WO2012160150A1 - Bloc de construction en béton et système de construction d'un mur avec de tels blocs - Google Patents

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WO2012160150A1
WO2012160150A1 PCT/EP2012/059739 EP2012059739W WO2012160150A1 WO 2012160150 A1 WO2012160150 A1 WO 2012160150A1 EP 2012059739 W EP2012059739 W EP 2012059739W WO 2012160150 A1 WO2012160150 A1 WO 2012160150A1
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WO
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blocks
walls
longitudinal
building block
wall
Prior art date
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PCT/EP2012/059739
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English (en)
Inventor
Danièle WALDMANN-DIEDERICH
Original Assignee
Université Du Luxembourg
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    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2/42—Walls having cavities between, as well as in, the elements; Walls of elements each consisting of two or more parts, kept in distance by means of spacers, at least one of the parts having cavities
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    • E04B2/46—Walls having cavities between, as well as in, the elements; Walls of elements each consisting of two or more parts, kept in distance by means of spacers, at least one of the parts having cavities using elements having specially-designed means for stabilising the position; Spacers for cavity walls by interlocking of projections or inserts with indentations, e.g. of tongues, grooves, dovetails
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    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/90—Passive houses; Double facade technology

Definitions

  • the present invention relates to a concrete building block and a system for constructing a wall with such blocks.
  • building blocks commonly known as “concrete blocks”, intended for the construction of load-bearing or non-load-bearing walls, are already known.
  • crete blocks typically comprise two longitudinal walls, intended to form respectively the two faces of the wall, connected by transverse walls, thus providing between these various walls, which are arranged vertically during the production of the wall, cavities which can be open or not on the upper and / or lower faces.
  • the blocks are assembled by superposition of rows of unit blocks, the blocks being shifted from one row to another.
  • it has been known to produce horizontal joints at the level of the horizontal assembly plane of the blocks, and possibly also vertical joints between blocks of the same rank, by a mortar.
  • This mortar ensures the distribution of vertical loads between superimposed blocks, by compensating geometric and surface irregularities of the lower and upper faces of the blocks, that is to say at the level of the horizontal assembly planes.
  • Concrete blocks are also known for making walls without mortar, simply by superimposing the horizontal rows of blocks.
  • the installation of walls without mortar has the advantage of being faster and requiring less skilled labor.
  • To facilitate the stacking of such blocks it is already known to conform them so that they fit on top of each other, and also next to each other.
  • Such blocks and their uses are described for example in EP0267334A1, US5575128, US6907704, which show blocks provided with boss elements protruding above the assembly plane and arranged and dimensioned to fit into the cavities of the blocks. an upper row.
  • bosses also provide resistance to horizontal loads, transverse to the plane of the wall.
  • interlocking is provided so that the bosses also engage with portions of the transverse walls of the blocks so as to join together adjacent blocks of the same horizontal row. But this causes problems when mounting walls because it is imperative to ensure a perfectly regular shift blocks between two successive rows.
  • blocks as shown in FR2690181 or US5901520 comprise in their underside, and in particular at the transverse walls of said block, a recess adapted to receive the protruding portions of an underlying block, of so that the blocks can be superimposed without having to provide a particular positioning in their longitudinal direction, while providing guiding and resistance to horizontal loads in the transverse direction.
  • concrete blocks comprising a thermally insulating material disposed between the longitudinal walls are also known, filling more or less the cavities formed between these and the transverse walls, as indicated for example in US Pat. No. 4,073,111 or US Pat.
  • Blocks having an outer insulation disposed on one or both of the longitudinal faces are also known.
  • FR2394647 and EP0221831 show an insulating plate anchored to the surface of the block by dovetails, and the plate has on its edges grooves and ribs provided to fit so as to avoid thermal bridges between the insulating plates of adjacent blocks.
  • the present invention aims to solve the problems indicated above and aims in particular to provide a new thermally insulating concrete block, having an improved load capacity, while allowing to minimize the thickness of the walls made with such blocks, and while having a reinforced thermal insulation capacity.
  • a block having a concrete body, said body comprising:
  • the transverse walls have a protruding portion protruding beyond a first of said joint planes and whose width, in the transverse direction of the block, is substantially equal to the distance between the internal faces of the longitudinal walls, so as to be able to to nest between the longitudinal walls during the superposition of the blocks, and, on the opposite side to the projecting portion, the transverse walls have a recessed portion, set back from the second joint plane, a distance at least slightly greater than the height of the overflowing part.
  • the transverse walls of a block are never, whatever the position of the transverse walls along a row of blocks, in contact with those of a block of an upper or lower row and, therefore, even if the transverse walls are in vertical alignment, they do not participate in the descent of loads from the wall. Only the longitudinal walls participate in this descent of loads. On the other hand, the interlocking portions of the projecting portions of the transverse walls between the longitudinal walls provide a great resistance to transverse, horizontal loads.
  • the embedding of the projecting portions of the transverse walls between the longitudinal walls also prevents any pivoting, according to the horizontal edge of a longitudinal wall, of a block with respect to the block located above or below, and ensures and improved resistance to transverse flexion of the wall as a whole, thus giving it greater rigidity.
  • the body is made of one piece and the same material, for example normal concrete, lightweight concrete, high performance concrete or ultra-high performance.
  • high-performance concretes makes it possible to limit the thickness of the transverse walls and therefore the unavoidable thermal transfers between the longitudinal walls via these transverse walls.
  • the width of the body of the block can be reduced while maintaining for the wall realized the intrinsic qualities of mechanical strength and thermal insulation of said body.
  • the upper and / or lower edges (ie in the longitudinal direction of the blocks) of the longitudinal walls are ground, for example by grinding, milling, or any other appropriate machining method, to improve the quality of the surfaces in contact and to precisely control the dimensional tolerance on the height of the block, allowing a mounting of the wall without the use of grouting mortar.
  • the rectification of the lower and / or upper edges of the longitudinal walls of the block is performed so as to calibrate the block in height with a tolerance of less than ⁇ 1 mm, over the length of the block.
  • rectification of the edges of the longitudinal walls is performed to achieve a tolerance on the height of the block less than ⁇ 0.5 mm, and more preferably of the order of ⁇ 0.1 or ⁇ 0.2 mm.
  • the rectification which thus makes it possible to obtain edges with a relatively fine surface condition and precise height control, contributes to a substantial improvement in the compressive strength of an individual block. In one wall, even mounted without grouting, the compressive strength is also greatly increased.
  • the rectification of the longitudinal edges that is to say the horizontal surfaces of the blocks in contact, makes it possible to obtain a compressive strength quite surprising in a wall without binder or mortar.
  • the rectification of the longitudinal edges of the side walls may be sufficient on one side of the block. This is for example the case when the blocks are molded, and the dimensional control on one of the faces of the mold is satisfactory. But it will of course be possible to rectify the edges of the longitudinal walls on the two lower and upper faces.
  • the blocks according to the invention allow the realization of walls capable of withstanding a vertical load greater than the conventional blocks.
  • the blocks according to the invention have an increased compressive strength.
  • the dimensions of the blocks are chosen from one or more of the following ranges: length of the block body: of the order of 400 to 600 mm, preferably between 450 and 500 mm; a height of the block body: between 200 and 300 mm, preferably of the order of 250 mm; a width of the body: between 170 and 230 mm, preferably of the order of 200 mm; thickness of the longitudinal walls: between 20 and 50 mm, preferably between 30 and 40 mm; and / or thickness of the transverse walls: between 20 and 40 mm, preferably between 25 and 35 mm.
  • dimensioned blocks can be made with lightweight concrete, typically with a density of 300 to 1500 kg / m 3 , for use in partition walls or decorative (ie non-structural) walls. or carriers), and have a compressive strength of 1.0 MPa to 30 MPa (at 28 days).
  • blocks thus dimensioned can be made with a normal concrete, typically with a density of 1500 to 2500 kg / m 3 , for structural use (bearing walls, etc.), and have a compressive strength. at least 20 MPa (at 28 days).
  • the blocks thus dimensioned can be made with high-performance concrete and have a compressive strength of at least 60 MPa (at 28 days).
  • the vertical edges of the longitudinal walls preferably comprise grooves and ribs arranged to fit into each other when adjacent blocks of the same row.
  • the interlocking of the transverse walls between the longitudinal walls also serves as guiding and alignment during assembly of the wall.
  • the upper part of the projecting parts preferably comprises a chamfer.
  • At least the inner faces of the longitudinal walls may be at least slightly undercut, to facilitate demolding during the manufacture of the blocks.
  • the block further comprises an insulating plate bonded to the outer face of at least one longitudinal wall, the insulating plate being of substantially the same size (seen in the plane) as the longitudinal wall and shifted with respect to it in the plane of said wall, preferably both vertically and horizontally, so that when the blocks are assembled, the insulating plate covers the horizontal and vertical joints between the blocks.
  • the shift may be from a few millimeters to a few centimeters, for example from 0.5 cm to 5 cm, more preferably of the order of 1 to 2 cm.
  • the blocks could comprise such an insulating plate offset on each longitudinal face (of the same thicknesses and / or materials, or different).
  • the insulating plates are preferably bonded to the outer faces of the longitudinal walls. All insulating materials used in construction can be used, for example polyurethane panels, extruded expanded polystyrene, glass foam, but also light insulating concrete, cellular concrete, which is then used only as an insulating element and not as structural element.
  • the insulating plates can be of different natures and thicknesses on both sides of the block. They may constitute the final wall of the block and therefore of the wall made, or may also be reinforced by a thin additional layer of concrete or mortar.
  • thermal conduction at the joints is critical to the insulating capacity of the entire wall.
  • the direct thermal conduction through the joints can already be limited to a minimum.
  • the use of an offset insulation, in combination with the interlocking indicated above, allows the joints to be completely covered, and the thermal conduction through the wall will no longer be distinguished from the thermal conduction of an individual block.
  • the complete coverage of the joints can only be guaranteed by directly associating the insulation with the block with determined offsets.
  • the blocks may comprise an internal insulator placed during the prefabrication of these blocks in the cells determined between the longitudinal walls.
  • the internal insulation for example in the form of rigid blocks, is preferably placed so as to be offset relative to the longitudinal walls, similarly to the outer insulation plates, to eliminate any thermal bridges at the joints between blocks.
  • the internal insulation may be polystyrene or expanded polyurethane.
  • such an insulator can also be implemented during the implementation of the blocks for mounting a wall, the insulation being introduced after mounting the wall, for example by injection or insufflation.
  • the internal insulation is preferably chosen from: cellulose, perlite, vermiculite, expanded glass, etc.
  • Such an insulation placed in the cells of the blocks prevents air convection movements inside the wall by these cells, and thereby participates in enhancing their thermal insulation capacity.
  • the number of transverse walls is typically two or three for a block of current length, about 50 cm.
  • the number and position of the transverse walls will be determined, depending on the thickness of these walls, mainly by considerations related to the desired strength. It has indeed been determined that the number of transverse walls does not have a significant impact on the thermal insulation capacity since the thermal insulation obtained by the outer insulating plate exceeds a relatively low threshold, typically corresponding to a insulation thickness of 5 cm for insulation with a thermal conductivity of 0.035 W / mK
  • the transverse walls are two in number, and their cumulative thicknesses represent less than 20% of the length of the block, or even less than 12%.
  • the tests have also shown that, compared with earlier concrete blocks, the invention makes it possible to obtain better thermal performance with a lower wall thickness.
  • the invention also relates to a system for constructing a wall with blocks as defined above. According to a particular arrangement, the blocks initially do not comprise internal insulation, and an insulator is blown or injected between the walls after mounting the wall.
  • the establishment of the blocks made by interlocking, without the need to put mortar again, represents an economically interesting method.
  • An external insulation already attached to the block at the time of installation saves the additional step of subsequent installation of the insulation, which is very costly labor and construction equipment, requiring for example a scaffolding . Therefore, the invention has a solution that can meet any requirement both thermal and mechanical.
  • the invention also provides a better behavior of these blocks in case of earthquake, because of the interlocking of the different blocks and therefore increased resistance to horizontal forces.
  • the chaining usually required in any construction made of masonry will be in such a construction now superfluous.
  • blocks according to the invention allows the realization of a new type of walls which is both interesting from a thermal insulation point of view, mechanical strength, ecological, and of course economic, including benefits such as non-use of mortar, and fast performance.
  • the use of these prefabricated blocks is particularly interesting for the construction of homes, especially in the field of low energy construction.
  • FIG. 1 is a perspective view of the concrete body alone of a block according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of the block according to the invention.
  • FIG. 3 is a front view of the body of the block
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along the line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of the block body
  • FIG. 6 is a perspective view of the block body, with the example of a rigid inner insulation
  • FIG. 7 is a view of a wall element made with the blocks according to the invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of this wall element
  • FIG. 9 is a principle illustration of the vertical load test, with front views a) and side views b),
  • FIG. 10 is a graph showing the vertical load capacity as a function of the wall height.
  • the block according to the invention shown schematically in FIG. 1, comprises a block body 1 of parallelepipedal shape, 500 mm long by 250 mm high and 200 mm wide, these dimensions being in no way limiting.
  • the reference sign 2 indicates an outer insulating plate, represented here on one side of the body 1, which can be advantageously connected to an outer face of a longitudinal wall.
  • the body of the block is shown in more detail in FIGS. 2 to 5. It comprises two longitudinal walls 11, for example 40 mm thick, connected by two transverse walls 12 of thickness 30 mm for example, spaced from 200 at 250 mm.
  • the upper edges 13 and lower 14 of the longitudinal walls are planar and parallel, determining the horizontal joint planes PI and P2 during assembly of the blocks.
  • At least one face of the block is rectified, that is to say that the upper and / or lower edges of the longitudinal walls (or longitudinal edges) are ground, and this with a tolerance of less than ⁇ 1 mm, over the length of the block.
  • the block is calibrated in height with a tolerance of less than ⁇ 0.5 mm, or of the order of ⁇ 0.2 or ⁇ 0.1 mm.
  • each longitudinal wall comprise on one side a rib 151 and on the other a groove 161, of shape and dimensions adapted to fit together when two blocks are juxtaposed.
  • the transverse walls 12 have an overhanging portion 121 protruding above the upper joint plane PI, over a height hl of 35 mm for example.
  • the transverse walls have a recess 122 with respect to the lower joint plane P2, of a height h2 greater than h1, by example 50 mm.
  • the protruding portions 121 comprise a chamfer 123 intended to facilitate the placing of the blocks on one another by insertion of said protruding portions 121 between the longitudinal walls 11, as shown in FIG.
  • the block does not comprise more than two crosspieces, whose cumulative thickness, seen in the length of the block, represents less than 18% of the length of the block (ratio sum of thicknesses / length).
  • the insulating plate 2 has the same dimensions (seen in the plane: ie height and width, but not thickness) that the face of the longitudinal wall 11 of the block, for example 500 ⁇ 250 mm and a thickness typically of 5 to 30 cm.
  • the insulating plate 2 is bonded, for example bonded, to the longitudinal wall, being shifted relative thereto as shown in FIG. 1, vertically and horizontally (that is to say offset from the edges of the longitudinal wall of the block). This shift can be of the order of one centimeter, for example 1 cm. Other means of fixing the insulating plate can also be used.
  • Insulating blocks 3 are advantageously placed in the cavities formed between the longitudinal walls, as shown in FIG. 6. These blocks are preferably placed so that their upper faces project from the joint plane PI as the protruding portions 121 of the transverse walls and that their lower faces are recessed with respect to the lower joint plane. Similarly, these blocks are flanking laterally at one end of the building block and recessed at the other end, as shown in Figure 7, so as to participate effectively in removing the thermal bridges of the wall at the joints between concrete bodies. In FIGS. 7 and 8, the position of the outer insulating plates 2 has also been shown in phantom.
  • the present blocks have improved compressive strength, which is very advantageous in a wall.
  • the blocks therefore comprise two parallel longitudinal walls and only two transverse walls. It will be noted that the transverse walls are connected only by the longitudinal walls, that is to say that there is no intermediate structure connecting the transverse walls.
  • the blocks were made by molding with a concrete self-compacting type.
  • each transverse wall was 30 mm, for a block length of 500 mm.
  • the thickness ratio of the transverse walls over the length of the block is therefore 0.12.
  • the walls erected with the blocks according to the invention i.e. with rectified edges, have a substantially increased compressive strength.
  • the compressive strength is multiplied by 5.
  • Even an individual block has improved compression behavior.
  • a compressive strength of the order of 20 MPa was measured at the age of 28 days.

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Abstract

Un bloc de construction a un corps en béton (1) comportant deux parois longitudinales (11) parallèles présentant des chants supérieurs (13) et inférieurs (14) situés dans des plans de joints (P1, P2) parallèles, et au moins deux parois transversales (12) reliant les deux parois longitudinales. Les parois transversales comportent une partie débordante (121) dépassant au-delà d'un premier plan de joint et dont la largeur, dans la direction transversale du bloc, est sensiblement égale à la distance entre les faces internes des parois longitudinales (11). Du côté opposé à la partie débordante, les parois transversales ont une partie en retrait(122), située en retrait par rapport au deuxième plan de joint (P2) d'une distance (h2) au moins légèrement supérieure à la hauteur (h1) de la partie débordante. Les chants supérieurs (13) et/ou inférieurs (14) des parois longitudinales(11) sont rectifiés de sorte que la tolérance sur la hauteur du bloc soit inférieure à ±1mm. Ce bloc présente une résistance accrue dans des constructions, en particulier sans mortier.

Description

BLOC DE CONSTRUCTION EN BETON ET SYSTEME DE
CONSTRUCTION D'UN MUR AVEC DE TELS BLOCS
La présente invention concerne un bloc de construction en béton et un système de construction d'un mur avec de tels blocs. On connaît déjà de nombreuses formes de réalisation de blocs de construction, appelés couramment « blocs béton », destinés à la construction de murs porteurs ou non-porteurs. Typiquement, ces blocs comportent deux parois longitudinales, destinées à former respectivement les deux faces du mur, reliées par des parois transversales, ménageant ainsi entre ces diverses parois, qui sont disposées verticalement lors de la réalisation du mur, des cavités qui peuvent être débouchantes ou non sur les faces supérieures et/ou inférieures.
Les blocs sont assemblés par superposition de rangées de blocs unitaires, les blocs étant décalés d'une rangée à l'autre. Depuis très longtemps, il est connu de réaliser les joints horizontaux, au niveau du plan horizontal d'assemblage des blocs, et éventuellement aussi des joints verticaux entre blocs d'un même rang, par un mortier. Ce mortier assure la répartition des charges verticales entre blocs superposés, en compensant les irrégularités géométriques et de surface des faces inférieures et supérieures des blocs, c'est-à-dire au niveau des plans horizontaux d'assemblage.
On connaît aussi des blocs béton destinés à la réalisation de murs sans mortier, par simple superposition des rangs horizontaux de blocs. Le montage de murs sans mortier présente l'avantage d'être plus rapide et nécessitant moins de main d'œuvre qualifiée. Pour faciliter l'empilement de tels blocs, il est déjà connu de les conformer de manière à ce qu'ils s'emboîtent les uns sur les autres, et aussi les uns à côté des autres. De tels blocs et leurs utilisations sont décrits par exemple dans EP0267334A1, US5575128, US6907704, qui montrent des blocs pourvus d'éléments formant bossages dépassant au-dessus du plan d'assemblage et disposés et dimensionnés pour s'insérer dans les cavités des blocs d'une rangée supérieure. Outre la fonction de centrage pour faciliter l'empilage des blocs et l'obtention d'une surface de mur régulière et la plus plane possible, lesdits bossages assurent aussi une résistance aux charges horizontales, transversales au plan du mur. De plus, l'emboîtement est prévu de manière que les bossages s'engagent aussi avec des portions des parois transversales des blocs de manière à solidariser entre eux des blocs adjacents d'une même rangée horizontale. Mais cela cause des problèmes lors du montage des murs car il est alors impératif d'assurer un décalage parfaitement régulier des blocs entre deux rangées successives.
Pour éviter ce problème, d'autres blocs tels que montrés dans FR2690181 ou US5901520 comportent dans leur face inférieure, et en particulier au niveau des parois transversales dudit bloc, un dégagement apte à recevoir les portions débordantes d'un bloc sous-jacent, de sorte que les blocs peuvent être superposés sans devoir assurer un positionnement particulier dans leur direction longitudinale, tout en assurant le guidage et la résistance aux charges horizontales dans la direction transversale.
Par ailleurs, on connaît aussi des blocs béton comportant un matériau thermiquement isolant disposé entre les parois longitudinales, comblant plus ou moins les alvéoles ménagés entre celles-ci et les parois transversales, comme indiqué par exemple dans US4073111 ou US4498266. On connaît aussi des blocs comportant un isolant extérieur disposé sur une ou deux des faces longitudinales. Ainsi, FR2394647 et EP0221831 montrent une plaque isolante ancrée à la surface du bloc par des queues d'aronde, et la plaque comporte sur ses chants des rainures et nervures prévues pour s'emboîter de manière à éviter des ponts thermiques entre les plaques isolantes de blocs adjacents. Ces systèmes concernent toutefois des blocs bétons destinés à être montés au mortier, un décalage étant d'ailleurs prévu entre le chant supérieur de la plaque isolante et le dessus du bloc béton pour permettre d'y loger le lit de mortier. Ces systèmes présentent donc l'inconvénient mentionné ci-dessus des blocs béton courants à montage au mortier.
La présente invention a pour objectif de résoudre les problèmes indiqués ci-dessus et vise en particulier à proposer un nouveau bloc béton thermiquement isolant, présentant une capacité de charge améliorée, tout en permettant de minimiser l'épaisseur des murs réalisés avec de tels blocs, et tout en ayant une capacité d'isolation thermique renforcée. Les objectifs ci-dessus sont atteints par un bloc ayant un corps en béton, ledit corps comportant :
- deux parois longitudinales parallèles présentant des chants supérieurs et inférieurs situés dans des plans de joint parallèles, les chants étant destinés à reposer directement l'un sur l'autre lors de la superposition de tels blocs,
- au moins deux parois transversales reliant les deux parois longitudinales, et préférentiellement orthogonales aux dites parois longitudinales.
Les parois transversales comportent une partie débordante, dépassant au-delà d'un premier desdits plans de joint et dont la largeur, dans la direction transversale du bloc, est sensiblement égale à la distance entre les faces internes des parois longitudinales, de manière à pouvoir s'emboîter entre les parois longitudinales lors de la superposition des blocs, et, du côté opposé à la partie débordante, les parois transversales ont une partie en retrait, située en retrait par rapport au deuxième plan de joint, d'une distance au moins légèrement supérieure à la hauteur de la partie débordante.
Du fait du retrait mentionné précédemment, les parois transversales d'un bloc ne sont jamais, quelle que soit la position des parois transversales le long d'une rangée de blocs, en contact avec celles d'un bloc d'une rangée supérieure ou inférieure, et en conséquence, même si les parois transversales sont en alignement vertical, elles ne participent pas à la descente de charges du mur. Seules les parois longitudinales participent à cette descente de charges. Par contre, les emboîtements des parties débordantes des parois transversales entre les parois longitudinales assurent une grande résistance aux charges transversales, horizontales. De plus encore, les plans des chants latéraux des parties débordantes étant sensiblement parallèles, et ces parties débordantes étant insérées sans jeu notable entre les parois longitudinales, l'encastrement des parties débordantes des parois transversales entre les parois longitudinales empêche aussi tout pivotement, selon le bord horizontal d'une paroi longitudinale, d'un bloc par rapport au bloc situé au dessus ou en dessous, et assure ainsi une résistance améliorée à la flexion transversale du mur dans son ensemble, lui conférant donc une plus grande rigidité.
Le corps est réalisé d'une seule pièce et d'un même matériau, par exemple en béton normal, en béton léger, en béton à haute performance ou à ultra-hautes performances. L'utilisation de bétons performants permet de limiter l'épaisseur des parois transversales et donc les transferts thermiques inévitables entre les parois longitudinales via ces parois transversales.
En conséquence, grâce à la combinaison de :
- la reprise des charges horizontales et des couples de pivotement, par l'emboîtement des parties débordantes des parois transversales entre les parois longitudinales, et de
- la limitation des transferts thermiques entre les parois longitudinales via les parois transversales, la largeur du corps du bloc peut être réduite tout en conservant pour le mur réalisé les qualités intrinsèques de résistance mécanique et d'isolation thermique dudit corps.
En outre, les chants supérieurs et/ou inférieurs (i.e. dans le sens longitudinal des blocs) des parois longitudinales sont rectifiés, par exemple par meulage, fraisage, ou toute autre méthode d'usinage appropriée, pour améliorer la qualité des surfaces en contact et contrôler avec précision la tolérance dimensionnelle sur la hauteur du bloc, permettant un montage du mur sans utilisation de mortier de jointoiement. En particulier, la rectification des chants inférieurs et/ou supérieurs des parois longitudinales du bloc est réalisée de sorte à calibrer le bloc en hauteur suivant une tolérance inférieure à ± 1 mm, sur la longueur du bloc. De préférence, la rectification des chants des parois longitudinales est réalisée pour atteindre une tolérance sur la hauteur du bloc inférieure à ± 0,5 mm, et de manière plus préférée de l'ordre de ± 0,1 ou ± 0,2 mm.
On appréciera que la rectification, qui permet ainsi d'obtenir des chants avec un état de surface relativement fin et un contrôle de hauteur précis, contribue à une amélioration sensible de la résistance à la compression d'un bloc individuel. Dans un mur, même monté sans jointoiement, la résistance à la compression est également considérablement augmentée. Ainsi, la rectification des chants longitudinaux, c'est-à- dire des surfaces horizontales des blocs en contact, permet d'obtenir une résistance à la compression tout à fait surprenante dans un mur sans liant ou mortier.
En pratique, la rectification des chants longitudinaux des parois latérales peut être suffisante sur une seule face du bloc. C'est par exemple le cas lorsque les blocs sont moulés, et que le contrôle dimensionnel sur une des faces du moule est satisfaisant. Mais on pourra bien entendu opérer une rectification des chants des parois longitudinales sur les deux faces inférieure et supérieure.
Ainsi, les blocs selon l'invention permettent la réalisation de murs capables de supporter une charge verticale supérieure aux blocs conventionnels. Pour un même béton constitutif du corps de blocs, les blocs selon l'invention présentent une résistance à la compression accrue.
De préférences, les dimensions des blocs sont choisies parmi une ou plusieurs des gammes suivantes : longueur du corps de bloc : de l'ordre de 400 à 600 mm, de préférence entre 450 et 500 mm ; une hauteur du corps de bloc : entre 200 et 300 mm, de préférence de l'ordre de 250 mm ; une largeur du corps : entre 170 et 230 mm, de préférence de l'ordre de 200 mm ; épaisseur des parois longitudinales : entre 20 et 50mm, de préférence entre 30 et 40 mm ; et/ou épaisseur des parois transversales : entre 20 et 40 mm, de préférence entre 25 et 35 mm.
Avec ce type de dimensionnement, cumulé aux présentes exigences sur la rectification/calibrage de la hauteur, en particulier avec une tolérance de l'ordre de ± 0,1 ou ± 0,2 mm, on peut atteindre des valeurs de résistance à la compression très supérieures aux blocs conventionnels.
Dans ce contexte, des blocs ainsi dimensionnés peuvent être réalisés avec un béton léger, typiquement d'une densité de 300 à 1500 kg/m3, pour un usage dans des murs de séparation ou décoratifs (c.-à-d. non structurels ou porteurs), et présenter une résistance à la compression de 1,0 MPa à 30 MPa (à 28 jours).
Alternativement, des blocs ainsi dimensionnés peuvent être réalisés avec un béton normal, typiquement d'une densité de 1 500 à 2 500 kg/m3, pour un usage structurel (murs porteurs, etc.), et présenter une résistance à la compression d'au moins 20 MPa (à 28 jours).
Pour des applications encore plus exigeantes, les blocs ainsi dimensionnés peuvent être réalisés avec un béton à haute performance et présenter une résistance à la compression d'au moins 60 MPa (à 28 jours).
Les chants verticaux des parois longitudinales comportent préférentiellement des rainures et nervures agencées pour s'emboîter les unes dans les autres lors de la pose adjacente des blocs d'une même rangée.
L'emboîtement des parois transversales entre les parois longitudinales sert aussi de guidage et d'alignement lors du montage du mur. Pour faciliter cet emboîtement lors du montage, la partie supérieure des parties débordantes comporte préférentiellement un chanfrein.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins les faces intérieures des parois longitudinales peuvent être au moins légèrement en dépouille, pour faciliter le démoulage lors de la fabrication des blocs.
Avantageusement, le bloc comporte en outre une plaque isolante liée à la face extérieure d'au moins une paroi longitudinale, la plaque isolante étant sensiblement de même dimension (vu dans le plan) que la paroi longitudinale et décalée par rapport à celle-ci dans le plan de ladite paroi, avantageusement à la fois verticalement et horizontalement, de manière que, lorsque les blocs sont assemblés, la plaque isolante recouvre les joints horizontaux et verticaux entre les blocs. En pratique, le décalage peut être de quelques millimètres à quelques centimètres, par exemple de 0,5 cm à 5 cm, de manière plus préférée de l'ordre de 1 à 2 cm.
Bien que cela ne soit pas envisagé dans la pratique, les blocs pourraient comporter une telle plaque d'isolant décalée sur chaque face longitudinale (de même épaisseurs et/ou matériaux, ou différents).
Les plaques d'isolant sont préférentiellement collées sur les faces extérieures des parois longitudinales. Tous matériaux isolants utilisés en construction peuvent être utilisés, par exemple des panneaux de polyuréthane, de polystyrène expansé extrudé, de mousse de verre, mais aussi de béton isolant léger, béton cellulaire, qui n'est alors utilisé que comme élément isolant et non comme élément de structure.
Les plaques d'isolant peuvent être de différentes natures et épaisseurs sur les deux faces du bloc. Elles peuvent constituer la paroi finale du bloc et donc du mur réalisé, ou peuvent aussi être renforcées par une mince couche additionnelle de béton ou de mortier.
Pour des blocs isolants hautement performants, la conduction thermique au niveau des joints est déterminante pour la capacité isolante du mur entier. Par l'emboîtement des blocs selon l'invention, sans utilisation de mortier, la conduction thermique directe à travers les joints peut déjà être limitée à un minimum. L'utilisation d'une isolation décalée, permet, en combinaison avec l'emboîtement indiqué précédemment, de couvrir complètement les joints, et la conduction thermique à travers le mur ne se distinguera plus de la conduction thermique d'un bloc individuel. Or, la couverture complète des joints ne peut être garantie qu'en associant directement l'isolant au bloc avec des décalages déterminés
Selon une disposition complémentaire, les blocs peuvent comporter un isolant interne placé lors de la préfabrication de ces blocs dans les alvéoles déterminées entre les parois longitudinales. L'isolant interne, par exemple sous forme de blocs rigides, est préférentiellement placé de manière à être décalé par rapport aux parois longitudinales, de manière similaire aux plaques d'isolant extérieures, pour supprimer les éventuels ponts thermiques au niveau des joints entre blocs. L'isolant interne peut être du polystyrène ou du polyuréthane expansé.
En variante, un tel isolant peut aussi être mis en place lors de la mise en œuvre des blocs pour monter un mur, l'isolant étant introduit après montage du mur, par exemple par injection ou insufflation. Dans ce cas, l'isolant interne est préférentiellement choisi parmi : cellulose, perlite, vermiculite, verre expansé, etc.
Un tel isolant placé dans les alvéoles des blocs empêche les mouvements de convection d'air à l'intérieur du mur par ces alvéoles, et participe de ce fait à renforcer leur capacité d'isolation thermique.
Le nombre de parois transversales est typiquement de deux ou trois pour un bloc de longueur courante, d'environ 50 cm. Le nombre et la position des parois transversales seront déterminés, en fonction de l'épaisseur de ces parois, essentiellement par des considérations liées à la résistance mécanique souhaitée. Il a en effet été déterminé que le nombre de parois transversales n'a pas d'incidence sensible sur la capacité d'isolation thermique dès lors que l'isolation thermique obtenue par la plaque isolante extérieure dépasse un seuil relativement faible, typiquement correspondant à une épaisseur d'isolant de 5 cm pour un isolant ayant une conductivité thermique de 0,035 W/m.K. De préférence, les parois transversales sont au nombre de deux, et leurs épaisseurs cumulées représentent moins de 20% de la longueur du bloc, voire moins de 12%.
On comprendra donc bien que le bloc de la présente invention permet de fortement dissocier les fonctions structurelles du bloc de ses fonctions d'isolation.
Par ailleurs, les tests effectués ont aussi montré que, en dessous d'un tel seuil pour l'épaisseur d'isolant extérieur, la présence d'un isolant intérieur avait une incidence sensible. L'utilisation d'un isolant intérieur est donc d'autant plus intéressante si l'on souhaite réduire l'épaisseur de l'isolant extérieur.
Les essais ont aussi montré que, comparativement aux blocs bétons antérieurs, l'invention permet d'obtenir de meilleures performances thermiques avec une épaisseur de mur plus faible. L'invention a aussi pour objet un système de construction d'un mur avec des blocs tels que définis précédemment. Selon une disposition particulière, les blocs ne comportent initialement pas d'isolant intérieur, et un isolant est insufflé ou injecté entre les parois après montage du mur. La mise en place des blocs réalisée par emboîtement, sans la nécessité de devoir mettre encore du mortier, représente une méthode économiquement intéressante. Une isolation externe déjà fixée au bloc au moment de la pose permet d'épargner l'étape supplémentaire de mise en place ultérieure de l'isolation, qui est très coûteuse en main d'œuvre et en équipement de chantier, nécessitant par exemple un échafaudage. De ce fait, l'invention présente une solution pouvant répondre à toute exigence aussi bien thermique que mécanique.
L'invention apporte aussi un meilleur comportement de ces blocs en cas de tremblement de terre, du fait de l'emboîtement des différents blocs et par conséquent une résistance accrue à des forces horizontales. Par ailleurs, en conséquence, les chaînages habituellement nécessaires dans toute construction réalisée en maçonnerie, seront dans une telle construction désormais superflus.
De manière générale, l'utilisation de blocs selon l'invention permet la réalisation d'un nouveau type de murs qui est a la fois intéressante d'un point de vue isolation thermique, résistance mécanique, écologique, et bien sûr économique, présentant notamment des avantages tels que la non-utilisation de mortier, et l'exécution rapide. L'utilisation de ces blocs préfabriqués est en particulier très intéressante pour la construction des habitations, notamment dans le domaine de la construction à basse énergie.
La présente invention avec ces variantes et aspects, et d'autres, est reprise aux revendications annexées.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un bloc conforme à l'invention, ainsi que de son utilisation pour réaliser un mur.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du corps en béton seul d'un bloc conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique du bloc selon l'invention,
- la figure 3 est une vue de face du corps du bloc,
- la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3
- la figure 5 est une vue de dessus du corps de bloc,
- la figure 6 est une vue en perspective du corps de bloc, avec l'exemple d'un isolant intérieur rigide,
- la figure 7 est une vue d'un élément de mur réalisé avec les blocs selon l'invention,
- la figure 8 est une vue en coupe transversale de cet élément de mur,
- la figure 9 est une illustration de principe de l'essai de charge verticale, avec des vues de face a) et de côté b),
- la figure 10 est un graphique représentant la capacité de charge verticale en fonction de la hauteur de mur.
Le bloc selon l'invention, représenté de manière simplifiée figure 1, comprend un corps de bloc 1 de forme parallélépipédique, de 500 mm de long sur 250 mm de haut et 200 mm de large, ces dimensions n'étant nullement limitatives. Le signe de référence 2 indique une plaque d'isolant externe, représentée ici d'un seul côté du corps 1, qui peut être avantageusement liée à une face extérieure d'une paroi longitudinale.
Le corps du bloc est représenté de manière plus détaillée aux figures 2 à 5. Il comporte deux parois longitudinales 11, par exemple de 40 mm d'épaisseur, reliées par deux parois transversales 12 de 30 mm d'épaisseur par exemple, espacées de 200 à 250 mm.
Les chants supérieurs 13 et inférieurs 14 des parois longitudinales sont plans et parallèles, déterminant les plans de joints horizontaux PI et P2 lors de l'assemblage des blocs. Au moins une face du bloc est rectifiée, c'est-à-dire que les chants supérieurs et/ou inférieurs des parois longitudinales (ou chants longitudinaux) sont rectifiés, et cela avec une tolérance inférieure à ± 1 mm, sur la longueur du bloc. De préférence, le bloc est calibré en hauteur suivant une tolérance inférieure à ± 0,5 mm, voir de l'ordre de ± 0,2 ou ± 0,1 mm.
On appréciera que la rectification des chants longitudinaux/horizontaux 13, 14 procure des surfaces de joints lisses et une grande précision sur la hauteur, ce qui au confère présent bloc une grande résistance à la compression, comme expliqué ci- dessous.
Les chants latéraux 15 et 16 de chaque paroi longitudinale comportent d'un côté une nervure 151 et de l'autre une rainure 161, de forme et dimensions adaptées pour s'emboîter lors de la juxtaposition de deux blocs.
Les parois transversales 12 comportent une partie débordante 121 dépassant au- dessus du plan de joint supérieur PI, sur une hauteur hl de 35 mm par exemple. A l'opposé, c'est-à-dire vers le bas, comme on le voit bien figure 4, les parois transversales ont un retrait 122 par rapport au plan de joint inférieur P2, d'une hauteur h2 supérieure à hl, par exemple 50 mm.
Les parties débordantes 121 comportent un chanfrein 123 destiné à faciliter la mise en place des blocs les uns sur les autres par insertion des dites parties débordantes 121 entre les parois longitudinales 11, comme représenté figure 8.
De préférence, le bloc ne comprend pas plus de deux traverses, dont l'épaisseur cumulée, vue dans la longueur du bloc, représente moins de 18 % de la longueur du bloc (ratio somme des épaisseurs / longueur).
La plaque d'isolant 2 a les mêmes dimensions (vu dans le plan : c.-à-d. hauteur et largeur, mais pas épaisseur) que la face de la paroi longitudinale 11 du bloc, soit par exemple 500 X 250 mm et une épaisseur typiquement de 5 à 30 cm. La plaque d'isolant 2 est liée, par exemple collée, sur la paroi longitudinale, en étant décalée par rapport à celle-ci comme illustré figure 1, verticalement et horizontalement (c'est-à- dire décalée par rapport aux bords de la paroi longitudinale du bloc). Ce décalage peut être de l'ordre du centimètre, par exemple 1 cm. D'autres moyens de fixation de la plaque d'isolant peuvent aussi être utilisés.
Des blocs d'isolant 3 sont avantageusement placés dans les alvéoles ménagées entre les parois longitudinales, comme représenté figure 6. Ces blocs sont préférentiellement placés de manière que leurs faces supérieures dépassent du plan de joint PI comme les parties débordantes 121 des parois transversales et que leurs faces inférieures soient en retrait par rapport au plan de joint inférieur. De manière similaire, ces blocs sont débordants latéralement à une extrémité du bloc de construction et en retrait à l'autre extrémité, comme on le voit figure 7, de manière à participer efficacement à la suppression des ponts thermiques du mur au niveau des joints entre les corps en béton. Sur les figures 7 et 8, on a aussi représenté en traits mixtes la position des plaques isolantes extérieures 2.
Essais de chargement vertical.
Comme mentionné ci-avant, les présents blocs ont une résistance à la compression améliorée, qui se révèle très avantageuse dans un mur.
Des essais ont été réalisés avec des blocs de construction conformes à celui présenté aux Figs. 2 à 5 (sans isolant intérieur ni extérieur). Les caractéristiques dimensionnelles et positionnements respectifs des parois longitudinales et transversales sont les mêmes. Les blocs comprennent donc deux parois longitudinales parallèles et uniquement deux parois transversales. On notera que les parois transversales sont uniquement connectées par les parois longitudinales, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de structure intermédiaire reliant les parois transversales. Les blocs ont été réalisés par moulage avec un béton du type autoplaçant.
On notera toutefois, par exception à la description précédente, que l'épaisseur de chaque paroi transversale était de 30 mm, pour une longueur de bloc de 500 mm. Le ratio d'épaisseur des parois transversales sur la longueur du bloc est donc : 0,12.
Les chants longitudinaux d'une face ont été rectifiés avec une tolérance de ± 0,1 mm. La résistance à la compression de ces blocs, respectivement la stabilité de murs érigés avec ces blocs, sans aucun jointoiement, a été testée expérimentalement sous l'effet d'un chargement vertical uniforme. Pour ce faire, on a érigé avec ces blocs des murs 50 de plusieurs hauteurs, voir Fig. 9. La mise en charge du mur 50 est assurée par un système de vérins hydrauliques 52, reliés à des barres en acier 54 qui elles-mêmes sont fixées dans une fondation spécifique 56. Les barres en acier 54 sont tirées par les vérins hydrauliques 52, et le mur est par conséquent mis sous compression uniforme à travers une traverse en acier 58 qui est située entre les vérins et le haut du mur. Il est à noter que ce test est conforme à la norme EN 152-1- 4, à laquelle on pourra se référer pour plus de détails.
A titre comparatif, les mêmes de charge verticale essais ont été réalisés avec des blocs de même construction (même béton et mêmes configurations dimensionnelles des parois), à l'exception des chants longitudinaux qui n'ont pas fait l'objet de rectification. Pour ces blocs, la tolérance sur la hauteur, qui résultait du processus de fabrication, état de ± 1 mm.
Comme on peut le voir sur la Fig. 10, les murs érigés avec les blocs conformes à l'invention, c.-à-d. avec des chants rectifiés, présentent une résistance à la compression sensiblement accrue. Pour un mur de 2,5 m de haut, la résistance à la compression est multipliée par 5. Même un bloc individuel a un comportement amélioré en compression. Pour un bloc individuel utilisé dans le mur, on a mesuré une résistance à la compression de l'ordre de 20MPa à l'âge de 28 jours.

Claims

REVENDICATIONS
Bloc de construction ayant un corps en béton (1), ledit corps comportant deux parois longitudinales (11) parallèles présentant des chants supérieurs (13) et inférieurs (14) situés dans des plans de joints (PI, P2) parallèles, et au moins deux parois transversales (12) reliant les deux parois longitudinales, les parois transversales comportant une partie débordante (121) dépassant au-delà d'un premier (PI) des plans de joint et dont la largeur, dans la direction transversale du bloc, est sensiblement égale à la distance entre les faces internes des parois longitudinales (11) et, du côté opposé à la partie débordante, les parois transversales ont une partie en retrait (122), située en retrait par rapport au deuxième plan de joint (P2) d'une distance (h2) au moins légèrement supérieure à la hauteur (hl) de la partie débordante, les chants supérieurs (13) et/ou inférieurs (14) des parois longitudinales (11) étant rectifiés de sorte que la tolérance de hauteur du bloc soit inférieure à ± 1 mm.
Bloc de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rectification des chants des parois longitudinales est réalisée avec une tolérance de hauteur du bloc inférieure à ± 0,5 mm, et de manière plus préférée de l'ordre de ± 0,1 mm ou ± 0,2 mm.
Bloc de construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend uniquement deux parois transversales (12), dont les épaisseurs cumulées, vu dans le sens longitudinal du bloc, ne représente pas plus de 20% de la longueur du bloc, de préférence pas plus de 12%.
Bloc de construction selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il a une longueur de l'ordre de 400 à 600 mm, de préférence entre 450 et 500 mm ; et/ou une hauteur entre 200 et 300 mm, de préférence de l'ordre de 250 ; et/ou une largeur entre 170 et 230 mm, de préférence de l'ordre de 200 mm.
5. Bloc de construction selon la revendication 4, caractérisé en ce que
les parois longitudinales ont une épaisseur entre 20 et 50mm, de préférence entre 30 et 40 mm ; et/ou
les parois transversales ont une épaisseur entre 20 et 40 mm, de préférence entre 25 et 35 mm.
6. Bloc de construction selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps est en béton léger et présente une résistance à la compression d'au moins 1,0 MPa.
7. Bloc de construction selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps est en béton normal et présente une résistance à la compression d'au moins 20 MPa.
8. Bloc de construction selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps est en béton ultra-performant et présente une résistance à la compression d'au moins 60 MPa.
9. Bloc de construction selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc comporte en outre une plaque isolante (2) liée, de préférence collée, à la face extérieure d'au moins une paroi longitudinale, de même dimension que la paroi longitudinale et décalée par rapport à celle-ci dans le plan de ladite paroi ; la plaque isolante (2) étant préférablement décalée par rapport à la paroi longitudinale, à la fois verticalement et horizontalement.
10. Bloc de construction selon la revendication l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (1) est réalisé d'une seule pièce et d'un même matériau, en béton normal, en béton léger, en béton à haute performance ou à ultra-hautes performances.
11. Bloc de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chants verticaux (15, 16) des parois longitudinales (11) comportent des rainures (161) et nervures (151) agencées pour s'emboîter les unes dans les autres lors de la pose adjacente des blocs.
12. Bloc de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure des parties débordantes (121) comporte un chanfrein (123).
13. Bloc de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les blocs comportent un isolant interne (3) placé lors de la préfabrication de ces blocs dans les alvéoles déterminés entre les parois longitudinales (11).
14. Bloc de construction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'isolant interne (3) sous forme de blocs rigide est placé de manière à être décalé par rapport aux parois longitudinales.
15. Mur formé de blocs de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, assemblés par rangées superposées, sans matériau de jointoiement.
16. Système de construction d'un mur avec des blocs tels que définis dans l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les blocs ne comportent pas d'isolant intérieur, et un isolant est insufflé ou injecté entre les parois longitudinales (11) après montage du mur.
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