WO1993014043A1 - Beton retaillable, son procede de fabrication et son procede de coffrage - Google Patents

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oolithic
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William Cruaud
Christian Cruaud
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William Cruaud
Christian Cruaud
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Definitions

  • Cutable concrete, its manufacturing process and its formwork process are cutable concrete, its manufacturing process and its formwork process.
  • the invention relates to a cutable concrete capable of being cut and sculpted with traditional sculpting tools for possibly several months as well as the manufacturing process allowing its obtaining and a formwork process allowing its implementation.
  • patent FR-A-2,520,349 describes a process for the manufacture of an artificial or synthetic stone implementing successively steps of: - mixing of the ingredients:
  • This artificial stone differs from that which is the subject of the invention by its content of silica and hydraulic binder which does not allow a slow setting of the assembly as well as by the quantity of water which, in just sufficient quantity, is equivalent to 10 % by volume of the total volume.
  • the molding process which requires the drying of the product at a temperature of 35 to 40 ° C., differs from the shuttering process generally used in the context of the present invention.
  • FR-A-2,584,707 describes a process for manufacturing a recomposed limestone characterized in that it consists in preparing a mixture of:
  • patents FR-A-1,291,011 and 1,248,052 describe an artificial stone and an agglomerate which, although having compositions similar to those of the concrete object of the present invention, do not have the essential characteristics of the latter in because of totally different proportions of the components and the non-use of specific limestones.
  • the object of the present invention is therefore to propose a resizable concrete whose hardness and mechanical resistance properties allow it to be assimilated to a conventional concrete but which has the property of being able to be resized for several months with traditional sculpting tools.
  • Another object of the present invention is to provide a concrete whose composition is such that it allows its use in formwork, plaster, facing stone, etc.
  • the subject of the invention is a resizable concrete capable of being reworked for several months using traditional sculpting and cutting tools, characterized in that it consists of at least a mixture of a volume V of mineral matter essentially in the form of crushed oolithic limestones, of a volume V1 less than V of carbonate binder preferably based on lime and / or cement, of a volume V3 of excess water.
  • the sum of the volumes V and V3 represents 55 to 90% of the total volume of the mixture and the volume of water V3 is equivalent to 30 to 90 % of the volume V of oolithic limestones, preferably 50 to 90% of V.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a concrete, characterized in that a volume V of mineral materials is crushed, essentially based on oolithic limestones, in that this volume V is added:
  • V2 of charges with high hardness representing 0 to 40% of V
  • V3 of water representing 30 to 80% of V.
  • the invention also relates to a formwork process for this concrete, characterized in that a biocompatible reinforcement is formed and placed allowing the charge to be returned inside the material, in that the composition is poured in. excessive quantity inside the formwork, in that the composition is allowed to set, in that it is stripped, in that the upper dimensions of the composition are resized by means of traditional cutting and carving tools.
  • This oolithic limestone is for example a homogeneous Cretaceous with average grain of an apparent density of 2000 kg / m 3 , of porosity of 26 to 28%, of a resistance to compression of 18 to 28 MPA, of a speed propagation from 2700 to 2800 m / s, named semi-hard, having undergone a control and an action controlling the rate of hygrometry for the needs of crushing in order to lead to a crushing where all the aggregates from the smallest to the largest (from 0.05 to 25 mm) are calibrated.
  • Oolithic limestones are limestones formed of ooliths, that is to say small rounded grains of small size.
  • Each grain is formed by layers of concentric limestone around a small grain such as a grain of sand. These oolithic limestones may no longer show a concentric layer arrangement when the small rounded cavities existing in the limestone are filled with homogeneous material by calcite. We can assume that these small grains constitute a stable colloidal solution during the setting. Once the limestone has been crushed, water, a binder and possibly high hardness fillers are added.
  • V represents the volume of crushed oolithic limestones
  • V1 the volume of carbonate binder generally consisting of lime and / or Portland type cement
  • V2 the volume of high hardness fillers of the corundum type , silica, nylon beads or the like which promote the compaction of the mixture
  • V3 the volume of excess water
  • the excess water formed by the volume V3 is probably at the base of the interesting properties of this concrete, namely its ability to accept intaglio with manual tools such as hammer, scissors, wooden handle, path of iron and other traditional stone cutting tools by cutting the grain of sand up to 180 days.
  • the mechanical strength of the concrete is obtained of the same order as that of traditional concretes.
  • this composition can be added to traditional steel concrete.
  • this composition is itself amicable and monolithically pourable in a manner identical to traditional concrete. During the setting (s), it is possible to add, by spraying or any other known method, hardeners and other products in order to give concrete additional properties (polishing, color, patina).
  • V3 the volume of water added to the mixture, is close to V and therefore corresponds to the upper half of the range (A) indicated above in the case of a concrete formwork or molding application and on the contrary is included in the lower half of the range (A) specified above in the case of a coated application.
  • proportions of binder they vary according to the desired trim period.
  • composition for the production of resizable concrete for a period of six to eight months is the following :
  • V1 0 - volume of binder V1 equal to 11.5 liters, or 24% x V, the proportion of lime and cement in this binder being indifferent,
  • V3 of water equal to approximately 36 liters, or 75% x V.
  • This concrete can be cut for six to eight months.
  • compositions for making re-cutable concrete for a period of two days to two months are as follows:
  • V1 of carbonate binder 15 liters, or 31% of V
  • V2 of charges with high hardness 10 liters, or 21% of V
  • - volume V3 of water 36 liters, or 75% of V.
  • volume V added to the volume V3 represents 85% of the total volume Vip of the mixture.
  • a preferred composition for producing resizable plaster is as follows: - volume V of semi-hard crushed limestone: 48 liters,
  • - volume V1 of hydraulic binder 15 liters, or 31% x V
  • - volume V2 of loads with high hardness 10 liters, or 21% x V
  • V3 of added water 22 liters, i.e. 46% of V.
  • crushed oolithic limestone materials a mixture of hard, semi-hard and soft sands.
  • compositions of this type to produce surface coatings by adding and / or laminating this concrete with plaster to be molded or with resin or with concrete in the form of fibers. It is also still possible to use this concrete for the manufacture of plates intended to constitute facing stones. In this case, a composition with proportions similar to those mentioned above of concrete will be placed on a panel of variable composition in order to produce a tiling or interior decoration plates.
  • Another advantageous application of the concrete according to the invention is the manufacture of refractory molds for the casting of material to be melted or cold-set.
  • a wall of 6 linear meters x 15 meters in height can be produced with a thickness ranging from 6 cm to 1 m.
  • the wall was poured according to the principle described above, the formwork is done at 8 days, the first so-called pruning is done between the 10th day and the 60th day, the so-called recess size is done from 40th to 100th day.
  • the concrete of the present invention is polished from the 80th to the 120th day.
  • the finishes of the sculptures, ornaments and fine carvings are carried out between the 100th day and the 180th day by hand or with traditional tools of carving, stone and sculpture.
  • the concrete according to the invention offers the advantage of making it possible to obtain a uniform appearance and color in addition to the formwork, plaster, facing stone, etc.

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Abstract

L'invention concerne un béton retaillable susceptible d'être taillé et sculpté aux outils traditionnels ainsi que son procédé de fabrication et de coffrage. Le béton, objet de l'invention, est constitué d'un mélange d'un volume V de matières minérales se présentant essentiellement sous forme de calcaires oolithiques concassés, d'un volume V1 inférieur à V de liant carbonaté de préférence à base de chaux et/ou de ciment, d'eau en excès. Application à la construction, à la décoration intérieure, au mobilier urbain et à la fabrication de moules de coulage.

Description

Béton retaillable, son procédé de fabrication et son procédé de coffrage.
L'invention concerne un béton retaillable susceptible d'être taillé et sculpté aux outils traditionnels de sculpture pendant éventuellement plusieurs mois ainsi que le procédé de fabrication permettant son obtention et un procédé de coffrage permettant sa mise en oeuvre.
II est bien connu que les bétons classiques comme les bétons siliceux ne présentent, et ceci dans un délai extrêmement court, qu'une très faible capacité de façonnage après décoffrage. De ce fait, les temps de durcissement ne permettent pas de réaliser des moulures compliquées au retravail. Cette très faible capacité au façonnage oblige la conception et la fabrication de coffrages ou de moules extrêmement sophistiqués afin de permettre des rendus de forme ou de modénatures. D'autre part, pour des raisons économiques, il est très souvent nécessaire de considérer le réemploi de ces coffrages ou moulages obligeant des séries qui, dans le cas de parements de façades, se concrétisent en des répétitions de modules ouvragés.
Dans le domaine des bétons, il a déjà été utilisé des granulats calcaires afin de donner à des bétons des caractéristiques propres et différentes de celles des bétons siliceux.
Ainsi, le brevet FR-A-2.520.349 décrit un procédé de fabrication d'une pierre artificielle ou synthétique mettant en oeuvre de façon successive des étapes de : - mélange des ingrédients :
. sable calcaire : 18 à 24 % . sable siliceux : 35 à 45 %
. chaux et ciment blancs : 33 à 40 % . eau
- coulage en moules
- démoulage
- durcissement (naturel) - sablage (destiné à imiter l'aspect extérieur d'une pierre naturelle) .
Cette pierre artificielle se distingue de celle objet de l'invention par sa teneur en silice et en liant hydraulique qui ne permet pas une prise lente de l'ensemble ainsi que par la quantité d'eau qui, en quantité juste suffisante, équivaut à 10% environ en volume du volume total. De même, le procédé de moulage, qui nécessite le séchage du produit à une température de 35 à 40°C, diffère du procédé de coffrage généralement utilisé dans le cadre de la présente invention.
Le brevet FR-A-2.584.707 décrit quant à lui un procédé de fabrication d'une pierre calcaire recomposée caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un mélange de :
- Ciment blanc de 10% à 40%, de préférence de 22 % à 28%
- Calcaire sous forme de granulats et éventuellement de
- Poudre, de 40% à 80%, de préférence de 60 % à 66%
- Eau de 5% à 50%, de préférence de 11% - Plastifiant de 0% à 5%, de préférence de 1% que l'on malaxe dans un malaxeur horizontal, avant de compacter par damage à 1'intérieur des moules, ou par coulage liquide dans les moules qui sont ensuite vibres manuellement ou bien mécaniquement. Ce procédé se distingue de l'invention par son étape de vibrage qui, dans le cas du procédé de l'invention, est fortement déconseillée car elle engendre une ségrégation des éléments entrant dans la composition du béton rendant celui-ci impropre à tous façonnages, décoffrage, taille et sculpture à contrario de tous les procédés classiques dans lesquels le vibrage entraîne la liaison des différents éléments. Cette remarque s'applique de la même façon au brevet FR-A-2.414.028.
Enfin, les brevets FR-A-1.291.011 et 1.248.052 décrivent une pierre artificielle et un aggloméré qui, bien que présentant des compositions similaires à celles du béton objet de la présente invention, ne possèdent pas les caractéristiques essentielles de ce dernier en raison de proportions des composants totalement différentes et de la non utilisation de calcaires spécifiques.
Le but de la présente invention est donc de proposer un béton retaillable dont la dureté et les propriétés de résistance mécanique permettent de l'assimiler à un béton classique mais qui possède la propriété de pouvoir être retaillé pendant plusieurs mois avec des outils traditionnels de sculpture.
Un autre but de la présente invention est de proposer un béton dont la composition est telle qu'elle permet son utilisation en coffrage, en enduit, en pierre de parement, etc.
A cet effet, l'invention a pour objet un béton retaillable susceptible d'être retravaillé pendant plusieurs mois au moyen d'outils de sculpture et de taille traditionnels, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un mélange d'un volume V de matières minérales se présentant essentiellement sous forme de calcaires oolithiques concassés, d'un volume V1 inférieur à V de liant carbonate de préférence à base de chaux et/ou de ciment, d'un volume V3 d'eau en excès.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la somme des volumes V et V3 représente 55 à 90 % du volume total du mélange et le volume d'eau V3 équivaut à 30 à 90 % du volume V de calcaires oolithiques, de préférence 50 à 90 % de V.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un béton, caractérisé en ce qu'on concasse un volume V de matières minérales à base essentiellement de calcaires oolithiques, en ce qu'on ajoute à ce volume V :
- un volume VI de liant représentant 20 à 60 % de V
- un volume V2 de charges à dureté élevée représentant 0 à 40 % de V et
- un volume V3 d'eau représentant 30 à 80 % de V.
L'invention est relative en outre à un procédé de coffrage de ce béton , caractérisé en ce qu'on façonne et on pose une armature biocompatible permettant le renvoi de charge à l'intérieur du matériau, en ce qu'on coule la composition en quantité excessive à l'intérieur du coffrage, en ce qu'on laisse prendre la composition, en ce qu'on décoffre, en ce qu'on retaille les cotes supérieures de la composition au moyen d'outils de taille et de sculpture traditionnels.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit fournie ici uniquement à titre d'exemple.
Pour obtenir un béton retaillable susceptible d'être coupé de façon nette à l'aide d'outils manuels de taille classique pendant un laps de temps important, les étapes du procédé de fabrication doivent être précisément respectées. Ces étapes comprennent, dans un premier temps, un concassage des matières calcaires. Ces matières calcaires présentent, pour certaines au moins, un type de carbonates au faciès cristallin et à structure particuliers. Les calcaires les plus appropriés sont des calcaires oolithiques. Ce calcaire oolithique est par exemple un crétacé homogène à grain moyen d'une masse volumique apparente de 2000 kg/m3, de porosité de 26 à 28 %, d'une résistance à la compression de 18 à 28 MPA, d'une vitesse de propagation de 2700 à 2800 m/s, nommé demi-dur, ayant subi un contrôle et une action maîtrisant le taux d'hygrométrie pour les besoins du concassage afin d'aboutir à un concassage où tous les granulats du plus petit au plus gros (de 0,05 à 25 mm) sont calibrés. Les calcaires oolithiques sont des calcaires formés d'oolithes, c'est-à-dire de petits grains arrondis de petite taille. Chaque grain est formé de couches de calcaires concentriques autour d'un petit grain tel qu'un grain de sable. Ces calcaires oolithiques peuvent ne plus montrer une disposition en couches concentriques lorsque les petites cavités arrondies existant dans le calcaire sont remplies de matière homogène par de la calcite. On peut supposer que ces grains de petite taille constituent une solution colloïdale stable pendant le moment de la prise. Une fois les matières calcaires concassées, on y ajoute de l'eau, un liant et éventuellement des charges à dureté élevée.
Pour un volume total VT du mélange, si V représente le volume de calcaires oolithiques concassés, V1 le volume de liant carbonate généralement constitué par de la chaux e /ou du ciment de type Portland, V2 le volume de charges à dureté élevée du type corindon, silice, billes de nylon ou similaire qui favorisent le compactage du mélange, V3 le volume d'eau en excès, on établit les relations suivantes entre V, V1 , V2 et V3:
- 20 % x V < VI < 60 % x V - 0 % x V < V2 < 40 % x V
- 30 % x V < V3 < 90 % x V ( A)
- 50 % x VT < V + V3 < 90 % x VT
On note que l'excès d'eau constitué par le volume V3 est probablement à la base des propriétés intéressantes de ce béton, à savoir ses capacités d'accepter la taille douce aux outils manuels tels que massette, ciseaux, manche bois, chemin de fer et autres outils de taille de pierre traditionnels par coupage du grain de sable jusqu'à 180 jours. A 180 jours ou moins, en fonction de la composition du liant, on obtient une résistance mécanique du béton du même ordre de celle des bétons traditionnels. De plus, cette composition est additionnable au béton traditionnel aciérable. Enfin, cette composition est elle-même amiable et coulable monolithiquement de manière identique à un béton traditionnel. Au cours de la ou les prises, il est possible d'adjoindre par vaporisation ou toute autre méthode connue des durcisseurs et autres produits afin de donner au béton des vertus complémentaires (polissage, couleur, patine) .
On constate également que V3, le volume d'eau ajouté dans le mélange, est proche de V et correspond donc à la moitié supérieure de la plage (A) indiquée ci-dessus dans le cas d'une application type coffrage ou moulage du béton et au contraire est compris dans la moitié inférieure de la plage (A) précisée ci-dessus dans le cas d'une application enduit. Quant aux proportions de liant, elles varient en fonction de la période de retaille désirée.
Exemple 1 :
Ainsi, une composition préférée pour la réalisation du béton retaillable pendant une période de six à huit mois est la suivante :
- volume V de matières calcaires oolithiques concassées : 48 litres,
- volume V2 de charges à dureté élevée : 0 - volume de liant V1 égal à 11,5 litres, soit 24 % x V, la proportion de chaux et de ciment dans ce liant étant indifférente,
- volume V3 d'eau égal à environ 36 litres, soit 75% x V.
Ce béton est retaillable pendant six à huit mois. On utilisera de préférence, au niveau des calcaires oolithiques, des calcaires oolithiques dits tendres.
Exemple 2
Une autre composition préférée pour la réalisation de béton retaillable pendant une période de deux jours à deux mois est la suivante :
- volume V de matières calcaires oolithiques concassées : 48 litres,
- volume V1 de liant carbonate : 15 litres, soit 31% de V,
- volume V2 de charges à dureté élevée : 10 litres, soit 21 % de V, - volume V3 d'eau : 36 litres, soit 75 % de V.
On constate que le volume V ajouté au volume V3 représente 85% du volume total Vip du mélange.
En raison du coût des matières calcaires et de l'eau, on aboutit à un béton particulièrement bon marché.
Exemple 3 :
Une composition préférée pour la réalisation d'enduit retaillable est la suivante : - volume V de matières calcaires concassées demi-dures : 48 litres,
- volume V1 de liant hydraulique : 15 litres, soit 31 % x V, - volume V2 de charges à dureté élevée : 10 litres, soit 21 % x V,
- volume V3 d'eau ajoutée : 22 litres, soit 46 % de V.
On constate là encore que la somme V plus V3 représente 74 % du mélange total.
Bien évidemment, il est possible dans chacun des exemples précités d'utiliser comme matières calcaires oolithiques concassées un mélange de sables dur, demi-dur et tendre.
Enfin, il est également possible, avec des compositions de ce type, de réaliser des revêtements de surface en additionnant et/ou en stratifiant ce béton avec du plâtre à mouler ou avec de la résine ou avec du béton se présentant sous forme de fibres. Il est encore possible également d'utiliser ce béton pour la fabrication de plaques destinées à constituer des pierres de parement. Dans ce cas, on disposera une composition aux proportions analogues à celles précitées de béton sur un panneau de composition variable en vue de réaliser un dallage ou des plaques de décoration intérieure.
Une autre application avantageuse du béton conforme à l'invention est la fabrication de moules réfractaires pour le coulage de matière à couler en fusion ou à prise à froid.
Les applications citées ci-dessus et la mise en oeuvre de ce béton ne constituent en aucun cas une liste exhaustive et limitative. Dans le cas de béton destiné à la réalisation de structures porteuses ou autoportées, telles que des façades, le coulage du béton s'effectue dans des coffrages de type traditionnel tels que banches, coffrages métal ou coffrages bois usuels employés dans cette activité. Il est à noter que le coffrage s'effectue en gras, c'est-à-dire que la cote initiale est supérieure à la cote finie. Pour ce faire, on façonne et on pose une armature biocompatible permettant le renvoi de charges à l'intérieur du matériau, on coule la composition en quantité excessive à l'intérieur du coffrage, on laisse prendre la composition, on décoffre, on retaille les cotes supérieures de la composition au moyen d'outils de taille et de sculpture traditionnels.
Il est possible dans certains cas de mise en oeuvre de ce béton de prévoir dans le corps du coffrage des ouvertures ou un drain de manière à éliminer l'eau en excès.
Ainsi, à titre d'exemple de construction mettant en oeuvre ce procédé, on peut réaliser un mur de 6 mètres linéaires x 15 mètres de hauteur d'une épaisseur allant de 6 cm à 1 m. Le mur a été coulé selon le principe décrit ci-dessus, le décoffrage s'effectue à 8 jours, la première taille dite d'épannelage se fait entre le 10ème jour et le 60ème jour, la taille dite d'évidement s'effectue du 40ème au 100ème jour. Le polissage du béton de la présente invention se fait du 80ème au 120ème jour. Les finitions des sculptures, ornements et tailles fines sont effectuées entre le 100ème jour et le 180ème jour à la main ou aux outils traditionnels de taille, de pierre et de sculpture.
En outre, il est également possible d'agrémenter ce béton pour lui donner des effets esthétiques en ajoutant par exemple du sable de verre de bouteille ou tout autre type d'adjuvant utilisé de manière classique pour les bétons tels qu'un colorant.
Le béton conforme à 1'invention offre 1'avantage de permettre l'obtention d'un aspect et d'une couleur uniformes en addition au coffrage, en enduit, en pierre de parement, etc.
Ce béton qui présente une prise progressive dans le temps est appelé "pierre de la Possonnière - béton retaillable" de manière à le distinguer en raison de ses propriétés de retaille des bétons classiques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Béton retaillable susceptible d'être retravaillé pendant plusieurs mois au moyen d'outils de sculpture et de taille traditionnels, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mélange d'un volume V de matières minérales se présentant essentiellement sous forme de calcaire oolithique concassé, d'un volume V1 inférieur à V de liant carbonate de préférence a base de chaux et/ou de ciment, d'un volume V3 d'eau en excès.
2. Béton retaillable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume d'eau V3, ajouté au volume V de matières minérales calcaires, a une valeur V3 comprise dans la plage [V x 30 %, V x 90 %], la somme des volumes V3 et V représentant 50 à 90 % du volume total Vi du mélange.
3. Béton retaillable selon l'une des revendications 1 et 2 , caractérisé en ce que le volume V1 de liant, ajouté au volume V de matières minérales constituées essentiellement de calcaires oolithiques, a une valeur comprise dans la plage [V x 20 %, V x 60 %].
4. Béton retaillable selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange comprend en outre des charges à dureté élevée du type corindon, silice, billes de nylon ou similaire.
5. Béton retaillable selon la revendication 4, caractérisé en ce que le volume V2 de charges à dureté élevée ajoutées dans le mélange correspond à une valeur en volume comprise dans la plage [V x 0 %, V x 40 %] , V représentant le volume de matières calcaires oolithiques présentes dans le mélange.
6. Béton retaillable selon 1'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est combiné et/ou stratifié avec du plâtre à mouler et est utilisé comme pierre de paremen .
7. Béton retaillable selon l'une des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu'il est utilisé comme enduit, le volume V3 d'eau étant égal à une valeur voisine de 40 % de V, V représentant le volume de matières calcaires oolithiques concassées.
8. Béton retaillable selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est coulé à l'intérieur de coffres pour la réalisation d'ossatures porteuses ou autoportées, le volume V3 d'eau ayant une valeur voisine de 70 % de V, V représentant le volume de matières calcaires oolithiques concassées.
9. Béton retaillable selon l'une des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu'il forme un moule réfractaire pour le coulage de matières à couler en fusion ou à prise à froid.
10. Procédé de fabrication d'un béton conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on concasse un volume V de matières minérales à base essentiellement de calcaires oolithiques, en ce qu'on ajoute à ce volume V :
- un volume V3 d'eau compris dans la plage [25 % x V, 80 % x V] ,
- un volume V1 de liant compris dans la plage [20 % x V, 60 % x V] et
- un volume V2 de charges à dureté élevée compris dans la plage [0 % x V, 40 % x V] .
11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on concasse les matières minérales constituées essentiellement par des calcaires oolithiques de manière à obtenir une granulométrie homogène variant du micron à plusieurs dizaines de millimètres.
12. Procédé de coffrage d'un béton conforme à la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on façonne et on pose une armature biocompatible permettant le renvoi de charge à l'intérieur du matériau, en ce qu'on coule la composition en quantité excessive à l'intérieur du coffrage, en ce qu'on laisse prendre la composition, en ce qu'on décoffre, en ce qu'on retaille les cotes supérieures de la composition au moyen d'outils de taille et de sculpture traditionnels.
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