette diminution corrélée au caractère poreux et absorbant du sable de pouzzolanes explique la diminution du coefficient de capillarité.
Comparatif de conductivité thermique:
Enfin des tests de conductivité thermique ont été réalisés sur des éprouvettes cubiques 15x15x15 cm. La durée de l’essai est de 90 secondes et la puissance du flux électrique est de 0,500 W. On obtient une valeur de conductivité thermique qui est de l’ordre de 0,342 W/m.K pour les éprouvettes ETC.
Ce coefficient est meilleur que celui du béton plein, de la pierre, de la brique pleine, du mortier cimentaire, ce qui fait de l’enduit issu de la composition de la présente invention un enduit compétitif pour ce critère également.
Il est remarquable que l’enduit obtenu à partir de l’enduit issu de la composition de la présente invention est un enduit isolant. L’éther de cellulose contribue à améliorer l’isolation thermique, notamment à partir d’une stabilisation des bulles d’air au sein de l’enduit.
Claims (14)
- Composition pour un enduit comprenant une première charge minérale de pouzzolane présentant une première granulométrie, un éther de cellulose, et un liant, le liant comprenant une deuxième charge minérale de pouzzolane présentant une deuxième granulométrie distincte de la première granulométrie et de la chaux.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle au moins 50% de la première granulométrie a une distribution de tailles comprise entre 1 mm et 3 mm.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins 80% de la deuxième granulométrie a une distribution de tailles inférieure à 200 µm.
- Composition selon la revendication précédente, dans laquelle moins de 50% de la deuxième granulométrie a une distribution de tailles entre 35 µm et 160 µm.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liant comprend 80% plus ou moins 5% en masse sèche de deuxième charge minérale de pouzzolane pour 20% plus ou moins 5% en masse sèche de chaux.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un rapport massique entre la première charge minérale de pouzzolane et la chaux est compris entre 0,90 et 1,10.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’éther de cellulose correspond à 1% en masse de liant.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en masse sèche : 50% plus ou moins 5% de première charge minérale de pouzzolane, 50% plus ou moins 5% de liant, et l’éther de cellulose, le liant comprenant 80% plus ou moins 5% de deuxième charge minérale de pouzzolane et 20% plus ou moins 5% de chaux, et l’éther de cellulose correspondant à 1% en masse de liant.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un latex.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un retardateur de prise.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un pigment.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un agent anti-retrait.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un activateur de prise.
- Enduit obtenu à partir du mélange entre de l’eau et la composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un rapport massique entre l’eau et la chaux est compris entre 0,54 et 0,66.
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- 2019-02-07 FR FR1901246A patent/FR3092577B1/fr active Active
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