FR3095815A1

FR3095815A1 - Procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables, produits en béton cellulaire hautement déformables et leur utilisation

Info

Publication number: FR3095815A1
Application number: FR2004451A
Authority: FR
Inventors: Patrick Steiner; Markus Stolz
Original assignee: Solexperts AG
Current assignee: Solexperts AG
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2020-11-13
Also published as: CH716186B1; DE102020112292A1; CH716186A2

Abstract

Procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables, produits en béton cellulaire hautement déformables et leur utilisation Procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables comportant le fait de mettre à disposition un mélange de béton cellulaire comportant un liant (212), un agent moussant (232) et un matériau granulaire, comportant le fait de: fixer une résistance à la compression minimale requise (110); de fixer une déformabilité minimale requise (120); de déterminer (130), en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, des parts en pourcentage au moins des substances suivantes: liant (212), agent moussant (232) et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique (214), et de mettre à disposition et de mélanger les parts en pourcentage déterminées au moins du liant (212), de l’agent moussant (232) et des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique (214) comme mélange de béton cellulaire (140). . Figure pour l’abrégé : Fig.1

Description

Procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables, produits en béton cellulaire hautement déformables et leur utilisation

Domaine de l’Invention

L’invention concerne un procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables, des produits en béton cellulaire hautement déformables et leur utilisation.

Etat de la Technique

Dans la construction de tunnels sont connus des composants déformables et leurs diverses applications. En particulier, dans la construction de tunnels sont utilisés des composants déformables lors du cuvelage temporaire, pour réduire par déformation les charges pouvant résulter de roches sous pression ou gonflables. Les composants déformables peuvent présenter différentes géométries et propriétés. Dans la construction de tunnels sont utilisés des composants en forme de poutres ou des systèmes bidimensionnels. Les composants et systèmes déformables qui sont utilisés peuvent être réalisés en différents matériaux ou combinaisons de matériaux, par exemple en acier, en béton ou en mortier.

Par exemple, auprès de Solexperts AG, Suisse, sont disponibles des éléments hiDCon® qui présentent une déformabilité. Toutefois, dans certaines applications peut être souhaitable une déformabilité encore plus grande ou une prévisibilité encore plus grande du comportement de déformation.

Exposition de l’Invention

L’objet de l’invention est de proposer un procédé de production du mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables améliorés et des produits en béton cellulaire hautement déformables améliorés, où lesdits produits en béton cellulaire ou leurs utilisations doivent présenter en particulier des propriétés de déformation améliorées.

L’objet est principalement résolu par un procédé et un produit résultant du procédé, ainsi qu’une utilisation dudit produit, qui feront l’objet de la suite de la description. D’autres développements et modes de réalisation secondaires avantageux seront également apparents à la lecture de la présente description.

Un aspect de l’invention concerne un procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables comportant le fait de mettre à disposition un mélange de béton cellulaire comportant un liant, un agent moussant et un matériau granulaire, comportant le fait de: fixer une résistance à la compression minimale requise, fixer une déformabilité minimale requise, déterminer les parts en pourcentage au moins des substances suivantes: liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, et mettre à disposition et mélanger les parts en pourcentage déterminées au moins du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire comme mélange de béton cellulaire.

Des modes de réalisation typiques des produits en béton cellulaire hautement déformables décrits ici disposent de propriétés de déformation amplement prévisibles ou définissables après avoir surmonté leur plage de déformation élastique sur une zone de déformation plastique comparativement grande.

Dans des modes de réalisation, le procédé comporte le fait de fixer une résistance à la compression minimale requise, en particulier de fixer une résistance à la compression minimale sous l’action d’une contrainte. Dans le cadre de la présente demande, le terme "contrainte" comprend une contrainte mécanique, en particulier une contrainte de compression mécanique. Par exemple, une contrainte dans le produit en béton cellulaire peut être provoquée par une tension de roche dans une roche sous pression.

De manière typique, la résistance à la compression minimale d’un béton cellulaire est définie ici conformément à la norme DIN EN 12390-3, en particulier définie dans un essai de pression analogue à DIN EN 12390-3, c’est-à-dire testée dans un essai de pression sur des cylindres, des cubes ou des carottes du béton cellulaire à l’âge de 7 jours, de 21 Jours ou de 28 jours. En particulier, la résistance minimale à la compression d’un béton cellulaire sera testée conformément à DIN EN 12390-3, en particulier dans un essai de pression analogue à DIN EN 12390-3, sur un cube de longueur d’arête d’au moins 100 mm, par exemple de 200 mm. A cet effet, la résistance minimale à la compression d’un béton cellulaire peut être testée dans un état de contrainte uni-axiale ou un état de contrainte multidimensionnelle, par exemple dans un état de contrainte tridimensionnelle. De manière typique, la résistance à la compression minimale est de 0,5 MPa, de 5 MPa ou de 10 MPa. Dans la présente description, le terme "uni-axial" se réfère à un essai de contrainte sans support latéral du corps d’échantillon. A cet effet, les termes "tridimensionnel" ou "multidimensionnel" se réfèrent à un essai de contrainte avec support latéral du corps d’échantillon de tous les côtés.

De manière typique, le procédé comporte le fait de fixer une déformabilité minimale requise. Par exemple, une déformabilité ou déformation d’un matériau peut être mesurée dans un essai de compression conformément à la norme DIN EN 12390-3. Conformément à la norme DIN EN 12390-3, seule la résistance minimale à la compression est testée, le test standard se termine alors de manière typique après la première rupture. Par le terme « première fracture » est décrit de manière typique un premier maximum de contrainte, après quoi peut être observée, par suite de processus de déformation plastique ou de fractures dans le matériau, une baisse de contrainte dans le test. Cette norme n’aborde pas une déformabilité minimale. Pour mesurer la déformabilité minimale, le test est poursuivi de manière typique sur la plage prévue par la norme. Le terme "déformabilité minimale" peut se référer ici à une plage de déformation plastique qui se situe entre la limite élastique et la limite de rupture du produit en béton cellulaire. Dans le béton cellulaire typique selon les aspects de l’invention, on peut observer un comportement, en ce qui concerne la rupture, différent de celui du béton standard. Après que se soit produite la première rupture, la force ou la contrainte ne chute pas à une valeur massivement faible, mais reste à un niveau élevé, de manière typique d’au moins 50%, d’au moins 60% ou d’au moins 70% de la contrainte à la première rupture.

Le béton conventionnel, qui est décrit dans les normes, atteint la résistance maximale à la compression dans l’essai de compression uni-axiale après une très légère déformation ou dilatation du corps de test. La dilatation est ici de l’ordre du pour mille, selon la norme d’environ 2‰. Lorsque la résistance à la compression maximale est atteinte, la contrainte ou la force absorbable dans le corps de test chute fortement en cas de déformation additionnelle, de manière typique une chute de > 50% de la résistance à la compression. Dans le cas du béton cellulaire décrit ici, le comportement est différent. Dans le test de compression uni-axiale, un maximum de résistance à la compression est atteint après une légère déformation, de manière analogue à la technologie du béton classique. Contrairement au béton conventionnel, la contrainte qui peut ensuite être absorbée ne chute pas relativement fortement (par exemple entre 5 et 40%), mais la contrainte peut être maintenue sur une déformation forcée permanente. La contrainte reste au moins substantiellement maintenue lorsque la déformation forcée est continuée ou maintenue. La valeur la plus basse atteinte ici définit la résistance minimale à la compression. La résistance à la compression minimale décrite ici pour des modes de réalisation typiques est nettement inférieure à celle d’un béton cellulaire à parts de ciment, de mousse et d’agrégats comparables. Cela peut s’expliquer, en particulier, par le fait que par l’agrégat poreux est introduit un volume de pores additionnel. Les agrégats, tels que le sable, ne contiennent habituellement pas un tel volume de pores. Par l’utilisation d’une courbe granulométrique optimisée telle que décrite ici, la part de pores additionnelle peut être davantage maximisée.

La déformabilité minimale décrit la plage dans laquelle, à déformation croissante, la contrainte absorbable du corps de test se situe au-dessous de la résistance à la compression maximale, mais au-dessus de la résistance à la compression minimale. La déformabilité n’est pas définie dans la technologie du béton classique en rapport avec les contraintes de compression, étant donné que les dilatations qui se produisent doivent toujours varier dans la plage élastique. En cas de déformation croissante, la contrainte augmente en continu et excède la résistance à la compression maximale qui a été atteinte au début de la déformation. Ce comportement peut être décrit par un modèle de matériau bi-linéaire élastiquement plastique, où E_Tn’est pas constant.

Les procédés typiques comportent le fait de déterminer les parts en pourcentage au moins des substances suivantes pour le mélange de béton cellulaire: liant, agent moussant et matériau granulaire, en particulier les groupes de grains du matériau granulaire correspondant à une courbe granulométrique, en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise. Par la composition de la courbe granulométrique et le volume de pores y contenus, peut être adaptée la déformabilité minimale. Une part élevée d’une petite fraction augmente la résistance minimale à la compression et réduit la déformabilité.

De manière typique, le béton cellulaire hautement déformable, en particulier les produits en béton cellulaire hautement déformables, sont fabriqués à l’aide de l’un des mélanges de béton cellulaire typiques décrits ici. Les produits en béton cellulaire typiques présentent une teneur en pores d’air accrue, en particulier en général supérieure à 20% en volume ou supérieure à 30% en volume. Les produits en béton cellulaire typiques décrits ici ne correspondent pas à un béton conforme à DIN EN 206-1/DIN 1045-2. Les produits en béton cellulaire typiques selon les aspects de la présente invention ne correspondent pas non plus au béton cellulaire conventionnel typique qui ne présente habituellement pas de groupes de grains. Les produits en béton cellulaire typiques selon l’invention comportent des groupes de grains avec au moins une part qui présente des grains plus gros que le sable.

De manière typique, le terme "hautement déformable" en ce qui concerne un produit en béton cellulaire signifie que le produit en béton cellulaire dans l’essai de compression conforme à DIN EN 12390-3, en particulier de manière analogue à DIN EN 12390-3, sans support latéral du corps de test, en particulier après avoir surmonté une limite d’élasticité, présente, à une déformation de 50%, une contrainte de compression de moins de 200% de la résistance à la compression minimale, de préférence, à 55% de déformation, une contrainte à la compression de moins de 250% de la résistance à la compression minimale et, plus préférentiellement à 60% de déformation, une contrainte à la compression de moins de 350% de la résistance à la compression minimale. Dans le test de compression peut, dans des modes de réalisation typiques, également être utilisée la résistance à la compression mesurée dans le même essai ou dans un autre essai sur le même produit en béton cellulaire au lieu de la résistance à la compression minimale.

Le terme "hautement déformable" signifie de manière typique, en ce qui concerne un produit en béton cellulaire, qu’un produit en béton cellulaire typique décrit ici présente, à une déformation de 35% dans un essai de compression conforme à DIN EN 12390-3, en particulier de manière analogue à DIN EN 12390-3, sans support latéral ou avec support latéral du corps d’échantillon de tous les côtés, une contrainte de compression de moins de 200% de la résistance à la compression minimale, de préférence, à 40% de déformation, une contrainte de moins de 300% de la résistance à la compression minimale et, plus préférablement, à 45% de déformation, une contrainte de moins de 500% de la résistance à la compression minimale. Dans le test de compression peut, dans des modes de réalisation typiques, également être utilisée la résistance à la compression mesurée dans le même essai ou dans un autre essai sur le même produit en béton cellulaire au lieu de la résistance à la compression minimale.

En ce qui concerne le liant, il s’agit, de manière typique, de ciment ou de mortier de résine synthétique approprié, de manière typique un mortier de résine synthétique ignifuge ou ignifugeant. De manière typique, il est utilisé comme eau d’addition de l’eau potable ou de l’eau présente dans la nature.

De manière typique, le ciment ou la pâte de ciment est utilisé comme base pour la préparation d’un mélange de béton cellulaire. De manière typique, la pâte de ciment comporte un liant, notamment du ciment, de l’eau d’addition et éventuellement des additifs. Un mélange de béton cellulaire peut ainsi être produit par addition supplémentaire d’une mousse d’agent moussant qui a été préparée séparément, en particulier par addition supplémentaire d’une mousse préparée séparément à partir d’un mélange d’agent moussant et d’eau pour la formation de mousse, et éventuellement d’additifs. L’eau pour la formation de mousse peut être prélevée de l’eau d’addition ou peut être dosée en plus de l’eau d’addition, donc non prise en compte dans la quantité d’eau d’addition. De manière typique, le moussage physique utilisé pour la fabrication du béton cellulaire ou du mélange de béton cellulaire ne requiert pas d’agent gonflant ou la préparation se fait de manière typique sans agent gonflant. De ce fait, les procédés typiques sont en contraste avec d’autres procédés à moussage chimique, par exemple avec addition de substances qui réagissent en libérant des gaz dans ou avec la pâte de ciment et forment ainsi des pores. Les procédés typiques alternatifs pour la fabrication du béton cellulaire ou du mélange de béton cellulaire utilisent en outre des agents gonflants chimiques.

De manière typique, un mélange de béton cellulaire est formé en introduisant de la mousse remplie d’air ou d’autres gaz composée d’un agent moussant ou d’un mélange d’agent moussant et d’eau, par exemple, dans une pâte de ciment. De manière typique, seuls des gaz inertes sont utilisés pour le moussage ou sont introduits dans un mélange d’agent moussant et d’eau, par exemple de l’azote, de l’argon ou de l’hélium. Cela peut être avantageux en particulier en cas d’utilisation en rapport avec des sites d’évacuation de déchets nucléaires ou dans des applications qui sont sensibles à l’oxygène. La pression de l’air ou des autres gaz introduits est de manière typique de maximum 5 bar, de manière typique de maximum 3 bar, ou de manière typique de maximum 1,5 bar ou de manière typique d’au moins 0,3 bar.

Les bulles de gaz générées par l’agent moussant peuvent servir, dans le cas de mousses physiques, de manière similaire au cas de mousses chimiques, uniquement de manière temporaire de corps de support jusqu’à ce que se soit formée une structure solide viable du mélange de béton cellulaire pendant le durcissement ou le séchage.

De manière typique, le ciment est un matériau de construction hydraulique inorganique finement broyé. Par exemple, le ciment est produit par cuisson des matériaux de départ - calcaire, sable ou argile ou des mélanges de ces substances - à la limite de frittage d’environ 1.450°C. Dans le contexte de la présente description, un matériau de construction hydraulique est un matériau de construction qui se solidifie et durcit automatiquement après l’addition d’eau par suite de réactions chimiques avec l’eau d’addition, et reste, après durcissement, solide et stable même sous l’eau. D’un point de vue chimique, le ciment peut contenir principalement du calcium silicaté avec des parts de liaisons d’aluminium et de fer.

Dans le contexte de la présente description, le ciment Portland (CEM I), le ciment composite Portland (CEM II), le ciment de haut fourneau (CEM III ou VLH III), le ciment pouzzolane (CEM IV ou VLH IV), ou le ciment composite (CEM V ou VLH V), en particulier selon les types de ciment conformes à DIN EN 197-1 ou DIN EN 14216, peuvent convenir comme liant. De manière typique, le ciment Portland est produit par broyage de clinker et de plâtre ou d’anhydrite. Par exemple, pour les procédés typiques décrits ici peut être utilisé du ciment Portland avec environ de 58 à 66% d’oxyde de calcium (CaO), de 18 à 26% de dioxyde de silicium (SiO₂), de 4 à 10% d’oxyde d’aluminium (AL₂O₃) et de 2 à 5% d’oxyde de fer (Fe₂O₃).

Pour l’agent moussant, il s’agit de manière typique d’un tensioactif, de protéines ou d’enzymes ou de leurs mélanges. De manière typique, les agents moussants à base de protéines présentent une haute stabilité. Par le choix du tensioactif ou des protéines peuvent être influencées la chimie du ciment ainsi que les propriétés rhéologiques de la pâte de ciment ou du mélange de béton cellulaire. En particulier, la haute concentration en ions et le pH élevé dans un mélange de béton cellulaire peuvent réduire ou supprimer l’effet moussant de beaucoup de surfactants ou protéines.

Dans le contexte de la présente description, les protéines appropriées sont de manière typique celles qui présentent des charges négatives dans la pâte de ciment alcaline. Dans les processus typiques, ces protéines sont utilisées pour créer une liaison étroite entre les complexes protéiniques dissous, de sorte que la stabilité de la mousse soit augmentée. Par exemple, l’agent moussant peut présenter une protéine, en particulier une protéine hydrolysée ou des fractions protéiques qui sont constituées en particulier de 50 % en poids, de 70 % en poids ou de 90 % en poids des acides aminés A (alanine), E (acide glutamique), G (glycine), I (isoleucine), L (leucine), M (méthionine), P (proline), Q (glutamine) et V (valine) avec un poids moléculaire compris entre 20 000 et 120 000 daltons. Les 10 % en poids, 30 % en poids ou 50 % en poids restants peuvent être d’autres acides aminés, en particulier d’autres acides aminés anioniques.

Comme tensioactifs conviennent, en principe, en particulier les tensioactifs stables aux alcalis fortement moussants ou même à réaction alcaline. Il s’agit ici de manière typique d’un haut pouvoir moussant. Les tensioactifs anioniques et en particulier les sulfonates sont de préférence des alkyl sulfonates, en particulier des alkyl sulfonates alcalins, des alkylène sulfates ou des alkyl éther sulfonates. Les chaînes alkyle ou chaînes alkylène des sulfonates et sulfates sont en particulier à chaîne longue et plus préférentiellement non ramifiées. Les longueurs de chaîne supérieures ou égales à C8 et en particulier entre C10 et C20 peuvent être considérées comme typiques.

Les tensioactifs préférés comprennent entre autres les alkylate sulfonates linéaires, les alpha-oléfine sulfonates, les bêta-oléfine sulfonates, les alkyl éther sulfates, les alkylphénols éthoxylés. Les tensioactifs typiques qui trouvent leur utilisation sont les alpha-oléfine sulfonates, par exemple les oléfine sulfonate de sodium C14-16, parmi les alkyl sulfates SDS et SLS et/ou certains sels alcalins, d’ammonium ou d’éthanolamine d’esters d’acide sulfurique d’alcools oxyalkylés.

D’autres tensioactifs anioniques qui peuvent être utilisés sont les amino-acides acylés et leurs sels, entre autres les glutamates acylés, tels que par exemple le glutamate acylé de sodium, le di-TEA-palmitoyl aspartate, le glutamate caprylique/caprique de sodium ou le cocoyl glutamate de sodium, les peptides acylés, les sarcosinates, les taurates, les lactylates acylés, les alilinates, les arginates, les valinates, les prolinates, les glycinates, les aspartates, les propionates, les lactylates, et les carboxylates d’amide. De manière typique, les phosphates/phosphonates peuvent être envisagés. D’autres exemples sont les sulfosuccinates, le sulfate de cocomonoglycéride de sodium, le lauryl sulfoacétate de sodium ou le PEG-n-cocoamid sulfate de magnésium, les alkylarylsulfonates et les iséthionates acylés, les acides carboniques d’éther et d’ester, de préférence les acides gras, et d’autres tensioactifs anioniques moussants connus, tels que disponibles dans le commerce.

Dans des modes de réalisation typiques, il est prévu que le tensioactif moussant ionique contienne ou soit constitué d’au moins un tensioactif anionique ou soit exclusivement constitué de tensioactifs anioniques ou qu’il soit utilisé exclusivement des tensioactifs anioniques. Il peut être utilisé un seul tensioactif ou un mélange de plusieurs tensioactifs. Dans un mélange d’autres modes de réalisation typiques peut être contenu, en plus d’au moins un tensioactif anionique, au moins un autre tensioactif, en particulier non ionique. En particulier, dans des modes de réalisation typiques peut être utilisé, comme agent moussant, le Sika® Lightcrete-400 d’une densité de 1,07 kg/L.

Dans des modes de réalisation typiques de l’invention, un mélange de béton cellulaire contient au moins 10 g, au moins 30 g, au moins 50 g, au moins 75 g ou au moins 100 g ou maximum 3 kg, maximum 2 kg ou maximum 1 kg de l’agent moussant sur base de 1 m³du mélange de béton cellulaire.

Dans le contexte de la présente description, le terme "agrégats" peut comprendre des matériaux granulaires, des fibres ou des mélanges de ces derniers. Le terme "substances additives" peut comprendre la farine de calcaire, les pigments ou des mélanges de ces derniers. Le terme "additifs" peut comprendre des liquéfacteurs de béton, des retardateurs, des accélérateurs de solidification, des accélérateurs de durcissement, des agents de coulée, des moyens d’étanchéité, des stabilisants organiques et inorganiques ou des mélanges de ces derniers. A cet effet, un additif peut être introduit dans un mélange de béton cellulaire ou dans une pâte de ciment, dans un liant ou dans un agent moussant.

Le matériau granulaire typique qui est utilisé dans le contexte des modes de réalisation consiste en un matériau granulaire naturel provenant de produits minéraux, un matériau granulaire artificiel ou une combinaison de ces deux. Par exemple, le matériau granulaire comporte ou consiste en un matériau granulaire naturel tel que la pierre ponce, le tuf, le sable de lave, le gravier de lave, la diatomite, la vermiculite ou des mélanges de ces derniers. Un matériau granulaire typique consiste en ou comporte un matériau granulaire artificiel tel que l’ardoise expansée, l’argile expansée, le verre expansé, le mica expansé, la perlite expansée, les cendres volantes de charbon, les copeaux de brique, la pierre ponce métallurgique (pierre ponce de sable métallurgique), la céramique, le plastique et le sable de chaudière ou des mélanges de ces derniers. Dans le contexte de la présente description, un matériau granulaire à base de verre expansé peut consister de matériau granulaire à base de verre cellulaire.

Dans des modes de réalisation typiques de l’invention, un matériau granulaire comporte ou consiste en un matériau granulaire à base de de verre cellulaire, en un matériau granulaire à base d’argile expansée, en un matériau granulaire à base d’argile, en un matériau granulaire à base de vermiculite ou de mélanges de ces derniers. Les matériaux granulaires typiques qui sont utilisés dans les modes de réalisation sont poreux. De manière typique, un matériau granulaire à base de verre cellulaire peut être un matériau de construction minéral léger qui est produit en particulier à partir de déchets de verre purs. En particulier, le matériau granulaire à base de verre cellulaire consiste en un matériau granulaire à base de verre cellulaire à pores fermés qui présente de manière typique une forme de grain sensiblement sphérique. Alternativement, il est utilisé du verre cellulaire brisé. A cet effet, le verre cellulaire peut être la dénomination d’un verre expansé solidifié à cellules fermées étanches à l’air qui sont en particulier remplies de gaz. De manière typique, la composition de gaz dans les pores ou les nids d’abeilles peut dépendre du procédé de fabrication. En particulier, dans les modes de réalisation typiques, Poraver®, Liaver® ou des mélanges de ces derniers sont utilisés exclusivement ou au moins partiellement comme matériau granulaire.

Dans les modes de réalisation typiques, le matériau granulaire est au moins sensiblement sphérique. "Sensiblement sphérique" signifie qui présente de manière typique une forme de grain avec un rapport de diamètre moyen entre le diamètre le plus grand et le plus petit, en particulier entre le diamètre moyen le plus grand et le diamètre moyen le plus petit, de moins de 9:1, de moins de 6:1, de moins de 3:1, de moins de 2:1 ou de moins de 1,5:1, en particulier de moins de 1,3:1. De manière typique, le terme "matériau granulaire" se réfère aux solides granulaires. Le terme "sensiblement sphérique" peut signifier que plus de 50%, plus de 75% ou plus de 90% ou l’ensemble des grains correspondent à un rapport de diamètre moyen maximum spécifique.

Les grains typiques présentent un diamètre moyen de l’ordre d’au moins 0,02 mm, d’au moins 0,03 mm ou d’au moins 0,04 mm ou de jusqu’à 10 mm, de jusqu’à 8 mm ou de jusqu’à 4 mm. Un diamètre moyen des grains sphériques de la présente description peut généralement être déterminé à l’aide d’un procédé de diffraction laser conforme à ISO 13320:2009, un procédé d’analyse d’images (microscopie électronique à balayage) SEM conforme à ISO 13322-1:2014, ou un appareil d’analyse à tamis conforme à ISO 6274:1982.

De manière typique, le matériau granulaire est divisé en groupes de grains. En particulier, les groupes de grains peuvent être définis en spécifiant deux tamis de limitation (d_minet d_max).

Dans le contexte de la présente description, d_minpeut être défini comme la largeur de tamis du tamis de limitation inférieur ou comme diamètre du grain le plus petit d’un groupe de grains ou d’un mélange de grains ou d’un matériau granulaire en mm. En outre, dmax peut être défini comme la largeur de tamis du tamis de limitation supérieur ou comme diamètre du grain le plus gros d’un groupe de grains ou d’un mélange de grains ou d’un matériau granulaire en mm. De manière typique, les groupes de grains du matériau granulaire peuvent présenter au moins l’un des groupes de grains avec le tamis de limitation (dmin/dmax) de 0,25/0,5 mm, de 0,5/1 mm, de 1/2 mm, de 2/4 mm, de 4/6 mm et de 4/8 mm. En particulier, le rapport entre les largeurs de tamis des tamis de limitation inférieur et supérieur des groupes de grains n’est pas inférieur à 1,4.

De manière typique, des tamisages peuvent être effectués pour vérifier la composition des grains conformément à la norme DIN EN 933, partie 1 et partie 2. Les groupes de grains qui sont utilisés dans les modes de réalisation présentent de manière typique une résistance à la compression de groupe de grains minimale, en particulier une résistance à la compression de groupe de grains minimale moyenne de 0,5 MPa, de préférence de 1,0 MPa et plus préférablement de 1,5 MPa. Une résistance à la compression de groupe de grains minimale, en particulier une résistance à la compression minimale de groupe de grains moyenne, peut de manière typique être déterminée conformément à la norme DIN EN 13055-1. En particulier, la détermination des parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire a lieu en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise en sélectionnant des groupes de grains à résistance à la compression minimale de groupe de grains déterminée ou tamis de limitation déterminés. Dans les modes de réalisation typiques sont atteintes, de cette manière, la résistance à la compression minimale requise et la déformabilité minimale requise dans un béton cellulaire ou un produit en béton cellulaire fabriqué avec le mélange de béton cellulaire.

Dans des modes de réalisation typiques, les parts en pourcentage au moins des groupes de grains du matériau granulaire sont déterminés en fonction de la résistance à la compression minimale requise, en tenant compte de la résistance à la compression moyenne respective du groupe de grains respectif. Ainsi, dans les exemples de réalisation typiques, la résistance à la compression minimale d’un produit en béton cellulaire produit ultérieurement peut être calculée ou estimée lors de la détermination des parts en pourcentage des groupes de grains en pondérant selon leur pourcentage, en particulier leurs parts en volume, et en calculant ainsi une résistance à la compression totale. Ce calcul peut comprendre la résistance à la compression et le volume du liant dans le produit en béton cellulaire ainsi que le volume des cavités formées par l’agent moussant (résistance à la compression nulle).

Pour la production, les parts en volume sont, de manière typique, converties en parts en poids, pour faciliter la mise à disposition des parts. Le calcul de l’image des grains a lieu à l’aide des parts en volume, étant donné que, de manière typique, les propriétés mécaniques telles que par exemple la résistance ou la limite élastique peuvent être estimées en fonction des parts de surface et, de ce fait, des parts en volume dans le produit fini. Le liant n’est, de manière typique, pas pris en compte dans un premier calcul et, éventuellement, dans les calculs ultérieurs.

De manière typique, une détermination des parts en pourcentage du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire est effectuée de manière itérative selon une courbe granulométrique. Dans le cadre de la présente description, le terme "itératif" désigne des opérations de calcul par étape et répétées pour déterminer les parts en pourcentage au moins des substances suivantes : liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire jusqu’à ce que soit atteinte la résistance à la compression minimale requise par la moyenne pondérée, en particulier pondérée en volume, des résistances à la compression des parts en pourcentage respectives.

La déformabilité minimale peut être estimée à l’aide du volume de la mousse expansée. De manière typique, la déformabilité minimale correspond à de 0,8 à 0,9 fois la part en volume de la mousse expansée ou la part en volume des pores dans le produit fini.

De manière typique, une détermination des parts en pourcentage du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire a lieu selon l’équation

où:
- VZementleim est le volume de la pâte de ciment,
- Vgesamt est le volume du mélange de béton cellulaire avec de la mousse expansée,
- VGranulat est le volume du matériau granulaire,
- VSchaum est le volume de la mousse expansée,
- DSchaumbeton est la résistance minimale à la compression requise du béton cellulaire,
- DZementleim est la résistance à la compression de la pâte de ciment, et
- DGranulat est la résistance à la compression du matériau granulaire.

Si le matériau granulaire comporte plusieurs groupes de grains à résistance à la compression différente, les résistances à la compression sont, de manière typique, reprises pondérées selon les parts en volume des groupes de grains dans l’équation mentionnée ci-dessus dans le terme de la résistance à la compression du matériau granulaire. De manière typique, une résistance à la compression calculée ou déterminée du matériau granulaire est une moyenne pondérée des résistances à la compression typiques, par exemple spécifiées par le fabricant, de tous les groupes de grains du matériau granulaire dans un mélange de béton cellulaire.

De manière typique, la détermination des parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise comporte le fait de déterminer le nombre de groupes de grains du matériau granulaire. De manière typique, le matériau granulaire se compose au moins substantiellement de parts en pourcentage d’une pluralité de groupes de grains. De manière typique, le matériau granulaire se compose de parts en pourcentage d’au moins deux ou d’au moins trois groupes de grains différents.

Par exemple, pour atteindre une densité de tassement recherchée du matériau granulaire dans le mélange de béton cellulaire, les parts en pourcentage des groupes de grains sont calculées à l’aide d’une courbe granulométrique. De manière typique, la courbe granulométrique utilisée s’écarte d’une courbe granulométrique de Fuller. Par exemple, pour obtenir une haute déformabilité, il est recherché, dans les modes de réalisation, une structure de grains la plus dense possible du matériau granulaire. Pour obtenir, à partir de plusieurs groupes de grains sélectionnés d’un matériau granulaire, une structure de grains la plus dense possible, les parts en pourcentage d’une pluralité de groupes de grains d’un matériau granulaire sont assemblées à l’aide d’une courbe granulométrique.

De manière typique, une courbe granulométrique est une courbe de passage ou de somme au moyen de laquelle est représentée graphiquement la répartition granulométrique ou la composition granulométrique d’un matériau granulaire. Sur l’axe horizontal (abscisse) d’un diagramme de courbe granulométrique peuvent être représentées les grosseurs de grain, sur l’axe vertical (ordonnée), la part en pourcentage des passages de tamis respectifs ou les grosseurs de grain.

Les procédés typiques utilisent une courbe granulométrique, qui est désignée dans le jargon technique comme une courbe granulométrique idéale ou qui assure une structure de grain dense dans laquelle la condition de pâte requise pour combler les interstices entre les grains est faible. Dans le cas des courbes granulométriques utilisées de manière typique, la surface des grains est minimisée par rapport au volume des grains afin de minimiser le ciment nécessaire pour enrober les grains.
Une courbe granulométrique utilisée par les procédés typiques peut être une courbe granulométrique de Fuller. Les courbes granulométriques de Fuller typiques correspondent à l’équation
,

où:
- A est le passage de tamis en % en poids (part en poids) qui traverse le tamis de diamètre d,
- d est le diamètre ou diamètre moyen de valeur comprise entre 0 et dmax pour lequel doit être calculée la part en pourcentage dans un mélange de grains, matériau granulaire,
- dmax est le diamètre du grain le plus gros de la courbe granulométrique à calculer, et
- n est l’exposant pour tenir compte de la forme de grain.

De manière typique, dans le procédé selon l’invention, on part d’une sphère comme forme de grain. De manière typique, l’exposant n est fixé à au moins 0,3, au moins 0,35 ou en particulier au moins 0,4 et à maximum 0,47, à maximum 4,5 ou en particulier à maximum 0,43.

Dans les modes de réalisation typiques de l’invention, les parts en pourcentage sont calculées au moyen d’une courbe granulométrique non de Fuller. Les modes de réalisation typiques utilisent une courbe granulométrique qui présente une plus petite part de petites grosseurs de grain en comparaison avec une courbe granulométrique de Fuller. Une courbe granulométrique typique, qui est utilisée dans les modes de réalisation, est une courbe granulométrique de Funk-Dinger. Une courbe granulométrique selon Funk-Dinger présente, par rapport à une courbe granulométrique de Fuller comparable, une part réduite de petites grosseurs de grain. Il peut toutefois aussi être utilisé d’autres courbes granulométriques à part réduite de petits grains par rapport à une courbe granulométrique de Fuller dans les modes de réalisation typiques.

L’expression "part réduite de petites grosseurs de grain" signifie, de manière typique, que dans les groupes de grains du matériau granulaire est présent moins de 10%, de manière typique moins de 5%, de manière typique moins de 2%, de manière typique moins de 1% ou de manière typique au moins substantiellement 0% de grains d’un diamètre de moins de 250 µm, de moins de 100 µm ou de moins de 50 µm. L’expression "substantiellement 0% de grains" signifie, de manière typique, que seuls des restes de grains inévitables de diamètre de moins de 250 µm, de moins de 100 µm ou de moins de 50 µm sont présents. Des restes inévitables peuvent se produire, par exemple, pendant la production ou peuvent, de manière typique, être présents dans un matériau fourni par un fabricant.

Dans les modes de réalisation typiques de l’invention, les parts en pourcentage d’une pluralité de groupes de grains sont calculées à l’aide d’une courbe granulométrique, au moins substantiellement selon la courbe granulométrique de Funk-Dinger.

De manière typique, une courbe granulométrique de Funk-Dinger est une courbe qui peut être appliquée selon l’équation

où:
- A est le passage de tamis en % en poids (part en poids) qui traverse le tamis de diamètre d,
- d est le diamètre ou diamètre moyen d’une valeur comprise entre dmin et dmax pour lequel doit être calculée la part en pourcentage dans un mélange de grains, matériau granulaire,
- dmax est le diamètre du grain le plus gros de la courbe granulométrique à calculer,
- dmin est le diamètre du grain le plus petit de la courbe granulométrique à calculer, et
- n est l’exposant pour tenir compte de la forme de grain.

De manière typique, une courbe granulométrique de Funk-Dinger prend en compte une sphère idéale comme forme de grain. En particulier, l’exposant n correspondant pour cette forme de grain est 0,37 dans le cas de la courbe granulométrique de Funk-Dinger.

De manière typique, la détermination des parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique comporte le fait de calculer le volume en vrac et le volume de grains des groupes de grains du matériau granulaire en partant des grandeurs densité de vrac et densité de grains. De manière typique, la densité de vrac des groupes de grains utilisés est comprise entre 125 kg/m³et 500 kg/m³, de manière typique entre 150 kg/m³et 475 kg/m³, de manière typique entre 170 kg/m³et 450 kg/m³. Les densités brutes de grains typiques des groupes de grains sont comprises entre 250 kg/m³et 1100 kg/m³, de manière typique entre 275 kg/m³et 1050 kg/m³, de manière typique entre 300 kg/m³et 1000 kg/m³.

De manière typique, la détermination des parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique comporte le fait de calculer l’espace de pores, de calculer une valeur de liant d’eau, en particulier de calculer un rapport eau/ciment, de calculer d’une quantité de liant, notamment de calculer une quantité de ciment, de calculer une quantité d’eau d’addition ou de calculer une densité de pâte du mélange de béton cellulaire.

Par exemple, un calcul de l’espace de pores d’un mélange de béton cellulaire peut se faire à l’aide du volume de vrac et du volume de grains des parts en pourcentage des plusieurs groupes de grains sélectionnés du matériau granulaire. Le terme espace des pores désigne l’espace qui est présent dans le mélange de béton cellulaire sans addition d’agents moussants.

Dans des modes de réalisation typiques, le mélange des parts pour obtenir le mélange de béton cellulaire a lieu au moyen d’un malaxeur à mélange forcé, d’un malaxeur à chute libre, d’un camion malaxeur ou d’un malaxeur planétaire avec ou sans cyclones. Par exemple, le mélange des parts du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire peut comporter un procédé de mélange ou un procédé de moussage ou peut avoir lieu exclusivement au moyen d’un procédé de mélange ou d’un procédé de moussage. Dans le procédé de mélange, le mélange de béton cellulaire est produit, de manière typique, avec addition d’un agent moussant dans le malaxeur à mélange forcé. Dans le procédé de moussage, une mousse préfabriquée est mélangée avec le liant et les groupes de grains, par exemple sur le chantier ou dans une usine de béton.

Dans des modes de réalisation, la mousse est générée à l’aide d’un appareil de moussage, tel qu’un générateur de mousse, et d’un agent moussant. De manière typique, toutes les parts, à l’exception de l’agent moussant, par exemple le liant, les groupes de grains du matériau granulaire et l’eau d’addition, sont pré-mélangées et finalement ajoutées à la mousse préfabriquée ou à l’agent moussant. Dans d’autres modes de réalisation, la mousse est générée et ajoutée au liant ou à un mélange de liant et d’eau d’addition, l’addition, par exemple, des groupes de grains ayant lieu par la suite.

Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le mélange de béton cellulaire peut être préparé et mélangé avec des fibres. Par des fibres peut être influencé le comportement de déformation d’un béton cellulaire. Les fibres peuvent, dans des modes de réalisation, provoquer l’effet d’une résistance à la traction améliorée. De manière typique, le terme "fibres" comprend au moins l’une des fibres suivantes : fibres végétales, fibres plastiques, fibres de verre, fibres de carbone et fibres d’acier. Les fibres, en particulier les fibres plastiques, peuvent par exemple présenter une longueur minimale de 1 mm, de 5 mm, de 10 mm ou de 30 mm. Les fibres, en particulier les fibres plastiques, présentent de manière typique une longueur maximale de 80 mm, de 90 mm et de 120 mm.

De manière typique sont utilisées les fibres de verre d’une longueur minimale de 0,5 mm, de 1 mm ou de 3 mm et/ou d’une longueur maximale de 60 mm, de 80 mm, de 100 mm ou de maximum 120 mm. De manière typique, les fibres comprennent les fibres mono-composants ou les fibres bi-composants ou un mélange de ces dernières ou sont constituées de l’une de ces fibres ou d’un mélange de ces dernières. Dans des modes de réalisation, les fibres sont utilisées sous forme de faisceaux de fibres ou de fibres individuelles. De manière typique, le mélange de béton cellulaire contient moins de 100 kg de fibres sur base de 1 m³du mélange de béton cellulaire, de manière typique moins de 50 kg de fibres sur base de 1 m³du mélange de béton cellulaire, en particulier moins de 20 kg de fibres sur base de 1 m³du mélange de béton cellulaire ou de manière typique moins de 5 kg de fibres sur base de 1 m³du mélange béton cellulaire. En particulier, la Concrix®, la Dramix 2D ou la Dramix 3D, 4D ou 5D est utilisée comme fibre - exclusivement ou en mélange avec d’autres fibres.

Un béton cellulaire hautement déformable typique ou un produit en béton cellulaire hautement déformable typique est fabriqué avec l’un des mélanges de béton cellulaire décrits ici. En particulier, les produits en béton cellulaire hautement déformable typiques décrits ici sont utilisés sous terre. En particulier, les produits en béton cellulaire hautement déformables typiques décrits ici seront utilisés dans la construction de tunnels ou dans l’industrie minière ou dans un ouvrage de protection. A cet effet, les produits en béton cellulaire hautement déformables peuvent être des éléments de compression en forme de poutre ou de plaque ou des éléments de cuvelage. Par exemple, les éléments de compression en forme de poutre ou de plaque ou les éléments de cuvelage peuvent être utilisés dans des roches sous pression ou gonflables.

Les avantages typiques des modes de réalisation selon l’invention sont une haute déformabilité à forces relativement faibles, de sorte que les mouvements de roches puissent être absorbés sous terre sans défaillance complète de la coque construite par les modes de réalisation. Cela offre un ample éventail d’applications, en particulier dans la construction de tunnels ou dans la construction sous terre.

Ci-après, l’invention est expliquée plus en détail en référence aux dessins joints en annexe, dans lesquels :

montre de manière schématisée un déroulement d’un mode de réalisation typique d’un procédé selon l’invention ;

montre de manière schématisée un autre déroulement d’un mode de réalisation typique d’un procédé selon l’invention ;

montre de manière schématisée les résultats d’essais de contrainte uni-axiale sur des cubes de différents mélanges de béton cellulaire ;

montre de manière schématisée les résultats d’essais de contrainte tridimensionnelle sur des cubes de différents mélanges de béton cellulaire.

Description d’exemples de réalisation

Ci-après sont décrits des modes de réalisation typiques de l’invention en référence aux figures, l’invention n’étant pas limitée aux exemples de réalisation, la portée de l’invention est plutôt déterminée par les revendications. Dans la description du mode de réalisation sont, le cas échéant, utilisés, dans différentes figures et pour différents modes de réalisation, les mêmes numéros de référence pour des parties identiques ou similaires, afin de rendre la description plus claire. Cela ne signifie toutefois pas que les parties correspondantes de l’invention sont limitées aux variantes représentées dans les modes de réalisation.

A la figure 1 est montrée, en vue d’ensemble schématisée, un déroulement 100 d’un procédé typique de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables.

Le procédé comprend le fait de fixer une résistance à la compression minimale requise 110, de fixer une déformabilité minimale requise 120, de fixer, en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, les parts en pourcentage au moins des substances suivantes: liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique 130, et de préparer et de mélanger les parts en pourcentage déterminés au moins du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire comme mélange de béton cellulaire 140.

Dans l’exemple de réalisation représenté à la figure 1, la détermination, en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, des parts en pourcentage au moins des substances suivantes: liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique 130, comporte les blocs 132-139 compris dans le bloc chevauchant 130. La détermination des parts en pourcentage du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique est réalisée, de manière typique, de manière itérative dans les blocs 132 à 138.

Dans le bloc 132, en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, les parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire sont déterminées ou estimées selon une courbe granulométrique. De manière typique, plusieurs groupes de grains du matériau granulaire sont sélectionnés, par exemple pour obtenir une structure de grains dense.

Par exemple, dans une première opération de calcul, les parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire sont calculées ou estimées au moyen d’une moyenne pondérée, en particulier pondérée en volume, des résistances à la compression des parts en pourcentage des groupes de grains sélectionnés du matériau granulaire. Par ailleurs, les parts en pourcentage correspondantes du liant et éventuellement aussi de l’agent moussant (résistance à la compression des espaces creux créés par l’agent moussant égal à zéro) peuvent être déterminées pour estimer ou déterminer la résistance à la compression totale du produit en béton cellulaire ultérieur (blocs 134 et 136).

Dans le bloc 138, il est vérifié si les parts en pourcentage au moins des substances suivantes : liant, volume de la mousse expansée au moyen de l’agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique, résultent en la résistance à la compression minimale requise et la déformabilité minimale requise. Si cette vérification a lieu de manière positive, le procédé se poursuit au bloc 140. Si la vérification se termine par un résultat négatif, le procédé continue par le bloc 139 pour exécuter une boucle itérative.

Dans le bloc 139 ont lieu une estimation et une adaptation au moins d’une partie des parts en pourcentage : liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique. Par exemple, en cas de descente au-dessous d’une résistance à la compression minimale souhaitée, un liant différent peut être utilisé, moins d’agent moussant peut être utilisé ou d’autres groupes de grains peuvent être sélectionnés. Si la déformabilité minimale n’est pas atteinte, par exemple, la part de l’agent moussant et, de ce fait, les espaces creux créés par l’agent moussant peuvent être augmentés. Ensuite, le procédé retourne au bloc 132.

Dans le bloc 140 ont lieu, après un résultat positif de la vérification au bloc 138, une préparation et un mélange des parts en pourcentage déterminées au moins du liant, de l’agent moussant et des groupes de grains du matériau granulaire comme mélange de béton cellulaire.

A la figure 2 est illustré, en vue d’ensemble schématisée, un déroulement d’un procédé typique pour préparer et mélanger les parts en pourcentage des substances suivantes : liant, agent moussant et groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique et pour produire un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables 200.

Dans un premier mélangeur 210 est mélangé du ciment comme liant 212 avec des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique 214. A cet effet, de l’eau d’addition 220 est mélangée dans le premier mélangeur 210 à de la pâte de ciment. Le liant 212 est de manière typique pré-mélangé avec de l’eau d’addition 220 jusqu’à une valeur E/C de maximum 0,6, de manière typique de maximum 0,55, de manière typique de maximum 0,50, en particulier de maximum ou environ 0,47. Optionnellement, un ou plusieurs additifs 216, tels que par exemple des liquéfacteurs de béton ou des accélérateurs de solidification, sont ajoutés à la pâte de ciment. Par ailleurs, un ou plusieurs additifs 218 qui peuvent influencer l’aptitude au traitement du béton frais ou la résistance du béton durci sont optionnellement ajoutés au mélange. Contrairement aux additifs 216, ils sont pris en compte, dans les exemples de réalisation typiques, dans le calcul de l’espace de substances.

De plus, de l’eau 222 est de manière typique mélangée, dans un générateur de mousse 230, avec un agent moussant 232 et de l’air 234 ou au moins un autre gaz, par exemple de l’azote, pour former une mousse. Par exemple, l’agent moussant est mélangé à l’eau pour la formation de mousse dans un réservoir de stockage d’un générateur de mousse. De manière typique, la mousse produite est pesée. De manière typique, la densité de la mousse est contrôlée. Le générateur de mousse 230 fonctionne, de préférence, à une pression de fonctionnement de maximum 4 bars. Dans des modes de réalisation typiques, des additifs peuvent être mélangés au choix à la pâte de ciment ou à l’agent moussant.

Dans des modes de réalisation typiques, l’eau mélangée avec l’agent moussant peut être prélevée de l’eau d’addition ou toute l’eau d’addition est mélangée avec le liant et, pour l’agent moussant, une quantité additionnelle d’eau est prévue pour mélange avec l’agent moussant. De manière typique, les quantités d’eau qui sont nécessaires pour la formation de mousse sont faibles, de sorte qu’elles ne doivent pas obligatoirement être prises en compte dans le calcul du mélange.

Dans un deuxième mélangeur 240, la pâte de ciment du premier mélangeur 210 est mélangée avec la mousse formée dans le générateur de mousse 230 et il est formé un mélange de béton cellulaire fluide et pouvant être pompé. Un mélange de mousse de béton peut également être formé en mélangeant la mousse formée dans le générateur de mousse 230 dans le premier mélangeur 210 avec une pâte de ciment.

Du deuxième malaxeur 240 est sorti, à l’aide d’une pompe de refoulement 250 ou d’un dispositif de transport pour le versement, le mélange de béton cellulaire sur le site d’utilisation, ou sorti dans un moule de coulée dans lequel peut se réaliser la prise et peut être généré un produit en béton cellulaire 260 hautement déformable.

Le procédé selon l’invention est expliqué plus en détail à l’aide des exemples de réalisation suivants :

Exemple de réalisation 1
Un mètre cube d’un mélange de béton cellulaire typique pour la fabrication de produits en béton cellulaire hautement déformables typiques peut, par exemple, être composé de ou comporter :

Poraver 0.5 à 1 mm	44,97 kg
Poraver 1 à 2 mm	45,95 kg
Poraver 2 à 4 mm	55,90 kg
Poraver 4 à 6 mm	69,97 kg
agent moussant (poids total avec de l’eau pour la formation de mousse)	10,67 kg
dont: agent moussant (Sika Lightcrete 400)	0,27 kg
liant (ciment)	245,96 kg
eau d’addition	103,30 kg
fibres plastiques (Concrix)	3,00 kg

Dans l’exemple de réalisation, l’eau à mélanger avec l’agent moussant n’est pas prélevée de l’eau d’addition. Plus précisément, dans l’exemple de réalisation, il est utilisé 10,67 kg de mousse par mètre cube de mélange de béton cellulaire. L’agent moussant Sika Lightcrete 400 est pré-mélangé avec de l’eau. Les 10,67 kg de mousse contiennent 0,27 kg d’agent moussant Sika Lightcrete 400 (selon une solution d’environ 2,5 à 3% de Sika Lightcrete 400 dans de l’eau). L’agent moussant est mélangé avec de l’eau pour la formation de mousse (ici: 10,67 kg - 0,27 kg = 10,40 kg d’eau pour la formation de mousse) dans un réservoir de stockage d’un générateur de mousse et puis la mousse produite est pesée et la densité de mousse produite est contrôlée. En contrôlant la densité de mousse, il peut être obtenu que les espaces creux requis soient également présents dans le mélange de béton cellulaire selon le calcul. Sika Lightcrete 400 est disponible auprès de Sika Schweiz AG, Tueffenwies 16, CH 8048 Zurich.

Les parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique de Funk-Dinger.

Un mètre cube d’un exemple comparable à la même densité de pâte que la densité de pâte du mélange de béton cellulaire du mode de réalisation 1 comporte ou se compose de:

agent moussant (poids total avec de l’eau pour la formation de mousse)	10,67 kg
dont: agent moussant (Sika Lightcrete 400)	0,27 kg
liant (ciment)	683,40 kg
eau d’addition	287,00 kg
fibres plastiques (Concrix)	3,00 kg

Aux figures 3 et 4 sont montrés, en vue d’ensemble schématisée, les résultats des essais de pression uni-axiale et tridimensionnelle correspondants sur des cubes. Les cubes sont fabriqués à partir de mélanges de béton cellulaire avec des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique et à partir d’un mélange de béton cellulaire sans groupes de grains. Les mélanges de béton cellulaire sont fabriqués avec des valeurs de densité de pâte identiques.

On peut voir clairement aux figures 3 et 4 qu'un produit en béton cellulaire 310 hautement déformable typique présente, après avoir surmonté la plage de déformation élastique, un rapport entre la résistance à la compression minimale et la contrainte dans la zone plastique du produit en béton cellulaire hautement déformable 310 inférieur à celui d’un produit en béton cellulaire typique 320 correspondant qui a toutefois été produit sans groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique.

Par exemple, les résultats de l’essai de compression uni-axiale de la figure 3 pour un produit en béton cellulaire 310 hautement déformable selon l’invention montrent une résistance à la compression minimale avec une valeur de 0,9 MPa et une contrainte uni-axiale avec une valeur de 2,7 MPa à une déformabilité de 60%. En comparaison, les résultats pour un produit en béton cellulaire 320 typique sans matériau granulaire à la figure 3 montrent une résistance à la compression minimale avec une valeur de 3 MPa et une contrainte uni-axiale avec une valeur de 12 MPa à une déformabilité de 60%. Ainsi, le rapport entre la résistance minimale à la compression et la contrainte uni-axiale à une déformabilité de 60% est d’une valeur de 3 dans le cas d’un produit en béton cellulaire 310 hautement déformable avec des groupes de grains typiques. La valeur correspondante est de 4 pour un produit en béton cellulaire 320 typique sans groupes de grains typiques du matériau granulaire selon une courbe granulométrique.

Par ailleurs, les résultats de l’essai de compression tridimensionnel de la figure 4 pour un produit en béton cellulaire hautement déformable typique 410 montrent une résistance à la compression minimale d’une valeur de 1,5 MPa et une contrainte entre 1,5 MPa et 4,0 MPa dans la plage de déformation comprise entre 0% et 40%. De ce fait, le rapport entre la résistance minimale à la compression et la contrainte dans la gamme plastique du produit en béton cellulaire hautement déformable 410 est compris entre 1,0 et 2,7 avec 2,7 à 40% de déformation.

En comparaison, un produit en béton cellulaire typique 420 sans groupes de grains typiques du matériau granulaire selon une courbe granulométrique dans l’essai de compression tridimensionnel montre une résistance à la compression minimale de 4 MPa et une contrainte comprise entre 4 MPa et 13,5 MPa dans la plage de déformation comprise entre 0% et 40% (figure 4). De ce fait, le rapport entre la résistance minimale à la compression et la contrainte dans la plage plastique du produit en béton cellulaire 420 est compris entre 1,0 et 3,4 avec 3,4 à 40% de déformation.

De ce fait, le rapport entre la contrainte maximale et la contrainte minimale dans la plage de jusqu’à 40% de déformation dans le cas de produits en béton cellulaire hautement déformables 410 typiques dans l’essai de compression tridimensionnelle est plus faible.

Liste de numéros de référence
210 premier mélangeur
212 liant
214 groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique
216, 236 additifs
220 eau d’addition
230 générateur de mousse
232 agent moussant
234 air
240 deuxième mélangeur
250 pompe de refoulement
260, 310, 410 produit en béton cellulaire hautement déformable
320, 420 produit en béton cellulaire typique

Claims

Procédé de production d’un mélange de béton cellulaire pour la fabrication de produits de béton cellulaire hautement déformables (260, 310, 410) avec le fait de mettre à disposition un mélange de béton cellulaire comportant un liant (212), un agent moussant (232) et un matériau granulaire, comportant le fait de
- fixer une résistance à la compression minimale requise (110) ;
- fixer une déformabilité minimale requise (120) ;.
- déterminer (130), en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise, les parts en pourcentage au moins des substances suivantes :
* liant (212),
* agent moussant (232), et
* groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique (214).
- mettre à disposition et mélanger les parts en pourcentage déterminées au moins du liant (212), de l’agent moussant (232) et des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique (214) comme mélange de béton cellulaire (140)
Procédé selon la revendication 1, dans lequel les parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire sont déterminées selon une courbe granulométrique (214) à l’aide d’une courbe granulométrique qui est différente d’une courbe granulométrique de Fuller.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la courbe granulométrique présente une part réduite de petites grosseurs de grain par rapport à une courbe granulométrique de Fuller.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mélange de béton cellulaire contient au moins 10 g et/ou un maximum de 3 kg de l’agent moussant (232) sur base de 1 m³de mélange de béton cellulaire.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau granulaire comporte un matériau granulaire à base de verre cellulaire.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau granulaire se compose de plus de 50% de grains sphériques qui présentent une forme de grain avec un rapport de diamètre entre le diamètre moyen le plus grand et le plus petit inférieur à 3:1.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mélange béton cellulaire est préparé et mélangé avec des fibres.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les fibres comportent au moins l’une des fibres suivantes: fibres végétales, fibres plastiques, fibres de verre, fibres de carbone et fibres d’acier.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mélange de béton cellulaire contient moins de 100 kg de fibres sur base de 1 m3 du mélange de béton cellulaire.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique présentent au moins un des groupes de grains aux tamis de limitation (d_min/d_max) de 0,25/0,5 mm, de 0,5/1 mm, de 1/2 mm, de 2/4 mm, de 4/6 mm et de 4/8 mm.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant le fait de déterminer les parts en pourcentage des groupes de grains du matériau granulaire selon une courbe granulométrique en fonction de la résistance à la compression minimale requise et de la déformabilité minimale requise (132) en sélectionnant des groupes de grains à résistance à la compression minimale de groupe de grains déterminée et/ou à tamis de limitation déterminée pour obtenir la résistance à la compression minimale requise et la déformabilité minimale requise dans un béton cellulaire fabriqué avec le mélange de béton cellulaire.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la détermination est effectuée de manière itérative.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mélange béton cellulaire comporte autant d’eau d’addition (220) et de liant (212) que les groupes de grains du matériau granulaire forment une structure de grains dense selon une courbe granulométrique (214).
Produit en béton cellulaire hautement déformable (260, 310, 410), en particulier destiné à une utilisation sous terre, réalisé avec un mélange de béton cellulaire qui est produit par un procédé selon l’une des revendications 1 à 13.
Produit en béton cellulaire hautement déformable (260, 310, 410) selon la revendication 14, dans lequel le produit en béton cellulaire hautement déformable (260, 310, 410) présente, à 60% de déformation, une contrainte de compression correspondante inférieure à 350% de la résistance à la compression minimale.
Utilisation d’un produit en béton cellulaire hautement déformable (260, 310, 410) selon la revendication 14 ou 15 dans la construction de tunnels ou dans l’industrie minière ou dans un ouvrage de protection.
Utilisation selon la revendication 16, dans laquelle le produit en béton cellulaire hautement déformable (260, 310, 410) est un élément de compression en forme de poutre ou en forme de plaque ou un élément de cuvelage.