FR2995303A1 - Composition seche pour beton drainant et procede d'utilisation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une composition sèche pour béton drainant, sous forme d'un mélange conditionné en sac, d'au moins un liant hydraulique, des granulats, un agent plastifiant, un matériau à réactivité pouzzolanique, et le cas échéant des fibres synthétiques, lesdits composants se trouvant à l'état solide. Un procédé de préparation de béton drainant humide au moyen de cette composition comprend une étape de gâchage de la composition, le cas échéant additionnée d'un colorant, avec de l'eau.

Description

La présente invention s'inscrit dans le domaine de la préparation de bétons drainants. Plus particulièrement, elle concerne une composition sèche pour béton drainant, conditionnée en sacs, un procédé de préparation d'une telle composition sèche, et un procédé de préparation de béton drainant au moyen de cette composition. Un béton drainant, également désigné par les termes de béton perméable, est un béton qui, à l'état durci, présente une porosité suffisante pour permettre l'écoulement de l'eau à son travers, notamment un taux de porosité d'au moins 20 °/0. Un tel type de béton est notamment couramment utilisé pour la fabrication de dalles de sol d'extérieur, par exemple pour les chemins et terrasses des particuliers, les parkings, et plus généralement les zones à faible trafic routier. Le béton drainant est généralement coloré, afin d'améliorer son aspect esthétique. Le béton drainant est principalement formé à partir d'eau, de granulats, généralement de type sable et/ou gravillons, d'un liant hydraulique, généralement de type ciment, et le cas échéant de divers additifs. De manière classique, une dalle de béton drainant est réalisée par étalement du béton sous forme humide sur la zone de sol à recouvrir, puis compactage, par application d'une pression d'intensité adéquate sur la surface supérieure de la dalle, en direction du sol. A l'heure actuelle, la préparation du béton drainant est généralement réalisée in situ. Les différents composants sont amenés individuellement sur le chantier en vrac, où ils sont mélangés les uns avec les autres et avec l'eau, dans une bétonnière ou un malaxeur mobile. Cette opération nécessite de doser chacun des composants individuellement, ce qui s'avère d'une part contraignant, et d'autre part inconfortable, car la plupart des composants contiennent de fines particules qui ont tendance à se répandre dans l'atmosphère lors de la manipulation des matériaux. Ces particules sont incommodantes pour l'opérateur réalisant le mélange. Elles sont également salissantes pour l'environnement du chantier.

Afin de pallier ces inconvénients, il a été proposé par l'art antérieur de préparer le béton drainant humide en usine, et de le livrer prêt à l'emploi sur le chantier, dans un camion malaxeur, couramment appelé camion toupie. Les inconvénients d'une telle solution sont multiples. Cette solution n'est en effet pas applicable pour les chantiers difficiles d'accès, auxquels un camion ne peut parvenir. De plus, bloquer un camion toupie le temps de la mise en place du béton s'avère très difficile dans le cas des chantiers de moyenne surface (inférieure à 300 m2), et le temps de mise en place est trop important pour les quantités livrées par un camion toupie. En outre, il est nécessaire de disposer d'une zone de nettoyage sans risque afin d'éviter de vider les résidus du camion toupie dans les réseaux publics. Ceci s'avère difficile dans les zones d'habitations urbaines. Enfin, un tel béton drainant présente un coût de revient élevé, notamment en raison d'un coût de transport important. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des solutions pour la fabrication de béton drainant proposées par l'art antérieur, notamment à ceux exposés ci-avant. A cet effet, il a été développé par le présent inventeur une composition sèche de constitution particulière, qui peut être entièrement préparée en usine, et qui peut être stockée pendant plusieurs mois sans se dégrader, et aisément transportée. Cette composition permet de préparer facilement, sur le lieu même du chantier, n'importe quelle quantité, qu'elle soit petite ou grande, de béton drainant, ceci par simple addition d'eau, et le cas échéant d'une dose de colorant, préférentiellement prédosé. Ce béton drainant présente avantageusement des propriétés, en termes de résistance mécanique, de durabilité et de capacité de drainage, qui sont au moins aussi bonnes, voire meilleures, que celles des bétons drainants préparés par les voies traditionnelles. On entend ici, par « composition sèche », par opposition à une composition humide, une composition qui est sensiblement exempte d'eau, sauf à l'état de traces. Il est ainsi proposé par la présente invention une composition sèche pour la préparation de béton drainant, également dit béton perméable, sous forme d'un mélange conditionné en sac, d'au moins les composants à l'état solide, notamment à l'état granulaire ou pulvérulent, suivants : - un liant hydraulique, - des granulats, - un agent plastifiant, - et un matériau à réactivité pouzzolanique. Cette composition peut avantageusement être entièrement fabriquée et conditionnée en usine, stockée, puis livrée sur un chantier, pour y être mélangée extemporanément à la quantité d'eau utile et le cas échéant à une dose de colorant prédosée. Elle peut notamment être conditionnée en sacs de 10 à 40 kg, préférentiellement de 20 kg ou de 25 kg, qui sont facilement transportables, y compris dans les sites difficiles d'accès. Elle est en outre particulièrement facile et confortable à utiliser pour la personne réalisant le chantier, puisqu'elle ne nécessite aucun dosage individuel des matériaux qui composent le béton drainant sur le lieu du chantier. Il suffit pour la mettre en oeuvre de gâcher le contenu d'un ou plusieurs sacs avec la quantité d'eau utile, et le cas échéant le colorant, pour obtenir rapidement un béton drainant humide prêt à l'emploi.

La présente invention s'exprime également dans les termes d'un produit pour la préparation de béton drainant, comportant un sac étanche et une composition sèche contenue dans ce sac, cette composition se présentant sous forme d'un mélange d'au moins les composants à l'état solide suivants : un liant hydraulique, des granulats, un agent plastifiant, et un matériau à réactivité pouzzolanique. Par l'expression « liant hydraulique », on entend dans la présente description un matériau pulvérulent qui, lorsqu'il est mélangé à l'eau, forme une pâte qui durcit sous l'effet de réactions d'hydratation et qui reste ensuite stable et résistante, y compris lorsqu'elle est mouillée à nouveau.

Le liant hydraulique mis en oeuvre selon la présente invention est de préférence du type ciment, notamment du ciment Portland. Il peut s'agir d'un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V, conforme à la norme concernant les ciments NF EN 197-1. Un ciment de type CEM III/A, à taux de CO2 très réduit, est particulièrement préféré dans le cadre de la présente invention, notamment en raison de la résistance élevée aux environnements agressifs qu'il confère aux produits qu'il permet de fabriquer, et de sa faible teneur en clinker. Les granulats peuvent quant à eux consister en des granulats de silice, alluvionnaire ou calcaire, ou en un mélange de tels granulats. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, les granulats comportent du sable et du concassé, dans un rapport massique, exprimé en masse de sable sur masse de concassé, compris entre 1/2 et 1/15, de préférence entre 1/6 et 1/10.

Le diamètre des granulats est de préférence compris entre 0,01 et 10 mm. En particulier, lorsque les granulats comportent du sable et du concassé, les grains de sable présentent un diamètre de préférence compris entre 0,01 et 6 mm, préférentiellement entre 0,01 et 5 mm, et les granulats de concassé présentent un diamètre de préférence compris entre 0,01 et 10 mm, préférentiellement entre 0,01 et 6 mm. Selon la présente invention, l'agent plastifiant, pouvant également être désigné par l'expression « agent réducteur d'eau », est un adjuvant qui permet soit de réduire la teneur en eau d'un béton sans en modifier la consistance, soit d'en augmenter la capacité d'affaissement et/ou d'étalement sans en modifier la teneur en eau. Tout plastifiant classique en lui-même et de préférence conforme à la norme NF EN 934-2 peut être mis en oeuvre dans la composition selon la présente invention, par exemple les plastifiants à base d'acide lignosulfonique, d'acide hydrocarboxylique, etc., les plastifiants à base de gluconate de sodium étant particulièrement préférés dans le cadre de l'invention. Le matériau à réactivité pouzzolanique est préférentiellement un matériau de synthèse de type métakaolin. Le métakaolin est obtenu par calcination d'une argile kaolinique, à une température généralement comprise entre 600 et 900 °C. De manière générale, un tel matériau est défini dans la norme NF P18-513. La réaction de déshydratation qu'il subit consécutivement à la calcination lui confère un pouvoir pouzzolanique très élevé, qui a pour effet d'améliorer tant la durabilité que la résistance mécanique du béton dans la constitution duquel il entre. Le mélange de ces différents composants est de préférence sensiblement homogène.

Selon des modes de réalisation particuliers, la composition selon l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans des modes de réalisation particuliers, la composition comporte des fibres de renforcement, de préférence synthétiques. Par exemple, mais non limitativement, des fibres de nature organique, notamment du type polyester, polyamide, polyéthylène, polypropylène, polyacrylique, polyvinylique, etc., peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'invention. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, la composition comporte au moins une, de préférence une pluralité, préférentiellement l'ensemble, des concentrations en composant suivantes, ces concentrations étant exprimées en % en poids par rapport au poids total de la composition : - 15 à 22%, de préférence 17 à 21 %, d'un liant hydraulique, - 56 à 86 %, de préférence 70 à 84 %, de granulats, - 0,06 à 2,80 %, de préférence 0,06 à 2,40 %, d'un agent plastifiant, - 1 à 4,4 %, de préférence 1 à 2,50 %, d'un matériau à réactivité pouzzolanique, - et, le cas échéant, 0,02 à 0,08 %, de préférence 0,04 à 0,07 % de fibres de renforcement.

Un exemple de composition particulière selon la présente invention comporte au moins une, de préférence une pluralité, et préférentiellement l'ensemble, des concentrations en composants suivantes, ces concentrations étant exprimées en % en poids par rapport au poids total de la composition : - 18,8 % d'un liant hydraulique, - 79,76 % de granulats, - 0,08 % d'un agent plastifiant, - 1,3 % d'un matériau à réactivité pouzzolanique, - et, le cas échéant, 0,06 % de fibres de renforcement.

La composition peut également comporter un ou plusieurs autres composants classiques en eux-mêmes pour la constitution de bétons drainants, à l'état solide. Par exemple, elle peut comporter un filler, préférentiellement de type calcaire, en particulier des carbonates de calcium fins. Le filler est de préférence présent dans la composition à une concentration comprise entre 0 à 1,8 °/0, préférentiellement entre 0 et 0,7 °/0, en poids par rapport au poids total de la composition. La composition peut également comporter d'autres adjuvants, tels qu'un agent anti-mousse, etc.

La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une composition sèche pour béton drainant, répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant. Ce procédé comprend les étapes successives de : - pesage de la quantité utile de chacun du liant hydraulique, des granulats, de l'agent plastifiant, du matériau à réactivité pouzzolanique, et le cas échéant d'un ou plusieurs additifs, tels que fibres de renforcement, filler, etc., - mélange des quantités ainsi pesées du liant hydraulique, des granulats secs, de l'agent plastifiant, du matériau à réactivité pouzzolanique, et le cas échéant du ou des additif(s), de préférence de sorte à obtenir un mélange sensiblement homogène, - ensachage du mélange ainsi formé dans un ou des sac(s), et fermeture hermétique du ou-des sac(s).

Préférentiellement, les granulats sont préalablement soumis à un séchage automatique pour s'assurer d'une hygrométrie sensiblement constante. Selon un autre aspect, la présente invention concerne l'utilisation d'une composition sèche répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci- avant, pour la préparation de béton drainant. La présente invention concerne ainsi également un procédé de préparation de béton drainant, qui comprend une étape de gâchage d'une composition sèche répondant à l'une ou plusieurs de caractéristiques ci-avant avec de l'eau, et le cas échéant une dose de colorant prédosée, de sorte à obtenir un béton drainant humide. A cet effet, la composition sèche, retirée du ou des sac(s) dans lequel/lesquels elle est initialement conditionnée, est de préférence gâchée avec de l'eau dans une proportion comprise entre 8 et 17 kg de composition par litre d'eau, préférentiellement comprise entre 9 et 15 kg de composition par litre d'eau. Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, visant à obtenir un béton drainant coloré, la composition soumise à l'étape de gâchage est additionnée d'un colorant, notamment de l'oxyde de fer, préférentiellement sous forme de doses prédosées. Ainsi, l'étape de gâchage peut être précédée d'une étape d'addition de colorant à la composition. Autrement, le colorant peut être ajouté à la composition après la mise en contact de cette dernière avec l'eau. Préférentiellement, le colorant est additionné à la composition à une concentration comprise entre 0,1 et 30 g/kg de composition, en fonction de la teinte finale souhaitée pour le béton drainant.

Un autre aspect de l'invention est un béton drainant, le cas échéant coloré, obtenu par un tel procédé. Ce béton se caractérise notamment par un taux de porosité à l'état durci compris entre 15 et 30 °/0.

Une dalle de béton formée au moyen d'un tel béton drainant peut être obtenue par étalement et mise en forme du béton drainant humide sur une surface de sol, par exemple au moyen d'un râteau à dents, nivelage, et compactage du béton par une pression d'intensité adéquate exercée sur la surface supérieure de la dalle.

La dalle de béton drainant ainsi obtenue présente avantageusement des propriétés, notamment en termes de résistance mécanique, durabilité et capacité de drainage, qui sont équivalentes à celles des dalles de béton drainant obtenues par les procédés de l'art antérieur. La présente invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre des exemples de réalisation ci-après, fournis à simple titre illustratif et nullement limitatifs de l'invention. A/ Composition sèche Une composition pour béton drainant selon un mode de réalisation particulier de l'invention est fabriquée de la façon suivante.

Du sable 0/4, formé de granulats de diamètre inférieur ou égal à 4 mm, et du concassé 2/4 ou 2/6, formé de granulats de diamètre compris entre 2 et 6 mm, sont soumis en usine à une étape de séchage dans un tambour sécheur tournant. Pour obtenir une composition sèche conforme à l'invention, on 25 mélange, dans une bétonnière ou un malaxeur, les composants, dans les proportions massiques, exprimées en % en poids, par rapport au poids total de la composition, qui sont indiqués dans le Tableau 1 ci-après.

Composant % p/p Ciment CEM III/A 52,5 L CE PM-ES CP1 NF 18,80 Sable 0/4 6,76 Concassé 2/4 ou 2/6 73 CER (plastifiant) 0,08 ARGICEM 1,3 Fibres Syntec 12 0,06 Tableau 1 - Composants entrant dans la constitution d'une composition sèche selon un mode de réalisation de l'invention Le malaxage est réalisé en usine, et de préférence jusqu'à obtenir un mélange sensiblement homogène. A titre d'exemple nullement limitatif de l'invention, un malaxeur pouvant être mis en oeuvre pour réaliser ce mélange présente une capacité de 1,5 m3 de produit sec par cycle et une puissance de 60 kW, permettant une production d'environ 40 tonnes de composition par heure. La composition sèche ainsi obtenue est conditionnée en sacs de 20 ou 25 kg. Elle peut être stockée pendant plusieurs mois sans dégradation. Elle est aisément transportable ainsi conditionnée. B/ Mise en oeuvre de la composition Un béton drainant est préparé à partir de la composition sèche ci- dessus, en mélangeant, dans une bétonnière ou un malaxeur classique en lui- même, le contenu de 8 sacs de 25 kg de composition, avec le contenu d'un sachet d'environ 1 kg d'oxyde de fer en poudre, et avec 16 litres d'eau, jusqu'à l'obtention d'une pâte sensiblement homogène. Le temps de malaxage nécessaire à cet effet est d'environ 5 minutes.

Cette opération ne nécessite aucun dosage de composant autre que l'eau et la dose de colorant prédosée, si bien qu'elle est facile, rapide et confortable à réaliser. Le béton humide ainsi préparé est étalé et mis en forme sur la surface de sol souhaitée, au moyen par exemple d'un râteau à dents. Il est ensuite nivelé, par exemple au moyen d'un râteau plat ou d'une règle, et enfin serré par pression exercée sur sa surface supérieure. Des opérations de finition sont ensuite mises en oeuvre si nécessaire. On obtient, après durcissement du béton, une dalle de béton drainant coloré, de taux de porosité d'environ 20 %, qui présente d'excellentes propriétés de résistance mécanique, de durabilité et de capacité de drainage, en même temps qu'un bel aspect esthétique. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit une composition sèche pour la préparation de béton drainant, qui est conditionnée en sacs étanches stockables et facilement transportables sur tout lieu de chantier. Cette composition permet de préparer facilement et rapidement du béton drainant humide, par simple gâchage avec de l'eau et le cas échéant d'une dose de colorant.20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Composition sèche pour la préparation de béton drainant, sous forme d'un mélange conditionné en sac, d'au moins les composants à l'état solide suivants : - un liant hydraulique, - des granulats, - un agent plastifiant, - et un matériau à réactivité pouzzolanique.
2. 2. Composition selon la revendication 1, comportant des fibres de renforcement, de préférence synthétiques.
3. 3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comportant au moins une des concentrations en composant suivantes, lesdites concentrations étant exprimées en % en poids par rapport au poids total de la composition : - 15 à 22 %, de préférence 17 à 21 %, d'un liant hydraulique, - 56 à 86 %, de préférence 70 à 84 %, de granulats, - 0,06 à 2,80 %, de préférence 0,06 à 2,40 %, d'un agent plastifiant, - 1 à 4,4 %, de préférence 1 à 2,5 %, d'un matériau à réactivité pouzzolanique, - et, le cas échéant, 0,02 à 0,08 %, de préférence 0,04 à 0,07 %, de fibres de renforcement.
4. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau à réactivité pouzzolanique est un matériau de synthèse de type métakaolin.
5. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,comportant un filler, de préférence dans une concentration de 0 à 1,8 %, préférentiellement de 0 à 0,7 %, en poids par rapport au poids total de la composition.
6. 6. Procédé de fabrication d'une composition selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 5, comprenant les étapes successives de : -- pesage de la quantité utile de chacun du liant hydraulique, des granulats, de l'agent plastifiant, du matériau à réactivité pouzzolanique, et le cas échéant d'un ou plusieurs additifs, - mélange des quantités ainsi pesées du liant hydraulique, des 10 granulats secs, de l'agent plastifiant, du matériau à réactivité pouzzolanique, et le cas échéant du ou des additifs, - ensachage du mélange ainsi formé en sac(s), et fermeture hermétique dudit ou desdits sac(s).
7. 7. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 5 pour la préparation de béton drainant.
8. 8. Procédé de préparation de béton drainant, au moyen d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une étape de gâchage de ladite composition avec de l'eau, de préférence dans une proportion comprise entre 8 et 17 kg de ladite composition par litre d'eau, 20 préférentiellement comprise entre 9 et 15 kg de ladite composition par litre d'eau.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, selon lequel la composition soumise à ladite étape de gâchage est additionnée d'un colorant, notamment d'oxyde de fer, ledit colorant étant de préférence additionné à la composition à 25 une concentration comprise entre 0,1et 30 g/kg de ladite composition.
10. 10. Béton drainant, le cas échéant coloré, obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 9.