EP4373794A1 - Bloc de beton compresse a faible masse surfacique comportant une matrice argileuse crue et methodes associees - Google Patents

Bloc de beton compresse a faible masse surfacique comportant une matrice argileuse crue et methodes associees

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EP4373794A1
EP4373794A1 EP22754387.3A EP22754387A EP4373794A1 EP 4373794 A1 EP4373794 A1 EP 4373794A1 EP 22754387 A EP22754387 A EP 22754387A EP 4373794 A1 EP4373794 A1 EP 4373794A1
Authority
EP
European Patent Office
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weight
concrete block
compressed concrete
aggregates
block according
Prior art date
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Pending
Application number
EP22754387.3A
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German (de)
English (en)
Inventor
Manuel Mercé
Mathieu Neuville
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MaterrUp
Original Assignee
MaterrUp
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C04B28/001—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing unburned clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • C04B28/008—Mineral polymers other than those of the Davidovits type, e.g. from a reaction mixture containing waterglass
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    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
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    • C04B2111/00129—Extrudable mixtures
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1037—Cement free compositions, e.g. hydraulically hardening mixtures based on waste materials, not containing cement as such

Definitions

  • the invention relates to the field of construction and more particularly that of masonry elements that can be used in construction.
  • it relates to a block of compressed concrete comprising a raw clay matrix.
  • the invention relates to a method for preparing and using the compressed concrete block.
  • Cement is the second most consumed resource in the world, with more than 4 billion tons produced each year in the world. This consumption is constantly increasing, driven by the growing demand for housing and infrastructure. Cement is used in particular for the manufacture of masonry elements such as precast concrete blocks (abbreviated “BBM” or “concrete block”). We count more than 150 references of different concrete blocks, in shape as in composition.
  • the prime contractor designing the buildings prescribes cement agglomerates such as hollow manufactured concrete blocks (abbreviated “agglo” in everyday language; also called cinderblock).
  • precast concrete blocks with a low surface mass eg less than 600 kg/m 2
  • precast hollow concrete blocks replacing shuttered walls because they use less material for the same surface. of load-bearing wall. Thus, they allow a significant reduction of the CO2 carbon footprint.
  • precast concrete blocks are among the masonry units, the one with the best quality/price ratio.
  • the most common blocks are made of cement concrete or terracotta.
  • the cement concrete block is generally composed of 87% aggregates (stones, gravel, sand) from local quarries, 7% cement (limestone and baked clay) and 6% water. They are of usual average weight between 10 and 25 kg (those in cement are heavier than those in terracotta but the cement concrete blocks are often hollow).
  • the concrete blocks contain Portland cement or clinkers which are responsible for CO2 emissions in the environment. When they contain clay, it is cooked (metakaolin type), which again leads to the release of CO2 linked to the energy expenditure necessary for this cooking.
  • Cement generally Portland cement
  • Portland cement is a hydraulic binder which, when mixed with water, hardens and solidifies. After hardening, the cement retains its strength and stability even when exposed to water.
  • cements used by the world. Nevertheless, all conventional cements contain a percentage of clinker ranging from 5% for certain blast furnace cements to a minimum of 95% for Portland cement, which is the cement most widely used in the world today.
  • Clinker results from the firing of a mixture composed of approximately 80% limestone and 20% aluminosilicates (such as clays). This cooking, the clinkerization, is generally done at a temperature of more than 1200°C, such a cement preparation process therefore involves high energy consumption. Additionally, the chemical conversion of limestone to lime also releases carbon dioxide. As a result, the cement industry generates around 8% of global CO2 emissions.
  • self-compacting concretes generally have a different behavior from the concretes used for the manufacture of precast concrete blocks and in particular precast concrete blocks with a low surface mass. It has also been proposed to combine clayey earth with blast furnace slags, but the bricks produced required very long curing times (“Engineering properties of unfired clay masonry bricks” JE Oti et al. Engineering Geology 107 (2009) 130 -139).
  • manufactured concrete blocks with a low surface mass are formed during a specific process comprising the use of a mold and a compression step.
  • a surface mass eg less than 600 kg/m 2
  • superplasticizers from the petrochemical industry are often used, the production of which must be taken into account in the calculation of the carbon footprint (Dawood et al. 2010. Hollow block concrete units production using superplasticizer and pumicite. Australian Journal of Civil Engineering. Volume 6, 2010 - Issue 1). Compounds of natural origin have also been proposed, but they were not able to completely replace Portland cement (Samad et al., 2021.
  • Portland cement is an element which appears unavoidable in the manufacture of precast concrete blocks having a reduced surface mass (eg less than or equal to 600 kg/m 2 ).
  • a reduced surface mass eg less than or equal to 600 kg/m 2
  • the invention aims to overcome these drawbacks.
  • the object of the invention is to remedy the drawbacks of the prior art.
  • the object of the invention is to propose a masonry element, in particular a compressed concrete block having a low surface mass, good compactability property and a compressive strength compatible with use in the building industry.
  • the invention also aims to provide a method for preparing such compressed concrete blocks, said method having reduced CO2 emissions compared to the methods of the prior art.
  • the invention aims to overcome these drawbacks.
  • the invention relates in particular to a compressed concrete block comprising a matrix raw clay, a composition of calcined metal oxides and aggregates, said compressed concrete block having a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 .
  • the invention relates to a block of compressed concrete which can be obtained according to a method according to the invention.
  • the invention also relates to a block of compressed concrete obtained according to a process according to the invention.
  • the compressed concrete block comprises a raw clay matrix, metal oxides and aggregates.
  • the compressed concrete block has a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 and a thickness of at least 15 cm.
  • the applicant has developed a process for preparing compressed concrete blocks similar to manufactured concrete blocks, but produced from a binder comprising raw clay, so as to limit the carbon footprint. and having compactability properties making industrialization possible.
  • this raw clay advantageously replaces clinker, Portland cement or baked clay.
  • the applicant has in particular developed a specific mixture, namely the combined presence of raw clay with metal oxides and an activator, making it possible to manufacture compressed concrete blocks with good performance.
  • the inventors have also developed a process for preparing a block of compressed concrete which makes it possible, even in the absence of deflocculant, to achieve sufficient mechanical strength values, that is to say at least equal to 40 kg / cm 2 .
  • the latter may optionally include one or more of the following characteristics, alone or in combination:
  • Such blocks are easier to handle, in particular for quickly constructing wall planes, such as facade walls or load-bearing walls.
  • It has a density less than or equal to 2000 kg/m 3 , preferably less than or equal to 1900 kg/m 3 , more preferably less than or equal to 1800 kg/m 3 .
  • It comprises at least 2% by weight of raw clay matrix, preferably at least 2.5% by weight, more preferably at least 3% by weight, and even more preferably at least 4% by weight of matrix raw clay.
  • the raw clay matrix comprises at least one clay selected from: kaolinite, bentonite, Montmorillonite, Illite, Smectite, Chlorite, Muscovite, Hallocyte, Sepiolite, Attapulgite and Vermiculite.
  • At least part of the raw clay matrix corresponds to excavated earth.
  • At least a part of the raw clay matrix corresponds to ground raw clay and has a D50 less than or equal to 500 ⁇ m, preferably less than or equal to 250 ⁇ m, more preferably less than or equal to 100 ⁇ m or even more preferably less than or equal to 50 ⁇ m.
  • This crushed raw clay may constitute only a part of the raw clay of the raw clay matrix and can preferably be combined with another raw clay having a different D50. This is advantageously applicable in the context of adding additional raw clay when using excavated earth.
  • At least part of the raw clay matrix corresponds to ground raw clay and has a D50 greater than or equal to 0.1 ⁇ m, preferably greater than or equal to 1 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 10 ⁇ m or even more preferably greater than or equal to 20 ⁇ m, more preferably greater than 40 ⁇ m.
  • At least part of the raw clay matrix corresponds to ground raw clay and has a D50 of between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m, preferably between 15 ⁇ m and 200 ⁇ m, more preferably between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m pm or even more preferably between 20 pm and 50 pm.
  • - It comprises at least 1% by weight of divalent metal oxides, preferably at least 2% by weight, more preferably at least 3% by weight. This can make it possible to obtain compressed concrete blocks having a better mechanical resistance to compression.
  • - It has an alkaline activating composition. In particular, it was formed from a binder comprising an alkaline activating composition.
  • the mass ratio of metal oxides to the raw clay matrix is between 0.4 and 2.5.
  • the aggregates comprise mineral aggregates, the mineral aggregates being preferably selected from fillers, powders, sand, gravel, gravel and their combination.
  • the aggregates are predominantly, by weight, mineral aggregates.
  • the aggregates are composed of more than 80% by weight of mineral aggregates.
  • It has one or more cavities with a volume greater than or equal to 2 cm 3 , preferably with a volume greater than or equal to 4 cm 3 , more preferably with a volume greater than or equal to 6 cm 3 , even more preferably with a volume greater than or equal to 8 cm 3 .
  • the volumes correspond to the individual volumes of each cavity.
  • It has one or more cavities, preferably said cavity or cavities representing a total volume of at least 30% of the total volume of the compressed concrete block.
  • It comprises at least 40% by weight of aggregates, preferably mineral aggregates, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, and even more preferably at least 80% by weight .
  • the aggregates include a biosourced aggregate, the biosourced aggregate preferably being selected from wood, preferably shavings or fibers, hemp, straw, hemp hemp, miscanthus, sunflower, cattail, corn, flax, rice husks, wheat husks, rapeseed, seaweed, bamboo, cellulose wadding, fiber cloth and their combination.
  • the aggregates are predominantly, by weight, vegetable aggregates.
  • the aggregates are composed of more than 60% by weight of vegetable aggregates.
  • biobased aggregates preferably at least 15% by weight, more preferably at least 20% by weight, and even more preferably at least 35% by weight.
  • MBV water buffering capacity
  • It includes a deflocculant, preferably an organic deflocculant.
  • the compressed concrete block has a compressive strength value after 7 days, as measured by standard NF EN 771-3, of at least 4 MPa.
  • the invention relates to a process for preparing a block of compressed concrete having a basis weight less than or equal to 600 kg/m 2 , said process comprising the following steps:
  • the invention relates to a method for preparing compressed concrete blocks having a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 , said method comprising the following steps:
  • Such a method can advantageously use a ground clay matrix having a D50 preferably less than or equal to 250 ⁇ m, more preferably less than or equal to 100 ⁇ m as measured by methods known to those skilled in the art such as the methods described by ASTM D422-63 or ASTM D6913-04.
  • this can improve the mechanical resistance to compression of the compressed concrete block obtained.
  • this makes it possible to standardize the quality of the blocks produced and reduce the phenomena of dimensional variations.
  • compressed concrete blocks having a surface mass of less than or equal to 600 kg/m2 and preferably a compressive strength at 7 days greater than 0.5 MPa, as measured by the NF standard. EN 771-3.
  • the compressive strength of the concrete block is advantageously greater than 2 MPa, preferably greater than 4 MPa when the aggregates are mineral aggregates.
  • the aggregates are plant aggregates, it is preferably greater than 0.5 MPa, and more preferably greater than 1 MPa.
  • the latter may optionally include one or more of the following characteristics, alone or in combination:
  • the mixing step includes a step of premixing the raw clay matrix and the calcined metal oxide composition so as to form a construction binder. This makes it possible to produce a homogeneous binder with a well-distributed clay to improve the performance of the block.
  • the mixing step may include a step of hydrating this premix.
  • the building binder is mixed with the aggregates and the water during the mixing step, preferably at a building binder content of less than or equal to 250 kg/m 3 of mixing volume. Preferably and like the other measurements, this measurement is indicated in dry weight.
  • the mixing step further comprises the addition of an activating composition, preferably an alkaline activating composition.
  • an activating composition preferably an alkaline activating composition.
  • This addition of an activating composition is preferably carried out during the premixing step. This makes it possible to form a homogeneous binder which will then be mixed with the aggregates and the water.
  • the mixing step further comprises the addition of a deflocculant, preferably an organic deflocculant.
  • a deflocculant is preferably carried out during the premixing step. This makes it possible to form a homogeneous binder which will then be mixed with aggregates and water. As will be illustrated in the examples, the use of a deflocculant makes it possible to limit the friability of the compressed concrete block.
  • the mass ratio of the composition of calcined metal oxides to the raw clay matrix is between 0.4 and 2.5.
  • It includes a step of curing the compressed concrete blocks obtained, preferably in a curing chamber.
  • It further comprises a heating step, between 20°C and 90°C, preferably between 40°C and 80°C.
  • This heating step is preferably included during a curing step which can be humid, for example at more than 80% relative humidity. This aims to harden the resulting compressed concrete blocks.
  • the mixing step involves extruding the mixture.
  • the raw clay matrix comprises at least one clay selected from: Kaolinite, Bentonite, Montmorillonite, Illite, Smectite, Chlorite, Muscovite,
  • the raw clay matrix comprises at least one raw clay from the smectite family, and the at least one raw clay from the smectite family represents more than 20% by weight of the raw clay matrix. As will be described, this makes it possible to combine mechanical properties and water buffering capacity.
  • the raw clay matrix contains at least 50% by dry weight of kaolinite and/or illite. As will be described, this allows the best results to be obtained in terms of speed of setting and mechanical resistance at 20 hours.
  • - at least part of the raw clay matrix corresponds to ground raw clay and has a D50 greater than or equal to 0.1 ⁇ m as measured by standard ASTM D422-63. Preferably, it has a D50 greater than or equal to 1 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 10 ⁇ m or even more preferably greater than or equal to 20 ⁇ m, more preferably greater than 40 ⁇ m.
  • the D50 can be measured by any technique known to those skilled in the art such as ASTM D422-63 or ASTM D6913-04 (2009).
  • - at least part of the raw clay matrix corresponds to ground raw clay and has a D50 of between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m as measured by standard ASTM D422-63.
  • the D50 has a D50 of between 15 ⁇ m and 200 ⁇ m, more preferably between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m or even more preferably between 20 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the D50 can be measured by any technique known to those skilled in the art such as ASTM D422-63 or ASTM 06913-04 (2009).
  • the aggregates comprise mineral aggregates, the mineral aggregates being preferably selected from fillers, powders, sand, gravel, gravel, fossilized aggregates and their combination.
  • the mixture comprises at least 40% by weight of mineral aggregates, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, and even more preferably at least 80% by weight.
  • the aggregates include biosourced aggregates, the biosourced aggregates being preferably selected from wood, preferably shavings or fibers, hemp, straw, hemp hemp, miscanthus, sunflower, cattail, corn, flax , rice husks, wheat husks, rapeseed, seaweed, bamboo, cellulose wadding, fiber cloth, and a combination thereof.
  • the mixture comprises at least 10% by weight of biobased aggregates, preferably at least 15% by weight, more preferably at least 20% by weight, and even more preferably at least 35% by weight.
  • the invention relates to a use of a compressed concrete block according to the invention for the production of masonry works; in addition with a mortar which can advantageously be formulated from a binder based on raw clay, preferably a binder comprising at least 20% by weight of raw clay such as those defined in WO2020141285 and WO2020178538.
  • the invention relates to a masonry structure comprising a plurality of compressed concrete blocks according to the invention.
  • the masonry structure according to the invention could, for example, take the form of a facade wall or a load-bearing wall.
  • Figure 1 shows a diagram of a process for preparing a construction element according to the invention, preferably a compressed concrete block.
  • Figure 2 shows an illustration of compressed concrete blocks according to the present invention.
  • Figure 3 shows an illustration of compressed concrete blocks according to the present invention.
  • each block in the flow charts or block diagrams may represent a system, or a device.
  • the functions associated with the blocks may appear in a different order than that shown in the figures.
  • two blocks shown successively may, in fact, correspond to actions performed substantially simultaneously.
  • Each block in the block diagrams and/or flowchart, and combinations of blocks in the block diagrams and/or flowchart can be implemented by special hardware systems that perform the specified functions or acts.
  • % by weight in connection with the element of masonry, or in connection with the compressed concrete block, must be understood as being a proportion in relation to the dry weight of the masonry unit or the compressed concrete block.
  • the dry weight corresponds to the weight before the addition of water, for example necessary for the formation of the masonry unit.
  • clay matrix means one or more rocky materials based on hydrated silicates or aluminosilicates of lamellar structure, said clay matrix being composed of fine particles generally originating from the alteration of silicates with a three-dimensional framework, such as feldspars.
  • a clay matrix may thus comprise a mixture of such rocky materials which may for example consist of kaolinite, illite, smectite, bentonite, chlorite, vermiculite, or mixtures thereof.
  • a concrete block can correspond within the meaning of the invention to a constructive element formed from a mixture of aggregates, minerals or plants, possibly including sand, construction binder and water.
  • raw clay matrix corresponds in the sense of the invention to a clay matrix that has not undergone a calcination step. In particular, that is to say that it has not undergone any prior heat treatment. For example, this corresponds to a clay matrix that has not undergone a temperature rise greater than 300°C, preferably greater than 200°C and more preferably a temperature greater than 150°C. Indeed, the raw clay matrix can undergo a heating step requiring a rise in temperature generally substantially equal to or less than 150°C, but no calcination step.
  • a raw clay matrix may preferably comprise a mixture of rocky materials which may for example comprise kaolinite, illite, smectite, micas such as muscovite, bentonite, chlorite, vermiculite, or their mixtures.
  • a “deflocculating agent”, “deflocculating agent” or “deflocculating agent”, can correspond to a compound capable of dissociating aggregates and colloids, in particular in aqueous suspension.
  • Deflocculating agents have for example been used in the context of drilling or oil extraction to make the clay more fluid and facilitate extraction or drilling.
  • composition of metal oxides can refer to the meaning of the invention to a composition comprising metal oxides such as aluminates.
  • the composition of metal oxides comprises more than 25% by weight of metal oxides, preferably more than 30% by weight of metal oxides, more preferably more than 40% by weight of metal oxides and even more preferably more than 45% by weight of metal oxides.
  • the metal oxide composition comprises more than 2% by weight of aluminate, preferably more than 5% by weight of aluminate, more preferably more than 7% by weight of aluminate and even more preferably more than 10% by weight of aluminate.
  • the metal oxides can correspond to, or include, alkaline earth metal oxides.
  • the metal oxide composition may comprise more than 10% by weight calcium oxide, preferably more than 20% by weight calcium oxide, more preferably more than 25% by weight calcium oxide and even more preferably more than 30% by dry weight of calcium oxide.
  • the metal oxide composition may include chemical species that are not metal oxides.
  • the metal oxide composition may comprise metalloid oxides with, for example, more than 10% by weight of metalloid oxide, preferably more than 20% by weight of metalloid oxide, more preferably more than 25% by weight of metalloid oxide and even more preferably more than 30% by weight of metalloid oxide. These mass concentrations can easily be measured by a person skilled in the art using conventional techniques for assaying metal oxides or metalloid oxides.
  • composition of metal oxides refers to a composition comprising more than 50%, preferably more than 70%, more preferably more than 80% and even more preferably more than 90% of metal oxides and/or metalloid oxides, including aluminates.
  • a composition of metal oxides will correspond to a slag obtained from metallurgy, such as a slag from blast furnaces or even fly ash.
  • the “metal oxide composition” is preferably a calcined metal oxide composition. That is to say, it has undergone a high temperature stage. This high temperature step can be natural or artificial, in this case it is a high temperature treatment.
  • the high temperature step can for example correspond to a treatment at a temperature greater than or equal to 500° C., preferably greater than or equal to 750° C. and more preferably greater than or equal to 900° C.; and even more preferably above 1000°C.
  • the metallic oxide composition of a composition or a construction element can be determined by X-ray diffractometry (“X-ray Diffraction-Based Quantification of Amorphous Phase in Alkali-Activated Blast Furnace Slag” June 2021 Advances in Civil Engineering Materials; “Iron speciation in blast furnace slag cements” Cernent and Concrete Research, Volume 140, February 2021, 106287).
  • binder or "construction binder” within the meaning of the invention can be understood as a formulation making it possible to ensure the agglomeration of materials between them, in particular during the setting, then the hardening of a building material. Thus, it makes it possible in particular to ensure the agglomeration of sand and other aggregates with the constituents of the binder.
  • the binder according to the invention is in particular a hydraulic binder, that is to say that the hardening takes place in contact with water.
  • Portland cement corresponds to a hydraulic binder composed mainly of hydraulic calcium silicates, the setting and hardening of which is made possible by a chemical reaction with water.
  • Portland cement generally contains at least 95% clinker and a maximum of 5% secondary constituents such as alkalis (Na 2 0, K 2 0), magnesia (MgO), gypsum (CaSC>4 2 H 2 0 ) or various trace metals.
  • moisture buffer value or "MBV” for "moisture buffer value” according to Anglo-Saxon terminology, represents the ability of a material to exchange moisture with its environment. It makes it possible to estimate the dynamic hygrothermal behavior of the material in question and is used to determine the thermal comfort in the field of construction and more particularly the regulation of the interior humidity of a room or a building.
  • the MBV will be relative to the constituent concrete of the block and not to the block as a whole.
  • the MBV is expressed in g/m 2 .%RH and indicates the average quantity of water which is exchanged by sorption or desorption when the surfaces of the material are subjected to variations in relative humidity (RH) over a given time.
  • the water buffer value can be measured by any method known to those skilled in the art.
  • the person skilled in the art may refer to the method described in “Durability and hygroscopic behavior of biopolymer stabilized earthen construction materials” Construction and Building Materials 259 (2020).
  • the samples (concrete for compressed concrete block according to the invention) could be placed in a climatic chamber at 23° C. and 33% relative humidity and are left until they have a constant mass (for example a chamber climatic model MHE 612). Under these conditions, the samples are equilibrated after 15 days of storage. The samples are then exposed to cycles of high humidity (75% RH for 8 h) then a cycle of low relative humidity (33% RH for 16 h). Samples are weighed at regular intervals with a laboratory scale accurate to 0.01g. After two stable cycles, the samples left the climatic chamber.
  • S is the total exposure area and D%RH is the difference between humidity levels.
  • substantially equal within the meaning of the invention corresponds to a value varying by less than 20% with respect to the compared value, preferably by less than 10%, even more preferably by less than 5% .
  • excavated clay soil corresponds in the sense of the invention to a clay soil obtained following a stage where the soil has been dug, for example during regularization and/or earthworks operations, with a view to to build, build or fill.
  • the excavated clay soil may or may not be moved outside the production site.
  • the excavated earth is used on the production site or at a distance of less than 200 km, preferably less than 50 km.
  • the clayey earth excavated in the context of the invention is raw excavated clayey earth, that is to say that it has not undergone a calcination step.
  • this corresponds to a clay soil which has not undergone a temperature rise above 300°C, preferably above 200°C and more preferably a temperature above 150°C.
  • the raw clay soil can undergo a drying step requiring a rise in temperature generally substantially equal to 150° C. but no calcination step.
  • a calcination step could for example correspond to a heat treatment at more than 600° C. for several seconds.
  • Clay as conventionally used has a relatively constant particle size profile with sizes below 2 ⁇ m. Excavated clay soil can have different grain size profiles.
  • an excavated clay soil may comprise particles of a size greater than 2 ⁇ m, preferably greater than 20 ⁇ m, preferably greater than 50 ⁇ m and for example greater than 75 ⁇ m as determined according to the ASTM standard. D422-63.
  • the excavated clay soil does not contain any aggregate larger than 2 cm as determined according to standard NF EN 933-1.
  • the term “clinker” relates to a constituent of cement and comes from the firing of a mixture composed of substantially 80% limestone and 20% aluminosilicates (such as clays). This cooking, clinkering, is generally done at a temperature of more than 1200°C, which is particularly energy-intensive and generates high greenhouse gas emissions. Clinker is generally ground and then added with blast furnace slag to produce cement.
  • the expression “surface mass” can relate in the sense of the invention to a mass per unit surface. Its unit of measurement in the International System of Units is the kilogram per square meter (kg/m 2 or kg rrr 2 ). In the context of the invention, it makes it possible to express the mass of the compressed concrete blocks as a function of the construction surface concerned (eg the surface of a section of wall). For example, a compressed concrete block according to the invention of 20 * 20 * 50 will have a surface of 1000 cm 2 . It will therefore take 10 blocks of compressed concrete to make 1 m 2 of surface. If the compressed concrete blocks weigh 20 kg each then the surface mass of the compressed concrete blocks according to the invention will be 200 kg/m 2 .
  • density can relate in the sense of the invention to the ratio of the mass of a compressed concrete block to its volume. Here is considered in particular the mass of the concrete used in relation to its volume.
  • the mixtures included at least 300 kg/m 3 of Portland cement. That made it possible to preserve the qualities of compaction of the blocks, and compactability of the concrete.
  • the invention relates in particular to a compressed concrete block comprising a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides and aggregates.
  • this block of compressed concrete advantageously has a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 .
  • a compressed concrete block according to the invention has a high quantity of raw clay matrix, a mechanical strength at 7 days generally greater than or equal to 20 kg/cm 2 , preferably greater than or equal to equal to 30 kg/cm 2 , more preferably greater than or equal to 40 kg / cm 2 measured according to standard NF EN 771 -3 / CN, and for certain embodiments, an MBV greater than 0.7, so preferably greater than 1, and more preferably greater than 1.3 and even more preferably greater than 1.5.
  • the invention relates to a masonry element and in particular to a compressed concrete block. Furthermore, the invention relates to a masonry element obtained, or likely to be obtained, from a preparation process according to the present invention.
  • the masonry element may have a width of at least 5 cm, a height of at least 15 cm and a length of at least 30 cm.
  • the masonry element or compressed concrete block may take the form of screen walls.
  • the masonry element may also have a width (or thickness) of at least 10 cm, preferably at least 15 cm, more preferably at least 20 cm.
  • the compressed concrete block may take the form of a concrete block of substantially 50 x 20 x 15 cm or even 50 x 20 x 20 cm.
  • the constructive element can be used to make exterior walls.
  • the walls formed with the masonry elements may be load-bearing walls or may be coupled to a post-beam frame, for example made of wood or reinforced concrete.
  • the masonry unit may take the form of bricks with, for example, the following dimensions: width of at least 5 cm, height of at least 5 cm and length of at least 20 cm.
  • the masonry unit advantageously does not contain Portland cement.
  • the masonry unit would remain new compared to the literature if it behaved contrary to the solutions proposed for concrete blocks compressed with a small quantity of Portland cement.
  • the masonry element does not comprise Portland cement or it comprises for example less than 5% by weight of Portland cement, preferably less than 4% by weight of Portland cement, more preferably less than 2% by weight of Portland cement, and even more preferably less than 1% by weight of Portland cement (i.e. from 0% to ⁇ 1%).
  • the masonry element does not include clinker.
  • the masonry element would remain new compared to the literature if it behaved contrary to the solutions proposed for concrete blocks compressed with a low quantity of clinker.
  • the masonry element does not comprise clinker or it comprises for example less than 5% by weight of Clinker, preferably less than 4% by weight of Clinker, more preferably less than 2% by weight of Clinker, and even more preferably the masonry unit comprises less than 1% by weight of Clinker (i.e. from 0% to ⁇ 1%).
  • the masonry unit does not comprise baked clay.
  • the masonry unit does not include of fired clay or it comprises for example less than 5% by weight of fired clay, preferably less than 4% by weight of fired clay, more preferably less than 2% by weight of fired clay, and Even more preferably, the masonry unit comprises less than 1% by weight of fired clay (ie from 0% to ⁇ 1%).
  • the masonry unit according to the invention has a compressive strength value on cylinders at 7 days, as measured by standard NF EN 771-3, of at least 4 MPa.
  • the masonry element according to the invention has a resistance value compression resistance value from sclerometric index measurements, such as according to standard NF EN 13791 / CN, of at least 10 MPa, preferably 12, even more preferably 15 MPa.
  • the masonry unit according to the invention in particular the compressed concrete block, has a basis weight less than or equal to 600 kg/m 2 .
  • Such a surface mass in combination with the presence of raw clay, makes it possible to reduce the carbon footprint of a construction based on a masonry element according to the invention.
  • the surface mass of the masonry element according to the invention, in particular the compressed concrete block is less than or equal to 400 kg/m 2 , more preferably less than or equal to 300 kg /m 2 , more preferably less than or equal to 200 kg/m 2 .
  • the surface mass of the masonry element according to the invention, in particular the compressed concrete block is greater than or equal to 20 kg/m 2 .
  • the mass per unit area of the masonry unit according to the invention may be between 10 kg/m 2 and 600 kg/m 2 , preferably between 20 kg/m 2 and 500 kg/m 2 , and even more preferably 30 kg/m 2 and 400 kg/m 2 .
  • the concrete constituting a compressed concrete block according to the invention may have a reduced density compared to other compressed concrete blocks.
  • the concrete which constitutes the compressed concrete block according to the invention may have a density less than or equal to 2000 kg/m 3 , preferably less than or equal to 1900 kg/m 3 , more preferably less than or equal to 1800 kg/ m3 .
  • the masonry unit according to the invention may have one or more cavities.
  • the surface mass of a masonry element according to the present invention may be reached by the presence of very low density aggregate or by the presence of one or more cavities. These presences of very low density aggregate or of one or more cavities require good compaction properties made possible by the present invention.
  • the cavity or cavities have a total volume of at least 30% of the total volume of the masonry unit as defined by the planes forming the periphery of the masonry unit. More preferably, the cavity or cavities have a total volume of at least 45% of the total volume of the masonry unit and even more preferably of at least 60% of the total volume.
  • the cavity or cavities may be open cavities or closed cavities.
  • the cavities will have a single opening.
  • the masonry unit will comprise several open cavities, said open cavities preferably having a single opening.
  • the masonry unit will have several closed cavities.
  • the masonry unit according to the present invention comprises a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides and aggregates.
  • the masonry unit according to the present invention was formed from a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides and aggregates.
  • a masonry unit according to the present invention will logically comprise a raw clay matrix, metal oxides and aggregates.
  • the raw clay matrix may for example comprise at least one mineral species selected from: Illite, Kaolinite, Smectite, Bentonite, Vermiculite, Chlorite, Muscovite, Halloysite, Sepiolite, and Attapulgite.
  • the smectite family includes montmorillonites and bentonite.
  • the raw clay matrix comprises at least two types of clay selected from: Illite, Kaolinite, Smectite, Bentonite, Vermiculite, Chlorite, Muscovite, Halloysite, Sepiolite, and Attapulgite.
  • the clay matrix raw contains at least one mineral species selected from: Kaolinite, Illite, Smectite, Bentonite, Chlorite and Vermiculite.
  • Table 1 below presents the chemical characteristics of these mineral species.
  • a construction binder and then a masonry element according to the invention will comprise at least two different types of clay and will comprise smectite, kaolinite, and/or the illite.
  • the type of clay can be determined by methods known to those skilled in the art. In particular, it will be possible to use X-ray diffractometry. For example, the following conditions may be used:
  • Diffractometer for example a BRUKER D8 ADVANCE (Bragg-Brentano Geometry); for example with the following settings: Copper tube (l Ka1 « 1.54 ⁇ ) Generator power: 40 kV, 40 mA; Primary optics: fixed slit 0.16°; Soller's cleft 2.5°; Secondary optics: Soller slit 2.5°; LynXeye XE-T Detector
  • a masonry unit according to the invention in particular the compressed concrete block according to the invention, comprises at least 1% by weight of raw clay matrix, preferably at least 2% by weight of matrix raw clay matrix, more preferably at least 3% by weight of raw clay matrix and even more preferably at least 4% by weight of raw clay matrix, for example, at least 5% by weight of raw clay matrix or at least 10% by weight of raw clay matrix.
  • the inventors have in particular succeeded in producing compressed concrete blocks having an improved visual appearance compared to conventional compressed concrete blocks thanks to the addition of a raw clay matrix.
  • a binder used to form a masonry unit according to the invention may comprise at least 5% by weight of raw clay matrix, preferably at least 10% by weight of raw clay matrix, more preferably at least 15% by weight of raw clay matrix and even more preferably at least 20% by weight of raw clay matrix, for example, at least 25% by weight of raw clay matrix or at least 30% by weight of raw clay matrix.
  • a masonry unit according to the invention in particular the compressed concrete block according to the invention, comprises at most 90% by weight of raw clay matrix, more preferably at most 80 % by weight of raw clay matrix, more preferably at most 70% by weight of raw clay matrix, more preferably at most 60% by weight of raw clay matrix.
  • Such quantities of raw clay matrix can be achieved in particular when the raw clay matrix corresponds to an excavated clay soil.
  • a binder used to form a masonry unit according to the invention, in particular the compressed concrete block according to the invention may comprise at most 60% by weight of raw clay matrix, preferably at most 55% by weight of raw clay matrix, more preferably at most 50% by weight of raw clay matrix and even more preferably at most 45% by weight of raw clay matrix.
  • a masonry unit according to the invention in particular the compressed concrete block according to the invention, may comprise between 1 and 90% by weight of raw clay matrix, for example between 3 and 90% by weight of raw clay matrix, preferably between 3 and 50% by weight or between 3 and 40% by weight of raw clay matrix, more preferably between 4 and 35% by weight of raw clay matrix.
  • the raw clay matrix of a masonry unit according to the invention comprises at least 20% by weight of smectite, illite and/or kaolinite, for example at least 30% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite, preferably at least 40% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite, more preferably at least 50% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite and even more preferably at least 60% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite.
  • the percentage by weight corresponding to the cumulative percentage of smectite, Illite and Kaolinite.
  • a clay matrix according to the invention may comprise between 20 and 80% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite, preferably between 30 and 70% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite or between 40 and 60% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite, more preferably between 40 and 60% by weight of smectite, Illite and/or Kaolinite.
  • the smectite may be Montmorillonite.
  • the raw clay matrix of a construction binder according to the invention comprises at least one raw clay from the smectite family and at least one other raw clay selected from Kaolinite, Illite, Chlorite and Vermiculite. Even more preferably, the raw clay matrix of a construction binder according to the invention comprises smectite and at least one other raw clay selected from Kaolinite, Illite, Bentonite, Montmorillonite, Chlorite and Vermiculite.
  • the raw clayey matrix may preferably correspond at least in part to an excavated clayey earth, preferably an uncalcined excavated clayey earth, such as a raw excavated clayey earth.
  • the clay matrix may comprise particles of size greater than 2 ⁇ m, preferably greater than 20 ⁇ m, preferably greater than 50 ⁇ m and for example greater than 75 ⁇ m as determined according to standard ASTM D422- 63.
  • the clay matrix does not contain any aggregate of a size greater than 2 cm as determined according to standard NF EN 933-1.
  • the excavated clay soil may advantageously have been pretreated, said pretreatment being selected from: grinding, sorting, sieving and/or drying of the excavated clay soil.
  • the pre-processing can for example comprise a fractionation.
  • the clay matrix may comprise at least 2% by weight of silt particles, preferably at least 4% by weight, more preferably at least 6% by weight.
  • the silt particles are in particular particles having a diameter of between 2 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • part of the raw clay matrix can correspond to crushed raw clay.
  • part of the raw clay matrix may have a D50 of less than or equal to 500 ⁇ , preferably less than or equal to 250 ⁇ , more preferably less than or equal to 100 ⁇ or even more preferably less than or equal to at 50 p.m.
  • At least a portion of the raw clay matrix may have a D50 greater than or equal to 0.1 ⁇ m, preferably greater than or equal to 1 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 10 ⁇ m or more preferably. even more preferably greater than or equal to 20 ⁇ m, more preferably greater than 40 ⁇ m. This makes it possible to limit the constraints on industrial production tools dedicated to grinding.
  • At least part of the raw clay matrix may have a D50 of between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m, preferably between 15 ⁇ m and 200 ⁇ m, more preferably between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m. or even more preferably between 20 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • a clay ground in such a way as to reach such diameters can make it possible to improve the compaction of the compressed concrete blocks according to the invention.
  • a compressed concrete block according to the invention can advantageously comprise a raw clay matrix which is composed of raw clay coming from ground excavated earth, for example with a D50 greater than 500 ⁇ m (it is not necessary to finely grind it) on the one hand and a finely ground raw clay (cf. D50 presented above).
  • the raw clay matrix comprises kaolinite and/or illite. It is when the raw clay matrix includes these clays (one or more) that the best results in terms of speed of setting and mechanical resistance at 20 hours are obtained.
  • a raw clay matrix according to the present invention may comprise at least 25% kaolinite and/or illite. Nevertheless, raw clay matrices comprising a majority of kaolinite and/or illite will be preferred in the context of the present invention. This may for example correspond to a clay matrix comprising more than 25% kaolinite and more than 25% illite, or even a clay matrix comprising more than 40% kaolinite and more than 10% illite. Thus, a raw clay matrix according to the present invention will preferably comprise at least 50% by dry weight of kaolinite and/or illite, more preferably at least 70% by dry weight of kaolinite and/or illite.
  • a clay matrix according to the invention may comprise between 20 and 80% by weight of kaolinite and/or illite, preferably between 30 and 70% by weight of kaolinite and/or illite or between 40 and 60% by weight of kaolinite and/or illite, more preferably between 40 and 60% by weight of kaolinite and/or illite.
  • the raw clay matrix comprises smectite, preferably Montmorillonite.
  • the smectite family includes montmorillonites and bentonite.
  • the clay matrix comprises at least 10% by weight of smectite, preferably montmorillonite, more preferably at least 20% by weight.
  • the raw clay matrix comprises at least one raw clay from the smectite family and in particular when the at least one raw clay from the smectite family represents more than 20% by weight of the raw clay matrix, preferably at least 30% by weight of the raw clay matrix, then the compressed concrete block formed combines mechanical properties and water buffering capacity. This is particularly the case when the aggregates contain vegetable aggregates.
  • composition of calcined metal oxides according to the invention makes it possible to reinforce the bonds between the sheets of clay so as to provide its mechanical properties to the compressed concrete block.
  • a composition of calcined metal oxides advantageously comprises metal oxides selected from: iron oxides such as FeO, Fe 3 Ü 4 , Fe2Ü3, alumina Al 2 O 3 , manganese (II) oxide MnO , titanium (IV) oxide T1O 2 , magnesium oxide MgO and mixtures thereof.
  • a calcined metal oxide composition can also include aluminosilicates.
  • the calcined metal oxide composition is, for example, selected from blast furnace slags, pozzolans such as volcanic ash, fly ash, silica fume or metakaolin, ash from plant materials such as rice ash, bauxite residues or combinations thereof.
  • the composition of silicate and metal oxides is for example selected from blast furnace slags, pozzolans such as volcanic ash, fly ash, silica fume, ash from vegetable matter such as ash from rice, bauxite residues or combinations thereof.
  • the metal oxides are transition metal oxides.
  • the metal oxides can preferably come from a composition of blast furnace slags, for example formed during the production of cast iron from iron ore.
  • the masonry unit comprises at least 1% by dry weight of metal oxides, more preferably at least 2% by weight, even more preferably at least 3% by weight.
  • a masonry unit according to the invention may comprise at least 2% by dry weight of a composition of blast furnace slags.
  • a masonry unit according to the invention will also comprise at least 3% by weight of at least one metal oxide corresponding to the oxide of a metal having at least two valence electrons.
  • the at least 3% by weight can be formed from several different metal oxides. These metal oxides may come from several sources.
  • the metal oxides formed with a metal having at least two valence electrons will be contained in the activation composition and/or in the calcined metal oxide composition.
  • the masonry unit according to the invention comprises at least 3% by weight of at least one metal oxide corresponding to the oxide of a metal having at least two valence electrons, more preferably at least 4% by weight.
  • a binder for a masonry unit according to the invention preferably comprises at least 5% by dry weight of metal oxides, more preferably at least 10% by dry weight of metal oxides and even more preferably at least 15% by dry weight of metal oxides.
  • a binder for a masonry unit according to the invention preferably comprises at most 70% by dry weight of metal oxides, more preferably at most 60% by dry weight of metal oxides and even more preferably at most 50% by dry weight of metal oxides .
  • a binder for a masonry unit according to the present invention may comprise less than 30% by dry weight of metal oxides, preferably less than 20%, more preferably less than 10%.
  • the inventors have identified that certain ratio values between the mass quantity of calcined metal oxide composition and the mass quantity of raw clay matrix made it possible to improve the performance of a compressed concrete block thus formed.
  • the calcined metal oxide composition and the raw clay matrix are mixed to form a binder for masonry unit concrete such that a mass ratio of the calcined metal oxide composition to the raw clay matrix is between 0.2 and 3, preferably 0.4 and 2.5, more preferably 0.5 and 2.
  • the calcined metal oxide composition and the raw clay matrix are mixed to form a binder for masonry unit concrete so that a mass ratio of metal oxides to the clay content is between 0.2 and 3, preferably 0.4 and 2.5; more preferably 0.5 and 2; and even more preferably 0.66 and 2.
  • the composition of calcined metal oxides represents from 20% to 70% by dry weight of the binder constituting the concrete of the masonry unit.
  • the composition of calcined metal oxides represents from 30% to 45% by dry weight of the binder constituting the concrete of the masonry unit. More preferably, the composition of calcined metal oxides represents from 55% to 70% by dry weight of the binder constituting the concrete of the masonry unit.
  • a masonry unit according to the invention in particular the compressed concrete block according to the invention, comprises at least 1% by weight of a composition of calcined metal oxides, preferably at least 2 % by weight of a calcined metal oxide composition, more preferably at least 3% by weight of a calcined metal oxide composition and even more preferably at least 4% by weight of a calcined metal oxides.
  • Alkaline activating composition [0107]
  • the activating composition in combination with the composition of calcined metal oxides, preferably reinforced by the deflocculating agent, will allow the constitution of a network between the layers of clay which will bring its mechanical properties compressed concrete block according to the invention.
  • the masonry element, and preferably the compressed concrete block comprises an alkaline activating composition.
  • the concrete of the compressed concrete block according to the invention was formed from a binder incorporating an alkaline activating composition.
  • the activating composition is an alkaline activating composition. It then preferably comprises comprises at least one base, such as a weak base or a strong base.
  • the alkaline activating composition may preferably comprise one or more compounds having a pKa greater than or equal to 8, more preferably greater than or equal to 10, more preferably greater than or equal to 12, even more preferably greater than or equal to equal to 14.
  • the activating composition may comprise sulphates, hydroxides, carbonates, silicates, lactates, organophosphates, lime or combinations thereof.
  • the activation composition comprises hydroxides and silicates.
  • the activating composition may comprise a mixture of sodium hydroxide and sodium silicate.
  • the activating composition includes silicates, the percentage of silicate in the mixture for masonry unit coming from the activating composition and the percentage of silicate in the mixture for masonry unit coming from the calcined metal oxide composition are accounted for separately.
  • the activating composition may comprise a mixture of sodium sulphate and sodium chloride.
  • the activation composition comprises silicates and carbonates.
  • the activating composition may comprise a mixture of sodium or potassium silicate and sodium or potassium carbonate.
  • the alkaline activating composition comprises hydroxides.
  • the activation composition comprises an oxide of a metal having at least two valence electrons.
  • the activating composition may comprise at least 40% by weight of at least one metal oxide corresponding to the oxide of a metal having at least two valence electrons.
  • the at least 40% by weight may correspond to several different metal oxides.
  • the activation composition preferably when the latter is an alkaline activation composition, may comprise a single oxide of a metal having at least two valence electrons or more than 50% by weight of this metal oxide.
  • the activation composition comprises at least 50% by weight of at least one metal oxide corresponding to the oxide of a metal, or of an alkaline earth, having at least two valence electrons, more preferably at least 60% by weight; even more preferably at least 80% by weight.
  • the activating composition may comprise an organophosphorus compound such as sodium tripolyphosphate.
  • the organophosphorus compound represents at least 2% by weight of the construction binder.
  • the activation composition comprises a lactate such as sodium, potassium and/or lithium lactate.
  • the activating composition can be a liquid composition.
  • the activating composition can be an aqueous composition.
  • its use can be combined with the addition of water when forming a mixture for a masonry unit.
  • the activating composition is in solid form, for example in powder form.
  • the indicated percentage of alkaline activating composition corresponds to the dry weight of the composition.
  • the activating composition is for example present at a content of at least 0.1% by dry weight of the masonry element, preferably at least 0.2% by dry weight of the element. of masonry.
  • the binder used to form the concrete of the masonry unit comprises from 0.2% to 50% by dry weight of an activating composition. More preferably, it comprises from 2% to 40% by dry weight of an activating composition. Even more preferably, it comprises from 10% to 25% of an activating composition.
  • the binder for masonry unit may comprise from 20% to 40% by weight of an alkaline activating composition. It is particularly the case when the alkaline activating composition comprises hydroxides and silicates.
  • the compressed concrete block based on construction binder may comprise from 2% to 10% by dry weight of an activating composition. This is particularly the case when the alkaline activating composition comprises carbonates.
  • the binder for the masonry element, or the binder for the compressed concrete block, when its preparation has integrated the addition of an alkaline activating composition will preferably comprise at least 0.1% by weight of sodium or potassium, more preferably at least 0.2% by weight sodium or potassium.
  • the present invention does not require the mandatory presence of deflocculant to allow the manufacture of compressed concrete blocks that meet market expectations.
  • the presence of one or more deflocculants can improve the manufacturing performance of compressed concrete blocks according to the invention.
  • the masonry element, and preferably the compressed concrete block comprises a deflocculant, advantageously an organic deflocculant.
  • the deflocculating agent is in particular a nonionic surfactant such as a polyoxyethylene ether.
  • a nonionic surfactant such as a polyoxyethylene ether.
  • the polyoxyethylene ether can for example be selected from: a poly(oxyethylene) lauryl ether.
  • the deflocculating agent can also be an anionic agent such as an anionic surfactant.
  • the anionic agent can be selected from: alkylaryl sulphonates, aminoalcohols, fatty acids, humates (e.g. sodium humates), carboxylic acids, lignosulphonates (e.g. sodium lignosulphonates), polyacrylates, carboxymethylcelluloses and mixtures thereof.
  • the deflocculating agent can also be a polyacrylate. It can then be selected, for example, from sodium polyacrylate and ammonium polyacrylate.
  • the deflocculating agent can also be an amine selected, for example, from: 2-amino-2-methyl-1-propanol; mono-, di- or triethanolamine; them isopropanolamines (1-amino-2-propanol, diisopropanolamine and triisopropanolamine) and N-alkylated ethanolamines.
  • the deflocculating agent can be a mixture of compounds, such as a mixture comprising at least two compounds selected from: nonionic surfactant, anionic agent, polyacrylate, amine and organophosphorus compound.
  • the deflocculating agent is preferably an organic deflocculating agent.
  • an organic deflocculating agent comprises at least one carbon atom and preferably at least one carbon-oxygen bond.
  • the organic deflocculating agent is selected from: a lignosulphonate (e.g. sodium lignosulphonate), a polyacrylate, a humate, a polycarboxylate such as an ether polycarboxylate, and mixtures thereof. More preferably, the deflocculating agent comprises a humate, a lignosulphonate and/or a polyacrylate.
  • the deflocculating agent is preferably used in the form of a salt.
  • the invention cannot be limited to the deflocculating agents mentioned above or their salts.
  • the invention cannot be limited to the organic deflocculating agents mentioned above. Any type of organic deflocculating agent known to those skilled in the art can be used instead of said deflocculating agents mentioned above.
  • the deflocculating agent can for example represent from 0% to 5% by dry weight of the binder for the concrete of a masonry unit. Indeed, in the context of a process according to the invention, there may be an absence of deflocculating agent.
  • the deflocculating agent represents from 0.1% to 3% by dry weight of the construction binder. Even more preferably, the deflocculating agent represents from 0.2% to 1% by dry weight of the binder for masonry unit concrete.
  • the deflocculating agent represents at least 0.1% by dry weight of the raw clay matrix, preferably at least 0.2% by dry weight of the raw clay matrix, more preferably at least 0 3% by dry weight of the raw clay matrix, even more preferably at least 0.4% by dry weight of the raw clay matrix, and for example at least 0.5% by dry weight of the raw clay matrix.
  • the deflocculating agent represents at least 0.02% by dry weight, preferably at least 0.05% by dry weight, more preferably at least 0.07% in dry weight.
  • the masonry unit, and preferably the compressed concrete block may include other additives such as glycerin, accelerating agents, air-entraining agents, foaming agents, wetting agents, or even shrinkage control agents.
  • the compressed concrete block according to the invention comprises aggregates.
  • the aggregates may correspond to natural aggregates, artificial aggregates or even recycled aggregates.
  • the aggregates may also comprise mineral aggregates, that is to say mainly consisting of mineral matter and/or vegetable aggregates, that is to say mainly consisting of matter of vegetable origin.
  • the aggregates may also include marine aggregates, i.e. mainly made up of organic or inorganic matter from the seabed such as siliceous aggregates and calcareous substances (e.g. ma ⁇ rl and shell sand).
  • the mineral aggregates may for example correspond to sand, gravel, gravel, fillers (or fine materials), powders, fossilized waste and their combination.
  • the compressed concrete block according to the invention when it comprises mineral aggregates, it preferably comprises at least 50% by weight of mineral aggregates, preferably at least 60% by weight of mineral aggregates, more preferably at least 70% by weight of mineral aggregates, and even more preferably at least 80% by weight of mineral aggregates.
  • the compressed concrete block according to the invention will preferably comprise at most 95% by weight of mineral aggregates, more preferably at most 90% by weight of mineral aggregates.
  • the compressed concrete block according to the invention may preferably comprise between 50% and 95% by weight of mineral aggregates and more preferably between 60% and 90% by weight of mineral aggregates.
  • the plant aggregates may, for example, correspond to wood (chips or fibers), hemp, straw, hemp hemp, miscanthus, sunflower, cattail, corn, flax, bales of rice, wheat husks, rapeseed, seaweed, bamboo, cellulose wadding, fiber cloth and their combination.
  • the compressed concrete block according to the invention when it comprises vegetable aggregates, it preferably comprises at least 10% by weight of aggregates plants, preferably at least 15% by weight of plant aggregates, more preferably at least 20% by weight of plant aggregates, and even more preferably at least 25% by weight of plant aggregates.
  • the compressed concrete block according to the invention will preferably comprise at most 60% by weight of vegetable aggregates, and more preferably at most 50% by weight of vegetable aggregates.
  • the compressed concrete block according to the invention may preferably comprise between 10% and 50% by weight of vegetable aggregates and more preferably between 15% and 35% by weight of vegetable aggregates.
  • plant aggregates in the compressed concrete block according to the invention they may be combined with mineral aggregates such as sand. This can improve the mechanical performance.
  • the compressed concrete blocks may have a water buffer value, measured no earlier than 10 days after manufacture, of at least 0.75; preferably by at least 1. So, such compressed concrete blocks make it possible to combine mechanical properties, compactability, low carbon footprint and water buffering capacity improving the summer comfort of homes. In addition, these materials have a remarkable aesthetic (see figures 2 and 3)
  • the invention relates to a method for preparing masonry elements, in particular a method for preparing blocks of compressed concrete having a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 .
  • a method for preparing masonry elements according to the invention can be implemented with devices or systems usually used for preparing compressed concrete blocks.
  • a method 100 of preparation will comprise the following steps: mixing 110 a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides and aggregates and water; placing the mixture obtained 120 in moulds; applying 140 pressure to a surface of the molded mixture, preferably the top surface; remove 160 the pressed blocks from the moulds.
  • the preparation process may include steps of vibration 130 of the molds to place the mixture in the mold and of vibration again 150 of the molds before removing the pressed blocks; and curing 170 concrete blocks compressed preferably obtained in a curing chamber.
  • a preparation process 100 comprises a step 110 of mixing a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides, aggregates and water.
  • the mixing step can be carried out in several sub-steps.
  • the preparation process 100 may include a premix of a raw clay matrix and a calcined metal oxide composition.
  • the method according to the invention may advantageously comprise the addition of an activating composition, preferably an alkaline activating composition. This premix can be hydrated so as to form a construction binder.
  • the method according to the invention may comprise a mixture of a composition of calcined metal oxides and of a raw clay matrix so that a mass ratio of the composition of calcined metal oxides to the raw clay matrix is between 0.2 and 5, preferably 0.4 and 2.5 or 0.7 and 4, more preferably 0.8 and 3 or between 0.5 and 2.
  • the process may include the addition of aggregates and possibly water.
  • the mixture to be placed in the molds is weakly hydrated with a water to dry matter mass ratio of the composition preferably adjusted to a value between 0.3 and 0 .6 and more preferably between 0.3 and 0.45.
  • a preparation method 100 according to the invention comprises a step aimed at placing 120 the mixture obtained in moulds.
  • the molds will give shape to the compressed concrete block and form its cavities if necessary.
  • the step aimed at placing the mixture obtained in the molds may be preceded by a step of extruding the mixture.
  • a preparation method 100 according to the invention may at this time include a step aimed at vibrating 130 the molds so as to distribute the mixture in the molds.
  • the step of vibration can be performed with the parameters usually used in the field, in particular, the vibration frequency can vary depending on the targeted properties.
  • a method of preparation 100 according to the invention comprises a step aimed at applying 140 pressure to the molded mixture, for example on a surface of the molded mixture, preferably on the upper surface.
  • the pressure may be exerted via conventional means of forming compressed concrete blocks.
  • the fact of applying pressure to a surface does not exclude the possibility of applying pressure to several surfaces. Thus, these can for example apply the pressure on several surfaces of the molded mixture.
  • the pressure exerted may typically correspond to a pressure at least equal to 50 kg/m 2 for at least 15 seconds.
  • Compression can be carried out, for example, using a fixed concrete press.
  • the press can be associated with a concrete plant equipped with probes for controlling the hydrometry of the materials in order to have a good control of the concrete consistencies.
  • the production capacities may vary depending on the products, however the process according to the invention is advantageously configured so as to manufacture at least 15,000 blocks of compressed concrete over 12 hours.
  • a manual or laying press may be used. It can for example be associated with a concrete production unit in line with the needs and capable of producing “controlled” concrete.
  • a preparation process 100 may include a step aimed at making the molds vibrate again 150 before removing the compressed concrete blocks from the moulds. This step facilitates the removal of the moulds.
  • the vibration step can be performed with the parameters usually used in the field.
  • the method also includes a step aimed at removing 160 the compressed concrete blocks from the moulds.
  • This step is preferably carried out immediately after having compressed the mixture or immediately after having vibrated the mold again.
  • the step aimed at removing the compressed concrete blocks can be carried out less than 5 minutes, preferably less than 2 minutes, more preferably less than 1 minute, even more preferably less than 30 seconds after the step aiming to place 120 the mixture in the moulds.
  • the building blocks advantageously have a surface mass less than or equal to 600 kg/m 2 .
  • the method may then include a curing step 170 aimed at maturing the compressed concrete blocks obtained and possibly placing them in a curing chamber.
  • Such a step allows time for the compressed concrete blocks to mature and allow an improvement in the mechanical, physicochemical and hygrometric properties of the blocks.
  • this step also called the curing step, can allow an increase in the compressive strength of the blocks obtained.
  • this curing stage can be less than 28 days, preferably less than 15 days, more preferably less than 10 days, even more preferably less than or equal to 7 days.
  • the concrete blocks compressed according to the present invention have the advantage of reaching a plateau more quickly for their value of mechanical resistance in compression.
  • the compressed concrete blocks according to the present invention in addition to a lower carbon footprint, have advantageous characteristics for the industrialization of their production and the reduction of the operational costs of preparation.
  • the curing step may include a heat treatment carried out at a temperature above 25°C, more preferably above 30°C.
  • the heat treatment which can be carried out within the framework of the curing step, is carried out at a temperature lower than 100°C, preferably lower than or equal to 80°C.
  • the heat treatment is carried out at a temperature between 20°C and 90°C, preferably the heat treatment step is carried out at a temperature between 25°C and 80°C; even more preferably between 25°C and 65°C.
  • the heat treatment can be carried out over the entire curing stage but also over a shorter period.
  • the heat treatment is carried out over a period of less than 20 hours, more preferably less than 15 hours, and even more preferably less than 10 hours.
  • the heat used for the curing step comes from the recovery of waste heat from other surrounding processes.
  • the curing step may be carried out in water or even include storage in a humid environment (e.g. humidity greater than 80%; preferably greater than 85% relative humidity) or even include a or more stages of wetting the compressed concrete blocks.
  • a humid environment e.g. humidity greater than 80%; preferably greater than 85% relative humidity
  • Preparation of a mixture for a constructive element In all the examples presented below, the formulations according to the invention are prepared according to an identical protocol, namely that a dry premix is carried out between a raw clay matrix, a composition of calcined metal oxides, and aggregates in predetermined quantities, then, after a first mixing, water is added.
  • the water to dry matter mass ratio of the composition is adjusted to a value of between 0.04 and 0.07.
  • the binder for masonry unit concrete comprises 35% by weight of raw clay matrix, 65% by weight of calcined metal oxide composition; and the dry mix for masonry unit concrete comprises 90% by weight of aggregates and 10% by weight of binder. This mixture being supplemented with water for a mass ratio of water to dry matter of the binder adjusted to a value of 0.06.
  • the mixture for constructive element thus formed is then placed in a mould, compressed, unmolded and then left to mature at room temperature, that is to say about 20 degrees Celsius for seven days.
  • the mixture can be placed in a mould, compressed, unmolded and then left to mature.
  • the mechanical strength of a masonry unit means its resistance to compression, such compression being measured according to standard NF EN 771-3+A1/CN and is expressed in Mega Pascal (MPa).
  • Table 2 below presents, for different types of compressed concrete block, the properties obtained.
  • Table 2 above illustrates that the compressed block according to the invention, while it does not contain Portland cement or clinker, makes it possible to achieve performance equivalent to products comprising clinker and having a carbon footprint high.
  • Table 3 above illustrates the properties of 4 concrete blocks compressed according to the present invention as a function of the dry weight content of some of its constituents.
  • the compressed block according to the invention while it does not comprise Portland cement or clinker, makes it possible to achieve performance equivalent to products comprising clinker and having a high carbon footprint.
  • the presence of deflocculant can make it possible to reduce the friability of a compressed concrete block obtained according to the present invention.
  • Table 4 above illustrates the properties of 4 concrete blocks compressed according to the present invention.
  • the compressed blocks MTU-M1 and MTU-M2 which are made with a ground clay matrix have a much higher mechanical resistance to compression than the compressed blocks MTU-M3 and MTU-M4 which are made with an unground clay matrix presenting a D50 greater than 2 mm.
  • the use of a crushed clay with a D50 of less than 500 pm can reduce the number of non-conformities of the blocks produced and homogenize intra and inter batch performance.
  • the presence of a deflocculating agent makes it possible to reduce the friability of the compressed block when a ground clay matrix is used, whereas it has no significant effect when the clay matrix used is not crushed.
  • the invention may be subject to numerous variants and applications other than those described above.
  • the various structural and functional characteristics of each of the implementations described above should not be considered as combined and/or closely and/or inextricably linked to each other, but on the contrary as simple juxtapositions.
  • the structural and/or functional characteristics of the different embodiments described above may be the subject, in whole or in part, of any different juxtaposition or any different combination.

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Abstract

L'invention concerne un bloc de béton compressé comportant une matrice argileuse crue, une composition d'oxydes métalliques calcinée et des granulats, ledit bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2 L'invention propose en outre un procédé de préparation (100) d'un bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - Mélanger (110) une matrice argileuse crue, une composition d'oxydes métalliques calcinée, des granulats et de l'eau; - Placer (120) le mélange obtenu dans des moules; - Appliquer (140) une pression sur une surface du mélange moulé, de préférence la surface supérieure; - Retirer (160) les blocs de béton compressés des moules, de façon à obtenir un bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2.

Description

Description
TITRE : BLOC DE BETON COMPRESSE A FAIBLE MASSE SURFACIQUE COMPORTANT UNE MATRICE ARGILEUSE CRUE ET METHODES ASSOCIEES
Domaine technique
[0001] L’invention concerne le domaine de la construction et plus particulièrement celui des éléments de maçonnerie pouvant être utilisés en construction. En particulier, elle concerne un bloc de béton compressé comportant une matrice argileuse crue. En outre, l’invention concerne un procédé de préparation et d’utilisation du bloc de béton compressé.
Technique antérieure
[0002] Ci-après, nous décrivons l’art antérieur connu à partir duquel l’invention a été développée.
[0003] Le ciment est la deuxième ressource la plus consommée au monde, avec plus de 4 milliards de tonnes produites chaque année dans le monde. Cette consommation est en constante augmentation, portée par la demande croissante de logements et d'infrastructures. Le ciment est notamment utilisé pour la fabrication d’éléments de maçonnerie tels que des blocs de béton manufacturés (abrégé « BBM » ou « bloc de béton »). On comptabilise plus de 150 références de blocs de béton différents, en forme comme en composition. En particulier, la maîtrise d'œuvre concevant les bâtiments prescrit des agglomérés de ciment tels que des blocs de béton manufacturés creux (abrégé « agglo » dans le langage courant ; aussi appelés parpaing). Il y a un intérêt particulier pour les blocs de béton manufacturés présentant une masse surfacique faible (e.g. inférieure à 600 kg/m2) tels que les blocs de béton manufacturés creux en remplacement de murs banchés car ils utilisent moins de matière pour une même surface de mur porteur. Ainsi, ils permettent une réduction significative de l’empreinte carbone CO2. En outre, les blocs de béton manufacturés sont parmi les éléments de maçonnerie, celui qui a le meilleur rapport qualité/prix.
[0004] Suivant les habitudes et spécificités régionales, les blocs les plus courants sont en béton de ciment ou en terre cuite. Majoritairement inerte, le bloc de béton de ciment est généralement composé de 87 % de granulats (pierres, graviers, sable) issus de carrières locales, de 7 % de ciment (calcaire et argile cuite) et de 6 % d'eau. Ils sont de poids moyen usuel entre 10 et 25 kg (ceux en ciment sont plus lourds que ceux en terre cuite mais les blocs de béton de ciment sont souvent creux). En outre, les blocs de béton comportent du ciment Portland ou des clinkers qui sont responsables d’émissions de CO2 dans l’environnement. Lorsqu’ils comportent de l’argile, celle-ci est cuite (type métakaolin), ce qui entraîne là encore des dégagements de CO2 liés aux dépenses énergétiques nécessaires à cette cuisson.
[0005] Le ciment, généralement un ciment Portland, est un liant hydraulique qui, mélangé à de l’eau, durcit et prend en masse. Après durcissement, le ciment conserve sa résistance ainsi que sa stabilité et cela même exposé à l’eau. Il existe une grande variété de ciments utilisés par le monde. Néanmoins, tous les ciments conventionnels comportent un clinker à un pourcentage variant de 5 % pour certains ciments de hauts fourneaux à un minimum de 95 % pour le ciment Portland qui est le ciment aujourd’hui le plus utilisé par le monde. Le clinker résulte de la cuisson d'un mélange composé d'environ 80 % de calcaire et de 20 % d'aluminosilicates (tels que des argiles). Cette cuisson, la clinkérisation, se fait généralement à une température de plus de 1200°C, un tel processus de préparation de ciments implique donc une forte consommation énergétique. De plus, la conversion chimique du calcaire en chaux libère également du dioxyde de carbone. En conséquence, l’industrie du ciment génère environ 8% des émissions mondiales de CO2.
[0006] Face à ce défi, l’industrie et les chercheurs étudient les possibilités de réduire les émissions de dioxyde de carbone générées par l’industrie du ciment et en particulier par l’industrie des blocs de béton à faible masse surfacique. En effet, porté par leur facilité d’utilisation, il est anticipé une croissance de plus de 5 % par an jusqu’à 2027 de la demande mondiale en blocs de béton manufacturés, pour atteindre un marché de plus de 2 milliards d’euros en 2027.
[0007] Il a été récemment proposé, dans le domaine des bétons autoplaçants, de remplacer le ciment Portland par du métakaolin (Saand et al., 2019. Effect of métakaolin developed from Local Soorh on Fresh Properties and Compressive Strength of Self- Compacted Concrète. Engineering, Technology & Applied Science Research. Vol. 9, No.
6, 2019, 4901-4904; Saand et al., 2021. Effect of métakaolin developed from natural material Soorh on fresh and hardened properties of self-compacting concrète. Innovative Infrastructure Solutions volume 6, Article number: 166). Toutefois, dans ces études, il apparaît que le métakaolin (i.e. argile cuite), n’est pas en mesure de remplacer complètement le ciment Portland. Encore dans le domaine des bétons autoplaçants, il a été proposé de remplacer le béton à base de ciment Portland par des bétons à base de déchets métallurgiques activés (Rosales et al., 2021 ; Alkali-Activated Stainless Steel Slag as a Cementitious Material in the Manufacture of Self-Compacting Concrète. Materials 2021, 14, 3945.). Ici aussi, dans le cadre de cette étude récente, le ciment Portland n’a été remplacé qu’en partie. En outre, les bétons autoplaçants ont généralement un comportement différent des bétons utilisés pour la fabrication des blocs de bétons manufacturés et en particulier des blocs de bétons manufacturés à faible masse surfacique. Il a également été proposé de combiner de la terre argileuse avec des laitiers de haut fourneaux mais les briques produites nécessitaient des temps de cure très longs (« Engineering properties of unfired clay masonry bricks » J.E. Oti et al. Engineering Geology 107 (2009) 130-139).
[0008] La préparation d’éléments de maçonnerie à faible empreinte carbone s’est longtemps heurtée à l’incompatibilité entre l’absence de ciment Portland et des résistances mécaniques suffisantes pour prétendre à une large utilisation en construction. Par exemple, la demande de brevet EP1997786 porte sur des plaques de parement à base de plâtre contenant une proportion d’argile. Ici l’argile est proposée comme une charge pour la formation de matériaux présentant des résistances mécaniques bien trop faibles pour de nombreuses applications. Pour répondre à ce problème, il a déjà été proposé d’utiliser des agents de défloculation en combinaison avec l’argile crue et un activateur de façon à pouvoir atteindre des valeurs de résistances suffisantes pour prétendre à une large utilisation en construction (WO2020141285 et W02020178538). Toutefois, ces publications ne présentent pas de solution pour la préparation de blocs de béton compressés présentant des masses surfaciques faibles (e.g. inférieure à 600 kg/m2).
[0009] En effet, les blocs de béton manufacturés à masse surfacique faible (e.g. inférieure à 600 kg/m2) sont formés au cours d’un procédé spécifique comportant l’utilisation d’un moule et une étape de compression. Pour améliorer le comportement du mélange pour bloc de béton compressé, en particulier lors de la conception de blocs de béton manufacturés présentant une masse surfacique réduite (e.g. présence de cavités), il est souvent utilisé des superplastifiants issus de l’industrie pétrochimique dont la production doit être prise en compte dans le calcul de l’empreinte carbone (Dawood et al. 2010. Hollow block concrète units production using superplasticizer and pumicite. Australian Journal of Civil Engineering. Volume 6, 2010 - Issue 1). Il a aussi été proposé des composés d’origines naturelles mais ils n’étaient pas en mesure de remplacer complètement le ciment Portland (Samad et al., 2021. Strength properties of green concrète mix with added palm oil fibre and its application as a load-bearing hollow block. IOP Conf. Sériés: Materials Science and Engineering 1144 (2021) 012031). Enfin, il a été proposé d’ajouter des mélanges de cendres volantes en combinaison avec du Ciment Portland et des granulats recyclés (Posi et al. 2016 Preliminary Study of Pressed Lightweight Geopolymer Block Using Fly Ash, Portland Cernent and Recycled Lightweight Concrète. Key Engineering Materials. Vol. 718, pp 184-190). Toutefois, ces matériaux nécessitent également la présence de ciment Portland. C’est par exemple le cas de la demande de brevet W02008/003150 qui concerne le domaine des matériaux de construction isolants. Elle porte sur la préparation d’un matériau de construction bas carbone, non combustible, faible densité, et recyclable comportant du ciment. Le matériau proposé présente des résistances à la compression de 4,75 kg/cm2. Cela étant trop faible pour de nombreuses applications.
[0010] Ainsi, le ciment Portland est un élément qui apparaît incontournable dans la fabrication des blocs de bétons manufacturés présentant une masse surfacique réduite (e.g. inférieure ou égale à 600 kg/m2). Il existe donc un besoin pour des blocs de bétons manufacturés présentant une masse surfacique réduite, une faible empreinte environnementale et des propriétés mécaniques au moins équivalentes voire supérieures aux propriétés mécaniques des blocs de bétons couramment utilisés dans le domaine de la construction (tels que les blocs bétons définis dans les normes NF EN EN 771- 3+A1/CN, NF DTU 20.1, NF DTU 20.13, NF EN 1996-1-1 et NF EN 1996-1-1/NA) d’une part et présentant une bonne compactabilité pour permettre un processus de fabrication industrialisable, d’autre part.
[0011] L’invention vise à pallier ces inconvénients.
[0012] L’invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer un élément de maçonnerie, en particulier un bloc de béton compressé présentant une faible masse surfacique, de bonne propriété de compactabilité et une résistance à la compression compatible avec une utilisation dans le bâtiment.
[0013] L’invention a en outre pour but de proposer un procédé de préparation de tels blocs de béton compressés, ledit procédé présentant des émissions de CO2 réduites par rapport aux procédés de l’art antérieur.
Résumé de l’invention
[0014] L’invention vise à pallier ces inconvénients.
[0015] L’invention vise en particulier un bloc de béton compressé comportant une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée et des granulats, ledit bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2.
[0016] En particulier, l’invention porte sur un bloc de béton compressé susceptible d’être obtenu selon un procédé selon l’invention. De préférence, l’invention porte aussi sur un bloc de béton compressé obtenu selon un procédé selon l’invention. Comme cela sera détaillé, le bloc de béton compressé comporte une matrice argileuse crue, des oxydes métalliques et des granulats. En particulier, le bloc de béton compressé présente une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2 et une épaisseur d’au moins 15 cm.
[0017] La demanderesse a mis au point un procédé de préparation de blocs de béton compressés similaires à des blocs de béton manufacturés, mais produits à partir d’un liant comportant de l’argile crue, de façon à en limiter l’empreinte carbone et présentant des propriétés de compactabilité rendant une industrialisation possible. En combinaison avec une composition d’oxydes métalliques calcinée, cette argile crue vient avantageusement remplacer le clinker, le ciment Portland ou encore l’argile cuite.
[0018] La demanderesse a en particulier développé un mélange spécifique, à savoir la présence combinée d’argile crue avec des oxydes métalliques et un activateur, permettant de fabriquer des blocs de béton compressés présentant de bonnes performances. Les inventeurs ont également développé un procédé de préparation d’un bloc de béton compressé qui permet, même en l’absence de défloculant, d’atteindre des valeurs de résistances mécaniques suffisantes, c’est-à-dire au moins égale à 40 kg / cm2.
[0019] Selon d’autres caractéristiques optionnelles du bloc de béton, ce dernier peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- il présente une masse surfacique inférieure ou égale à 500 kg/m2, de préférence inférieure ou égale à 400 kg/m2, de préférence inférieure ou égale à 300 kg/m2, de préférence inférieure ou égale à 200 kg/m2. De tels blocs sont plus aisés à manipuler en particulier pour construire rapidement des plans de mur, tels que des murs de façades ou des murs porteurs.
- Il comporte moins de 2 % en poids de ciment Portland.
Il comporte moins de 2 % en poids de clinker.
Il présente une densité inférieure ou égale à 2000 kg/m3, de préférence inférieure ou égale à 1900 kg/m3, de façon plus préférée inférieure ou égale à 1800 kg/m3.
- Il comporte moins de 5 % en poids de matrice argileuse cuite.
- Il comporte au moins 2 % en poids de matrice argileuse crue, de préférence au moins 2,5 % en poids, de façon plus préférée au moins 3% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 4% en poids de matrice argileuse crue .
- La matrice argileuse crue comporte au moins une argile sélectionnée parmi : kaolinite, bentonite, Montmorillonite, lllite, Smectite, Chlorite, Muscovite, Hallocyte, Sepiolite, Attapulgite et Vermiculite.
- Au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à une terre excavée.
- Au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 inférieure ou égale à 500 pm, de préférence inférieure ou égale à 250 pm, de façon plus préférée inférieure ou égale à 100 pm ou de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 50 pm. Cette argile crue broyée peut constituer une partie seulement de l’argile crue de la matrice argileuse crue et peut de préférence être combinée avec une autre argile crue présentant une D50 différente. Cela est avantageusement applicable dans le cadre de l’ajout d’une argile crue complémentaire lors de l’utilisation d’une terre excavée.
- Au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 supérieure ou égale à 0,1 pm, de préférence supérieure ou égale à 1 pm, de façon plus préférée supérieure ou égale à 10 pm ou de façon encore plus préférée supérieure ou égale à 20 pm, de manière plus préférée, supérieure à 40 pm.
- Au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 comprise entre 10 pm et 500 pm, de préférence comprise entre 15 pm et 200 pm, de façon plus préférée comprise entre 20 pm et 100 pm ou de façon encore plus préférée comprise entre 20 pm et 50 pm.
- Il comporte au moins 1 % en poids d’oxydes métalliques divalents, de préférence au moins 2% en poids, de façon plus préférée au moins 3% en poids. Cela peut permettre d’obtenir des blocs de béton compressé présentant une meilleure résistance mécanique à la compression. - Il comporte une composition d’activation alcaline. En particulier, il a été formé à partir d’un liant comportant une composition d’activation alcaline.
- le rapport massique d’oxydes métalliques sur la matrice argileuse crue est compris entre 0,4 et 2,5.
- Les granulats comportent des granulats minéraux, les granulats minéraux étant de préférence sélectionnés parmi les fillers, des poudres, du sable, des gravillons, des graviers et leur combinaison. En particulier les granulats sont majoritairement, en poids, des granulats minéraux. Par exemple, les granulats sont composés à plus de 80% en poids de granulats minéraux.
- Il présente une ou plusieurs cavités d’un volume supérieur ou égale à 2 cm3, de préférence d’un volume supérieur ou égale à 4 cm3, de façon plus préférée d’un volume supérieur ou égale à 6 cm3, de façon encore plus préférée d’un volume supérieur ou égale à 8 cm3. Les volumes correspondent aux volumes individuels de chaque cavité.
- Il présente une ou plusieurs cavités, de préférence ladite ou lesdites cavités représentant un volume total d’au moins 30 % du volume total du bloc de béton compressé.
- Il comporte au moins 40 % en poids de granulats, de préférence de granulats minéraux, de préférence au moins 60% en poids, de façon plus préférée au moins 70% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 80% en poids.
- Les granulats comportent un granulat biosourcé, le granulat biosourcé étant de préférence sélectionné parmi le bois de préférence copeaux ou fibres, le chanvre, la paille, la chènevotte de chanvre, le miscanthus, le tournesol, le typha, le maïs, le lin, des balles de riz, balles de blé, du colza, des algues, du bambou, la ouate de cellulose, du tissu défibré et leur combinaison. En particulier les granulats sont majoritairement, en poids, des granulats végétaux. Par exemple, les granulats sont composés à plus de 60% en poids de granulats végétaux.
- Il comporte au moins 10 % en poids de granulats biosourcés, de préférence au moins 15% en poids, de façon plus préférée au moins 20% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 35% en poids.
Il présente une capacité de tampon hydrique (MBV), mesurée au plus tôt à 10 jours après fabrication, supérieure ou égale à 0,75, de préférence d’au moins 1.
- Il comporte un défloculant, de préférence un défloculant organique.
- le bloc de béton compressé présente une valeur de résistance à la compression à 7 jours, telle que mesurée par la norme NF EN 771-3, d’au moins 4 MPa.
- Il présente une valeur de résistance à la compression, telle que mesurée par un scléromètre selon la norme NF EN 13791/CN d’au moins 6 MPa.
[0020] Selon un deuxième objet, l’invention porte sur un procédé de préparation d’un bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Mélanger une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée, des granulats et de l’eau ;
- Placer le mélange obtenu dans des moules ;
- Appliquer une pression sur une surface du mélange moulé, de préférence sur la surface supérieure ; et
- Retirer les blocs de béton compressés des moules de façon à obtenir des blocs de béton compressés présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2.
[0021] En particulier, l’invention porte sur un procédé de préparation de blocs de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Mélanger une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée, des granulats et de l’eau ; au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 inférieure ou égale à 500 pm telle que déterminée selon la norme ASTM D422-63 ;
Placer le mélange obtenu dans des moules ;
- Appliquer une pression sur une surface du mélange moulé, de préférence la surface supérieure ; et
Retirer les blocs de béton compressés des moules.
[0022] Un tel procédé pourra utiliser avantageusement une matrice argileuse broyée présentant une D50 de préférence inférieure ou égale à 250 pm, de façon plus préférée inférieure ou égale à 100 pm telle que mesurée par les méthodes connues des personnes du métier telle que les méthodes décrites par ASTM D422-63 ou ASTM D6913-04.
Comme cela sera illustré cela peut permettre d’améliorer la résistance mécanique à la compression du bloc de béton compressé obtenu. En outre, cela permet d’homogénéiser la qualité des blocs produits et réduire les phénomènes de variations dimensionelles.
[0023] Cela permet d’obtenir des blocs de béton compressés présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2 et de préférence une résistance à la compression à 7 jours supérieure à 0,5 MPa, telle que mesurée par la norme NF EN 771- 3. La résistance à la compression du bloc de béton est avantageusement supérieure à 2 MPa, de préférence supérieure à 4 MPa lorsque les granulats sont des granulats minéraux. Lorsque les granulats sont des granulats végétaux, elle est de préférence supérieure à 0,5 MPa, et de façon plus préférée supérieure à 1 MPa.
[0024] Selon d’autres caractéristiques optionnelles du procédé, ce dernier peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- l’étape de mélange comporte une étape de prémélange de la matrice argileuse crue et de la composition d’oxydes métalliques calcinée de façon à former un liant de construction. Cela permet de produire un liant homogène avec une argile bien répartie pour améliorer les performances du bloc. En particulier, l’étape de mélange peut comporter une étape d’hydratation de ce prémélange.
- le liant de construction est mélangé aux granulats et à l’eau lors de l’étape de mélange, de préférence à une teneur en liant de construction inférieure ou égale à 250 kg/m3 de volume de mélange. De préférence et comme les autres mesures, cette mesure est indiquée en poids sec.
- l’étape de mélange comporte en outre l’ajout d’une composition d’activation, de préférence une composition d’activation alcaline. Cet ajout d’une composition d’activation est de préférence réalisé lors de l’étape de prémélange. Cela permet de former un liant homogène qui sera ensuite mélangé aux granulats et à l’eau.
- l’étape de mélange comporte en outre l’ajout d’un défloculant, de préférence un défloculant organique. Cet ajout d’un défloculant est de préférence réalisé lors de l’étape de prémélange. Cela permet de former un liant homogène qui sera ensuite mélangé aux granulats et à l’eau. Comme cela sera illustré dans les exemples, l’usage d’un défloculant permet de limiter la friabilité du bloc de béton compressé. le rapport massique de la composition d’oxydes métalliques calcinée sur la matrice argileuse crue est compris entre 0,4 et 2,5.
- Il comporte une étape de cure des blocs de béton compressés obtenus, de préférence dans une chambre de cure.
- Il comporte en outre une étape de chauffage, entre 20°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 80°C. Cette étape de chauffage est de préférence incluse lors d’une étape de cure qui peut être humide par exemple à plus de 80% d’humidité relative. Cela vise à faire durcir les blocs de béton compressés obtenus.
- L’étape de mélange comporte une extrusion du mélange.
- La matrice argileuse crue comporte au moins une argile sélectionnée parmi : Kaolinite, Bentonite, Montmorillonite, lllite, Smectite, Chlorite, Muscovite,
Hallocyte, Sepiolite, Attapulgite et Vermiculite.
- La matrice argileuse crue comporte au moins une argile crue de la famille des smectites, et l’au moins une argile crue de la famille des smectites représente, plus de 20 % en poids de la matrice argileuse crue. Comme cela sera décrit, cela permet d’allier propriétés mécaniques et capacité de tampon hydrique.
- la matrice argileuse crue comporte au moins 50% en poids sec de kaolinite et/ou d’illite. Comme cela sera décrit, cela permet d’obtenir les meilleurs résultats en termes de rapidité de prise et de résistance mécanique à 20 heures.
- au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à une terre excavée.
- au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 supérieure ou égale à 0,1 pm telle que mesurée par la norme ASTM D422-63. De préférence, elle présente une D50 supérieure ou égale à 1 pm, de façon plus préférée supérieure ou égale à 10 pm ou de façon encore plus préférée supérieure ou égale à 20 pm, de manière plus préférée, supérieure à 40 pm. La D50 peut être mesurée par toute technique connue de la personne du métier comme ASTM D422-63 ou ASTM D6913-04(2009). - au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 comprise entre 10 pm et 500 pm telle que mesurée par la norme ASTM D422-63. De préférence, elle présente une D50 comprise entre 15 pm et 200 pm, de façon plus préférée comprise entre 20 pm et 100 pm ou de façon encore plus préférée comprise entre 20 pm et 50 pm. La D50 peut être mesurée par toute technique connue de la personne du métier comme ASTM D422-63 ou ASTM 06913-04(2009).
- les granulats comportent des granulats minéraux, les granulats minéraux étant de préférence sélectionnés parmi les fillers, des poudres, du sable, des gravillons, des graviers, des agrégats fossilisés et leur combinaison.
- Le mélange comporte au moins 40 % en poids de granulats minéraux, de préférence au moins 60% en poids, de façon plus préférée au moins 70% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 80% en poids.
- les granulats comportent des granulats biosourcés, les granulats biosourcés étant de préférence sélectionnés parmi le bois, de préférence copeaux ou fibres, le chanvre, la paille, la chènevotte de chanvre, le miscanthus, le tournesol, le typha, le maïs, le lin, des balles de riz, balles de blé, du colza, des algues, du bambou, la ouate de cellulose, du tissu défibré, et leur combinaison.
- Le mélange comporte au moins 10 % en poids de granulats biosourcés, de préférence au moins 15 % en poids, de façon plus préférée au moins 20 % en poids, et de façon encore plus préférée au moins 35 % en poids.
[0025] Selon un troisième objet, l’invention porte sur une utilisation d’un bloc de béton compressé selon l’invention pour la réalisation d’ouvrages maçonnés ; en complément avec un mortier qui peut avantageusement être formulé à partir d’un liant à base d’argile crue, de façon préférée un liant comportant au moins 20% en poids d’argile cru tel que ceux définis dans les WO2020141285 et W02020178538.
[0026] Selon un quatrième objet, l’invention porte sur un ouvrage maçonné comportant une pluralité de blocs de béton compressé selon l’invention. L’ouvrage maçonné selon l’invention pourra par exemple prendre la forme d’un mur de façade ou d’un mur porteur.
Brève description des dessins [0027] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatif.
La figure 1 représente un schéma d’un procédé de préparation d’un élément de construction selon l’invention, de préférence d’un bloc de béton compressé.
La figure 2 représente une illustration de blocs de béton compressé selon la présente invention.
La figure 3 représente une illustration de blocs de béton compressé selon la présente invention.
[0028] Les figures ne respectent pas nécessairement les échelles, notamment en épaisseur, et ce à des fins d’illustration.
[0029] Des aspects de la présente invention sont décrits en référence à des organigrammes et / ou à des schémas fonctionnels de procédés, d'appareils (systèmes) et de produits de programme d'ordinateur selon des modes de réalisation de l'invention.
[0030] Sur les figures, les organigrammes et les schémas fonctionnels illustrent l'architecture, la fonctionnalité et le fonctionnement d'implémentations possibles de systèmes, de procédés et de produits selon divers modes de réalisation de la présente invention. A cet égard, chaque bloc dans les organigrammes ou blocs-diagrammes peut représenter un système, ou un dispositif. Dans certaines implémentations, les fonctions associées aux blocs peuvent apparaître dans un ordre différent que celui indiqué sur les figures. Par exemple, deux blocs montrés successivement peuvent, en fait, correspondre à des actions réalisées sensiblement simultanément. Chaque bloc des schémas de principe et / ou de l'organigramme, et des combinaisons de blocs dans les schémas de principe et / ou l'organigramme, peuvent être mis en oeuvre par des systèmes matériels spéciaux qui exécutent les fonctions ou actes spécifiés.
Description des modes de réalisation
[0031] Ci-après, nous décrivons un résumé de l’invention et le vocabulaire associé, avant de présenter les inconvénients de l’art antérieur, puis enfin de montrer plus en détail comment l’invention y remédie.
[0032] Dans la suite de la description, le terme « % en poids » en lien avec l’élément de maçonnerie, ou bien en lien avec le bloc de béton compressé, doit être compris comme étant une proportion par rapport au poids sec de l’élément de maçonnerie ou du bloc de béton compressé. Le poids sec correspond au poids avant l’addition d’eau par exemple nécessaire à la formation de l’élément de maçonnerie. Lorsque les valeurs de % en poids sont données sous la forme d’intervalles, les bornes sont comprises.
[0033] On entend par « matrice argileuse », un ou plusieurs matériaux rocheux à base de silicates hydratés ou d’aluminosilicates de structure lamellaire, ladite matrice argileuse étant composée de particules fines provenant en général de l'altération de silicates à charpente tridimensionnelle, tels que les feldspaths. Une matrice argileuse peut ainsi comporter un mélange de tels matériaux rocheux pouvant par exemple consister en de la kaolinite, de l’illite, de la smectite, de la bentonite, de la chlorite, de la vermiculite, ou leurs mélanges.
[0034] Par « béton », il faut comprendre un mélange de granulats, éventuellement de sable, avec un liant de construction (par exemple du ciment) et de l’eau, ayant fait prise. Ainsi, un bloc de béton peut correspondre au sens de l’invention à un élément constructif formé à partir d’un mélange de granulat, minéraux ou végétaux, dont éventuellement du sable, de liant de construction et d’eau.
[0035] L’expression « matrice argileuse crue » correspond au sens de l’invention à une matrice argileuse n’ayant pas subi d’étape de calcination. En particulier, c’est-à-dire qu’elle n’a fait l’objet d’aucun traitement thermique préalable. Par exemple, cela correspond à une matrice argileuse n’ayant pas subit une montée en température supérieure à 300°C, de préférence supérieure à 200°C et plus préférentiellement une température supérieure à 150°C. En effet, la matrice argileuse crue peut subir une étape de chauffage nécessitant une montée en température généralement sensiblement égale ou inférieure à 150°C mais pas d’étape de calcination. Une matrice argileuse crue peut de préférence comporter un mélange de matériaux rocheux pouvant par exemple comporter de la kaolinite, de l’illite, de la smectite, micas tels que la muscovite, de la bentonite, de la chlorite, de la vermiculite, ou leurs mélanges.
[0036] Au sens de l’invention, un « agent défloculant », « défloculant » ou « agent de défloculation », peut correspondre à un composé capable de dissocier des agrégats et des colloïdes notamment en suspension aqueuse. Des agents défloculant ont par exemple été utilisés dans un contexte de forage ou d’extraction pétrolière pour rendre l’argile plus fluide et faciliter l’extraction ou le forage.
[0037] L’expression « composition d’oxydes métalliques » peut se référer au sens de l’invention à une composition comportant des oxydes métalliques tels que des aluminates. En particulier, la composition d’oxydes métalliques comporte plus de 25 % en poids d’oxydes métalliques, de préférence plus de 30 % en poids d’oxydes métalliques, de façon plus préférée plus de 40 % en poids d’oxydes métalliques et de façon encore plus préférée plus de 45 % en poids d’oxydes métalliques. Par exemple, la composition d’oxydes métalliques comporte plus de 2 % en poids d’aluminate, de préférence plus de 5 % en poids d’aluminate, de façon plus préférée plus de 7% en poids d’aluminate et de façon encore plus préférée plus de 10 % en poids d’aluminate. En outre, les oxydes métalliques peuvent correspondre à, ou comporter, des oxydes d’alcalinoterreux. Par exemple, la composition d’oxydes métalliques peut comporter plus de 10 % en poids d’oxyde de calcium, de préférence plus 20 % en poids d’oxyde de calcium, de façon plus préférée plus 25 % en poids d’oxyde de calcium et de façon encore plus préférée plus de 30 % en poids sec d’oxyde de calcium. La composition d’oxydes métalliques peut comporter des espèces chimiques n’étant pas des oxydes métalliques. Par exemple, la composition d’oxydes métalliques peut comporter des oxydes de métalloïdes avec par exemple plus de 10 % en poids d’oxyde de métalloïdes, de préférence plus 20 % en poids d’oxyde de métalloïdes, de façon plus préférée plus 25 % en poids d’oxyde de métalloïdes et de façon encore plus préférée plus de 30 % en poids d’oxyde de métalloïdes. Ces concentrations massiques peuvent être aisément mesurées par l’homme du métier utilisant les techniques classiques de dosage des oxydes métalliques ou des oxydes de métalloïdes. En particulier, l’expression « composition d’oxydes métalliques » se réfère à une composition comportant plus de 50%, de préférence plus de 70%, de façon plus préférée plus de 80% et de façon encore plus préférée plus de 90% d’oxydes métalliques et/ou d’oxydes de métalloïdes, dont des aluminates. De préférence, une composition d’oxydes métalliques correspondra à un laitier issu de la métallurgie, tel qu’un laitier de hauts fourneaux ou encore à des cendres volantes. Comme cela sera détaillé par la suite, la « composition d’oxydes métalliques » est de préférence une composition d’oxydes métalliques calcinée. C’est-à-dire qu’elle a subi une étape à haute température. Cette étape à haute température peut être naturelle ou artificielle, dans ce cas, il s’agit d’un traitement à haute température. L’étape à haute température peut par exemple correspondre à un traitement à une température supérieure ou égale à 500°C, de préférence supérieure ou égale à 750°C et de façon plus préférée supérieure ou égale à 900°C ; et de façon encore plus préférée supérieure à 1000°C. La composition en oxydes métalliques d’une composition ou d’un élément de construction peut être déterminée par diffractométrie par rayon X (« X-ray Diffraction-Based Quantification of Amorphous Phase in Alkali-Activated Blast Furnace Slag » June 2021 Advances in Civil Engineering Materials ; « Iron spéciation in blast furnace slag cements » Cernent and Concrète Research, Volume 140, February 2021, 106287).
[0038] Le terme « liant » ou « liant de construction » au sens de l’invention peut être compris comme une formulation permettant d’assurer l'agglomération de matériaux entre eux, notamment lors de la prise, puis du durcissement d’un matériau de construction. Ainsi, il permet en particulier d’assurer l’agglomération du sable et autres granulats avec les constituants du liant. Le liant selon l’invention est en particulier un liant hydraulique, c’est- à-dire que le durcissement se fait au contact de l'eau.
[0039] L’expression « ciment Portland » correspond à un liant hydraulique composé principalement de silicates de calcium hydraulique dont la prise et le durcissement est rendue possible par une réaction chimique avec de l’eau. Le ciment Portland contient généralement au moins 95% de clinker et au maximum 5% de constituants secondaires tels que des alcalis (Na20, K20), de la magnésie (MgO), du gypse (CaSC>4 2 H20) ou encore diverses traces de métaux.
[0040] L’expression « valeur de tampon hydrique » ou « MBV » pour « moisture buffer value » selon une terminologie anglo-saxonne, représente la capacité d'un matériau à échanger de l'humidité avec son environnement. Elle permet d’estimer le comportement hygrothermique dynamique du matériau en question et est utilisée pour déterminer le confort thermique dans le domaine de la construction et plus particulièrement la régulation de l’humidité intérieure d’une pièce ou d’un bâtiment. Par exemple dans le cadre d’un bloc de béton compressé, la MBV sera relative au béton constitutif du bloc et non sur le bloc dans sa globalité. La MBV s'exprime en g/m2.%HR et indique la quantité moyenne d’eau qui est échangée par sorption ou désorption lorsque les surfaces du matériau sont soumises à des variations d’humidité relative (HR) sur un temps donné. La valeur de tampon hydrique peut être mesurée par toute méthode connue par la personne du métier. Par exemple, la personne du métier pourra se référer à la méthode décrite dans « Durability and hygroscopic behaviour of biopolymer stabilised earthen construction materials » Construction and Building Materials 259 (2020). En particulier, les échantillons (béton pour bloc de béton compressé selon l’invention) pourront être placés dans une enceinte climatique à 23°C et 33% d’humidité relative et sont laissés jusqu’à avoir une masse constante (par exemple une enceinte climatique modèle MHE 612). Dans ces conditions, les échantillons sont équilibrés après 15 jours de stockage. On expose ensuite les échantillons à des cycles d’humidité élevée (75% HR pendant 8h) puis un cycle d’humidité relative basse (33% HR pendant 16h). Les échantillons sont pesés à intervalles réguliers avec une balance de laboratoire précise à 0,01g. Après deux cycles stables, les échantillons sont sortis de l’enceinte climatique.
[MATH 1] où DGP est le changement de masse de l'échantillon dû au changement d'humidité relative,
S est la surface d'exposition totale et D% HR est la différence entre les niveaux d'humidité.
[0041] Le terme « sensiblement égale » au sens de l’invention correspond à une valeur variant de moins de 20 % par rapport à la valeur comparée, de préférence de moins de 10 %, de façon encore plus préférée de moins de 5 %.
[0042] L’expression « terre argileuse excavée » correspond au sens de l’invention à une terre argileuse obtenue suite à une étape où le sol a été creusé par exemple au cours d’opérations de régalements et/ou de terrassements, en vue de construire, bâtir ou remblayer. En particulier, au sens de l’invention, la terre argileuse excavée peut être ou non déplacée hors du site de production. De façon préférée et selon un avantage de l’invention, la terre excavée est utilisée sur le site de production ou à une distance inférieure à 200 km, de préférence inférieure à 50 km. En outre, avantageusement, la terre argileuse excavée dans le cadre de l’invention est une terre argileuse excavée crue, c’est-à-dire qu’elle n’a pas subi d’étape de calcination. En particulier, c’est-à-dire qu’elle n’a fait l’objet d’aucun traitement thermique préalable. Par exemple, cela correspond à une terre argileuse n’ayant pas subit une montée en température supérieure à 300°C, de préférence supérieure à 200°C et plus préférentiellement une température supérieure à 150°C. En effet, la terre argileuse crue peut subir une étape de séchage nécessitant une montée en température généralement sensiblement égale à 150°C mais pas d’étape de calcination. Une étape de calcination pourra par exemple correspondre à un traitement thermique à plus de 600°C pendant plusieurs secondes. L’argile telle qu’utilisée conventionnellement présente un profil granulométrique relativement constant avec des tailles inférieures à 2 pm. Une terre argileuse excavée peut présenter différents profils granulométriques. Dans le cadre de l’invention, une terre argileuse excavée pourra comporter des particules de taille supérieure à 2 pm, de préférence supérieure à 20 pm, de préférence supérieure à 50 pm et par exemple supérieure à 75 pm telle que déterminée selon la norme ASTM D422-63. De préférence, la terre argileuse excavée ne comporte pas de granulat de taille supérieure à 2 cm telle que déterminée selon la norme NF EN 933-1. [0043] Le terme « clinker » se rapporte à un constituant du ciment et provient de la cuisson d'un mélange composé de sensiblement 80 % de calcaire et 20 % d'aluminosilicates (tels que des argiles). Cette cuisson, la clinkérisation, se fait généralement à une température de plus de 1200°C, particulièrement énergivore et générant de fortes émissions de gaz à effet de serre. Le clinker est généralement moulu puis additivé avec des laitiers de hauts- fourneaux afin de produire du ciment.
[0044] Le terme « D50 » correspond au diamètre médian pour lequel 50% (en volume ou en masse, de préférence en volume) des grains, particules, granulats ou sédiments ont une taille inférieure à un diamètre donné. A titre d’exemple, si D50 = 5,8 mm, alors 50 % des particules de l'échantillon (en volume ou en masse, de préférence en volume) sont supérieures à 5,8 mm et 50 % sont inférieures à 5,8 mm. D50 est généralement utilisé pour représenter la taille des particules d'un groupe de particules. La D50 peut être mesurée par toute méthode connue de la personne de métier. La D50 est de préférence mesurée selon la norme ASTM D422-63 ou selon la norme ASTM D6913-04(2009).
[0045] L’expression « masse surfacique » peut se rapporter au sens de l’invention à une masse par unité de surface. Son unité de mesure dans le Système international d'unités est le kilogramme par mètre carré (kg/m2 ou kg rrr2). Dans le cadre de l’invention, elle permet d’exprimer la masse des blocs de béton compressés en fonction de la surface de construction concernée (e.g. la surface d’un pan de mur). Par exemple, un bloc de béton compressé selon l’invention de 20*20*50 présentera une surface de 1000 cm2. Il faudra donc 10 blocs de béton compressé pour faire 1 m2 de surface. Si les blocs de béton compressé pèsent 20 kg chacun alors la masse surfacique des blocs de béton compressé selon l’invention sera de 200 kg/m2.
[0046] Le terme « densité » peut se rapporter au sens de l’invention au rapport de la masse d’un bloc de béton compressé par rapport à son volume. Ici est en particulier considéré la masse du béton utilisé par rapport à son volume.
[0047] Le domaine de la construction se doit d’évoluer pour optimiser sa productivité tout en répondant aux enjeux sociétaux et environnementaux. Dans ce contexte, les laboratoires de recherche et les industriels ont proposé des mélanges pour blocs de bétons compressés comportant des quantités réduites en ciment Portland. Toutefois, ces mélanges comportaient toujours au moins 2 % en poids de ciment Portland.
[0048] En effet, même lors de l’utilisation de cendres volantes activées pour des bétons autoplaçants, les mélanges comportaient au moins 300 kg/m3 de ciment Portland. Cela permettait de conserver des qualités de compaction des blocs, et de compactabilité du béton.
[0049] Pourtant, il devient urgent de réduire l’empreinte carbone du secteur de la construction et la suppression du ciment Portland des blocs de bétons compressés pourrait permettre d’accélérer la transition du secteur. Pour répondre à cela, les inventeurs ont mis au point de nouveaux blocs de béton compressés à masse surfacique réduite et pouvant se passer de la présence de ciment Portland tout en présentant des qualités élevées de compaction.
[0050] Ainsi, l’invention porte en particulier sur un bloc de béton compressé comportant une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée et des granulats. En outre, ce bloc de béton compressé présente avantageusement une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2.
[0051] Comme cela sera présenté dans les exemples, un bloc de béton compressé selon l’invention présente une quantité élevée de matrice argileuse crue, une résistance mécanique à 7 jours généralement supérieur ou égale à 20 kg/cm2, de préférence supérieur ou égale à 30 kg/cm2, de façon plus préférée supérieur ou égale à 40 kg / cm2 mesurée selon la norme NF EN 771 -3/CN, et pour certains mode de réalisation, une MBV supérieure à 0,7, de façon préférée supérieure à 1, et de façon plus préférée supérieur à 1,3 et de façon encore plus préférée supérieur à 1 ,5.
[0052] Nous allons présenter en détails les caractéristiques générales et préférées de chacun des constituants d’un bloc de béton compressé selon l’invention. Ces modes de réalisation sont aussi bien applicables au bloc de béton compressé selon l’invention qu’aux autres aspects de la présente invention tels que les procédés de préparation selon l’invention, le bâtiment intégrant un élément de maçonnerie selon l’invention ou encore l’utilisation d’un élément de maçonnerie selon l’invention.
[0053] Selon un premier aspect, l’invention porte sur un élément de maçonnerie et en particulier sur un bloc de béton compressé. En outre, l’invention porte sur un élément de maçonnerie obtenu, ou susceptible d’être obtenu, à partir d’un procédé de préparation selon la présente invention.
[0054] De façon préférée, l’élément de maçonnerie pourra présenter une largeur d’au moins 5 cm, une hauteur d’au moins 15 cm et une longueur d’au moins 30 cm. Ainsi, l’élément de maçonnerie ou bloc de béton compressé, pourra prendre la forme de claustras.
[0055] L’élément de maçonnerie pourra également présenter une largeur (ou épaisseur) d’au moins 10 cm, de façon préférée d’au moins 15 cm, de façon plus préférée d’au moins 20 cm. Par exemple, le bloc de béton compressé pourra prendre une forme de parpaing de sensiblement 50 x 20 x 15 cm ou encore 50 x 20 x 20 cm. Ainsi, l’élément constructif pourra être utilisé pour réaliser des murs extérieurs. En fonctionnement de la construction envisagée, les murs formés avec les éléments de maçonnerie pourront être des murs porteurs ou pourront être couplés à une ossature poteaux-poutres, par exemple en bois ou en béton armé.
[0056] Alternativement, l’élément de maçonnerie pourra prendre la forme de briques avec par exemple les dimensions suivantes largeur d’au moins 5 cm, une hauteur d’au moins 5 cm et une longueur d’au moins 20 cm.
[0057] Comme cela a été évoqué et comme cela sera illustré dans les exemples, avantageusement l’élément de maçonnerie ne comporte pas de ciment Portland. Toutefois, l’élément de maçonnerie resterait nouveau par rapport à la littérature s’il comportait contrairement aux solutions proposées pour des blocs de béton compressés de faible quantité de ciment Portland. Ainsi, l’élément de maçonnerie ne comporte pas de ciment Portland ou il comporte par exemple moins de 5 % en poids de ciment Portland, de préférence moins de 4 % en poids de ciment Portland, de façon plus préférée moins de 2 % en poids de ciment Portland, et de façon encore plus préférée moins de 1 % en poids de ciment Portland (i.e. de 0% à < 1%).
[0058] De la même façon, avantageusement l’élément de maçonnerie ne comporte pas de clinker. Toutefois, l’élément de maçonnerie resterait nouveau par rapport à la littérature s’il comportait contrairement aux solutions proposées pour des blocs de béton compressés de faible quantité de clinker. Ainsi, l’élément de maçonnerie ne comporte pas de clinker ou il comporte par exemple moins de 5 % en poids de Clinker, de préférence moins de 4 % en poids de Clinker, de façon plus préférée moins de 2 % en poids de Clinker, et de façon encore plus préférée l’élément de maçonnerie comporte moins de 1 % en poids de Clinker (i.e. de 0% à < 1%).
[0059] L’argile cuite a été proposée en remplacement du ciment Portland. Toutefois, l’argile cuite nécessite des étapes de montées en température ayant un impact sur l’empreinte carbone du matériaux l’incorporant. Ainsi, avantageusement l’élément de maçonnerie ne comporte pas d’argile cuite. En particulier, l’élément de maçonnerie ne comporte pas d’argile cuite ou il comporte par exemple moins de 5 % en poids d’argile cuite, de préférence moins de 4 % en poids d’argile cuite, de façon plus préférée moins de 2 % en poids d’argile cuite, et de façon encore plus préférée l’élément de maçonnerie comporte moins de 1 % en poids d’argile cuite (i.e. de 0% à < 1%).
[0060] De façon préférée, l’élément de maçonnerie selon l’invention présente une valeur de résistance à la compression sur cylindres à 7 jours, telle que mesurée par la norme NF EN 771-3, d’au moins 4 MPa.
[0061] De façon préférée, l’élément de maçonnerie selon l’invention présente une valeur de résistance valeur de résistance à la compression à partir de mesures d’indice sclérométriques, telle selon la norme NF EN 13791/CN, d’au moins 10 MPa, de préférence 12, de manière encore plus préférentielle 15 MPa.
[0062] Comme cela sera présenté dans les exemples, l’élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé, présente une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2. Une telle masse surfacique en combinaison avec la présence d’argile crue, permet de réduire l’empreinte carbone d’une construction à base d’un élément de maçonnerie selon l’invention.
[0063] De façon préférée, la masse surfacique de l’élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé, est inférieure ou égale à 400 kg/m2, de façon plus préférée inférieure ou égale à 300 kg/m2, de façon plus préférée inférieure ou égale à 200 kg/m2.
[0064] De façon préférée, la masse surfacique de l’élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé, est supérieure ou égale à 20 kg/m2.
[0065] Par exemple, la masse surfacique de l’élément de maçonnerie selon l’invention peut être comprise entre 10 kg/m2 et 600 kg/m2, de façon préférée entre 20 kg/m2 et 500 kg/m2, et de façon encore plus préférée 30 kg/m2 et 400 kg/m2.
[0066] Outre une masse surfacique faible, le béton constituant un bloc de béton compressé selon l’invention pourra présenter une densité réduite par rapport à d’autres blocs de bétons compressés. En particulier, le béton qui constitue le bloc de béton compressé selon l’invention pourra présenter une densité inférieure ou égale à 2000 kg/m3, de préférence inférieure ou égale à 1900 kg/m3, de façon plus préférée inférieure ou égale à 1800 kg/m3. [0067] En particulier, l’élément de maçonnerie selon l’invention pourra présenter une ou plusieurs cavités. En effet, la masse surfacique d’un élément de maçonnerie selon la présente invention pourra être atteinte par la présence de granulat de très faible densité ou par la présence d’une ou de plusieurs cavités. Ces présences de granulat de très faible densité ou d’une ou de plusieurs cavités nécessitent de bonnes propriétés de compaction permises par la présente invention.
[0068] De préférence, la ou les cavités présentent un volume total d’au moins 30 % du volume total de l’élément de maçonnerie tel que défini par les plans formant la périphérie de l’élément de maçonnerie. De façon plus préférée, la ou les cavités présentent un volume total d’au moins 45 % du volume total de l’élément de maçonnerie et de façon encore plus préférée d’au moins 60 % du volume total.
[0069] La ou les cavités pourront être des cavités ouvertes ou des cavités fermées. De façon préférée, les cavités présenteront une seule ouverture. De façon plus préférée, l’élément de maçonnerie comportera plusieurs cavités ouvertes, lesdites cavités ouvertes présentant de préférence une seule ouverture. Alternativement, l’élément de maçonnerie comportera plusieurs cavités fermées.
[0070] Comme cela a été mentionné, l’élément de maçonnerie selon la présente invention comporte une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée et des granulats. En particulier, l’élément de maçonnerie selon la présente invention a été formé à partir d’une matrice argileuse crue, d’une composition d’oxydes métalliques calcinée et de granulats. Ainsi, un élément de maçonnerie selon la présente invention comportera de façon logique une matrice argileuse crue, des oxydes métalliques et des granulats. Ces éléments seront détaillés ci-après.
[0071] Matrice argileuse crue
[0072] La matrice argileuse crue peut par exemple comporter au moins une espèce minérale sélectionnée parmi : lllite, Kaolinite, Smectite, Bentonite, Vermiculite, Chlorite, Muscovite, Halloysite, Sépiolite, et Attapulgite. La famille des smectites comporte notamment les montmorillonites et la bentonite.
[0073] De façon préférée, la matrice argileuse crue comporte au moins deux types d’argiles sélectionnés parmi : lllite, Kaolinite, Smectite, Bentonite, Vermiculite, Chlorite, Muscovite, Halloysite, Sépiolite, et Attapulgite. Cela inclut les argiles dites interstratifiées qui sont des combinaisons complexes de plusieurs argiles. Encore plus préférée, la matrice argileuse crue comporte au moins une espèce minérale sélectionnée parmi : Kaolinite, lllite, Smectite, Bentonite, Chlorite et Vermiculite.
[0074] Le tableau 1 ci-dessous présente les caractéristiques chimiques de ces espèces minérales.
[Tableau 1]
[0075] Comme cela a été exposé, selon un mode préféré, un liant de construction puis un élément de maçonnerie selon l’invention comportera au moins deux types d’argile différents et comportera de la smectite, de la kaolinite, et/ou de l’illite.
[0076] Le type d’argile pourra être déterminé par les méthodes connues de la personne du métier. En particulier, il sera possible d’utiliser de la diffractométrie des rayons X. Par exemple les conditions suivantes pourront être utilisées :
- Appareillage : Diffractomètre, par exemple un BRUKER D8 ADVANCE (Géométrie Bragg-Brentano) ; par exemple présentant les réglages suivants : Tube au Cuivre (l Ka1 « 1.54 Â) Puissance du générateur : 40 kV, 40 mA ; Optiques primaires : fente fixe 0.16° ; fente de Soller 2.5° ; Optique secondaire : fente de Soller 2.5° ; Détecteur LynXeye XE-T
Paramètres d’acquisition :Balayage de 4 à 90°2Q ; Vitesse de balayage de 0,03°20/seconde, Temps de comptage : 480 secondes par pas ; Echantillon tournant. [0077] Par exemple, un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, comprend au moins 1 % en poids de matrice argileuse crue, de façon préférée au moins 2 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au moins 3 % en poids de matrice argileuse crue et de façon encore plus préférée au moins 4 % en poids de matrice argileuse crue, par exemple, au moins 5 % en poids de matrice argileuse crue ou au moins 10 % en poids de matrice argileuse crue. Les inventeurs ont en particulier réussi à produire des blocs de béton compressés présentant un aspect visuel amélioré par rapport à des blocs de béton compressés classiques grâce à l’ajout d’une matrice argileuse crue. En outre, un liant utilisé pour former un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, pourra comporter au moins 5 % en poids de matrice argileuse crue, de façon préférée au moins 10 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au moins 15 % en poids de matrice argileuse crue et de façon encore plus préférée au moins 20 % en poids de matrice argileuse crue, par exemple, au moins 25 % en poids de matrice argileuse crue ou au moins 30 % en poids de matrice argileuse crue.
[0078] En outre, de façon préférée, un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, comprend au plus 90 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au plus 80 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au plus 70% en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au plus 60% en poids de matrice argileuse crue. De telles quantités de matrice argileuse crue peuvent être en particulier atteintes lorsque la matrice argileuse crue correspond à une terre argileuse excavée. En outre, un liant utilisé pour former un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, pourra comporter au plus 60 % en poids de matrice argileuse crue, de façon préférée au plus 55 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au plus 50 % en poids de matrice argileuse crue et de façon encore plus préférée au plus 45 % en poids de matrice argileuse crue.
[0079] Ainsi, en particulier, un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, peut comprendre entre 1 et 90 % en poids de matrice argileuse crue, par exemple entre 3 et 90 % en poids de matrice argileuse crue, de façon préférée entre 3 et 50 % en poids ou entre 3 et 40 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée entre 4 et 35 % en poids de matrice argileuse crue.
[0080] De façon préférée, la matrice argileuse crue d’un élément de maçonnerie selon l’invention comprend au moins 20 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite, par exemple au moins 30 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite, de façon préférée au moins 40 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite, de façon plus préférée au moins 50 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite et de façon encore plus préférée au moins 60 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite. Le pourcentage en poids correspondant au pourcentage cumulé de smectite, d’Illite et de Kaolinite.
[0081] En particulier, une matrice argileuse selon l’invention peut comprendre entre 20 et 80 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite, de façon préférée entre 30 et 70 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite ou entre 40 et 60 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite, de façon plus préférée entre 40 et 60 % en poids de smectite, d’Illite et/ou de Kaolinite. De façon préférée, la smectite pourra être de la Montmorillonite.
[0082] De façon plus préférée, la matrice argileuse crue d’un liant de construction selon l’invention comprend au moins une argile crue de la famille des smectites et au moins une autre argile crue sélectionnée parmi Kaolinite, lllite, Chlorite et Vermiculite. De façon encore plus préférée, la matrice argileuse crue d’un liant de construction selon l’invention comprend de la smectite et au moins une autre argile crue sélectionnée parmi Kaolinite, lllite, Bentonite, Montmorillonite, Chlorite et Vermiculite.
[0083] La matrice argileuse crue pourra, de façon préférée, correspondre au moins en partie à une terre argileuse excavée, de préférence une terre argileuse excavée non calcinée, telle qu’une terre argileuse excavée crue. En particulier, dans ce cas, la matrice argileuse pourra comporter des particules de taille supérieure à 2 pm, de préférence supérieure à 20 pm, de préférence supérieure à 50 pm et par exemple supérieure à 75 pm telle que déterminée selon la norme ASTM D422-63. De préférence, la matrice argileuse ne comporte pas de granulat de taille supérieure à 2 cm telle que déterminée selon la norme NF EN 933-1.
[0084] La terre argileuse excavée pourra avantageusement avoir été prétraitée, ledit prétraitement étant sélectionné parmi : broyage, triage, tamisage et/ou séchage de la terre argileuse excavée. Le prétraitement peut par exemple comporter un fractionnement.
[0085] Avantageusement, la matrice argileuse pourra comporter au moins 2 % en poids de particules de limon, de préférence au moins 4 % en poids, de façon plus préférée au moins 6 % en poids. Les particules de limon sont en particulier des particules présentant un diamètre compris entre 2 pm et 50 pm.
[0086] Avantageusement, au moins une partie de la matrice argileuse crue pourra correspondre à de l’argile crue broyée. De façon préférée, une partie de la matrice argileuse crue pourra présenter une D50 inférieure ou égale à 500 pm, de préférence inférieure ou égale à 250 pm, de façon plus préférée inférieure ou égale à 100 pm ou de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 50 pm.
[0087] En outre, au moins une partie de la matrice argileuse crue pourra présenter une D50 supérieure ou égale à 0,1 pm, de préférence supérieure ou égale à 1 pm, de façon plus préférée supérieure ou égale à 10 pm ou de façon encore plus préférée supérieure ou égale à 20 pm, de manière plus préférée, supérieure à 40 pm. Cela permet de limiter les contraintes sur les outils productif industriels dédiés au broyage.
[0088] De façon plus préférée, au moins une partie de la matrice argileuse crue pourra présenter une D50 comprise entre 10 pm et 500 pm, de préférence comprise entre 15 pm et 200 pm, de façon plus préférée comprise entre 20 pm et 100 pm ou de façon encore plus préférée comprise entre 20 pm et 50 pm. La présence d’une argile broyée de façon à atteindre de tels diamètres peut permettre d’améliorer la compaction des blocs de bétons compressés selon l’invention.
[0089] L’utilisation d’une argile crue broyée et à granulométrie contrôlée est très importante en particulier lors de la préparation de blocs de béton compressés à partir de terre excavée (aussi appelée terre de site). Ainsi, un bloc de béton compressé selon l’invention peut avantageusement comporter une matrice argileuse crue qui est composée d’argile crue provenant d’une terre excavée broyée, par exemple avec une D50 supérieure à 500 pm (il n’est pas nécessaire de la broyer finement) d’une part et d’une argile crue broyée finement (cf. D50 présentées ci-dessus).
[0090] De préférence, la matrice argileuse crue comporte de la kaolinite et/ou de l’illite. C’est lorsque la matrice argileuse crue comporte ces argiles (une ou plusieurs) que les meilleurs résultats en termes de rapidité de prise et de résistance mécanique à 20 heures sont obtenus.
[0091] En particulier, une matrice argileuse crue selon la présente invention pourra comporter au moins 25 % de kaolinite et/ou d’illite. Néanmoins, les matrices argileuses crues comportant une majorité de kaolinite et/ou d’illite auront la préférence dans le cadre de la présente invention. Cela peut par exemple correspondre à une matrice argileuse comportant plus de 25 % de kaolinite et plus de 25% d’illite, ou encore une matrice argileuse comportant plus de 40 % de kaolinite et plus de 10% d’illite. Ainsi, une matrice argileuse crue selon la présente invention comportera de préférence au moins 50% en poids sec de kaolinite et/ou d’illite, de façon plus préférée au moins 70% en poids sec de kaolinite et/ou d’illite.
[0092] En particulier, une matrice argileuse selon l’invention peut comprendre entre 20 et 80 % en poids de kaolinite et/ou d’illite, de façon préférée entre 30 et 70 % en poids de kaolinite et/ou d’illite ou entre 40 et 60 % en poids de kaolinite et/ou d’illite, de façon plus préférée entre 40 et 60 % en poids de kaolinite et/ou d’illite. Pour le calcul du poids il faut de préférence considérer le poids en kaolinite additionné au poids en illite pour déterminer si la matrice argileuse considérée correspond à une matrice argileuse selon l’invention.
[0093] En particulier, la matrice argileuse crue comprend de la smectite, de préférence de la Montmorillonite. La famille des smectites comporte notamment les montmorillonites et la bentonite. En particulier, la matrice argileuse comporte au moins 10 % en poids de smectite, de préférence de montmorillonite, de façon préférée au moins 20 % en poids. En effet, si la matrice argileuse crue comporte au moins une argile crue de la famille des smectites et en particulier lorsque l’au moins une argile crue de la famille des smectites représente, plus de 20 % en poids de la matrice argileuse crue, de préférence au moins 30% en poids de la matrice argileuse crue, alors le bloc de béton compressé formé allie propriétés mécaniques et capacité de tampon hydrique. C’est en particulier le cas lorsque les granulats comportent des granulats végétaux.
[0094] Composition d’oxydes métalliques calcinée
[0095] Sans être limité par la théorie, la composition d’oxydes métalliques calcinée selon l’invention permet de renforcer les liaisons entre les feuillets d’argile de façon à apporter ses propriétés mécaniques au bloc de béton compressé.
[0096] Une composition d’oxydes métalliques calcinée comporte avantageusement des oxydes métalliques sélectionnés parmi : des oxydes de fer tels que FeO, Fe3Ü4, Fe2Ü3, l’alumine AI2O3, l’oxyde de manganèse (II) MnO, l’oxyde de titane (IV) T1O2, l’oxyde de magnésium MgO et leurs mélanges.
[0097] Une composition d’oxydes métalliques calcinée peut également comporter des aluminosilicates.
[0098] La composition d’oxydes métalliques calcinée est par exemple sélectionnée parmi des laitiers de hauts fourneaux, des pouzzolanes telles que des cendres volcaniques, des cendres volantes, de la fumée de silice ou du métakaolin, des cendres de matières végétales telles que des cendres de riz, des résidus de bauxite ou leurs combinaisons. En particulier, la composition de silicate et d’oxydes métalliques est par exemple sélectionnée parmi des laitiers de hauts fourneaux, des pouzzolanes telles que des cendres volcaniques, des cendres volantes, de la fumée de silice, des cendres de matières végétales telles que des cendres de riz, des résidus de bauxite ou leurs combinaisons.
[0099] De façon préférée, les oxydes métalliques sont des oxydes de métaux de transition. Les oxydes métalliques peuvent de préférence provenir d’une composition de laitiers de hauts fourneaux par exemple formés lors de l'élaboration de la fonte à partir de minerai de fer.
[0100] Les inventeurs ont identifié une importance de la quantité massique d’oxydes métalliques en combinaison avec la matrice argileuse crue. De façon préférée, l’élément de maçonnerie comporte au moins 1 % en poids sec d’oxydes métalliques, de façon plus préférée au moins 2% en poids, de façon encore plus préférée au moins 3% en poids.
[0101] Par exemple, un élément de maçonnerie selon l’invention peut comporter au moins 2% en poids sec d’une composition de laitiers de hauts fourneaux. De façon avantageuse, un élément de maçonnerie selon l’invention comportera en outre au moins 3 % en poids d’au moins un oxyde métallique correspondant à l’oxyde d’un métal présentant au moins deux électrons de valence. De façon préférée, les au moins 3 % en poids peuvent être formé à partir de plusieurs oxydes métalliques différents. Ces oxydes métalliques pourront provenir de plusieurs sources. De façon préférée, les oxydes métalliques formés avec un métal présentant au moins deux électrons de valence seront contenus dans la composition d’activation et/ou dans la composition d’oxydes métalliques calcinée. De façon préférée, l’élément de maçonnerie selon l’invention comporte au moins 3 % en poids d’au moins un oxyde métallique correspondant à l’oxyde d’un métal présentant au moins deux électrons de valence, de façon plus préférée au moins 4 % en poids. Cela pourrait permettre d’augmenter la résistance mécanique à la compression d’un élément de maçonnerie (e.g. bloc de béton compressé) selon l’invention. Un liant pour élément de maçonnerie selon l’invention comporte de préférence au moins 5 % en poids sec d’oxydes métalliques, de façon plus préférée au moins 10 % en poids sec d’oxydes métalliques et de façon encore plus préférée au moins 15 % en poids sec d’oxydes métalliques.
[0102] Néanmoins, contrairement à d’autres solutions techniques privilégiant une concentration très élevée de laitiers de haut fourneaux, cendres volantes ou métakaolin, les inventeurs de la présente invention ont déterminé qu’il était préférable de ne pas dépasser certaines concentrations. Ainsi, un liant pour élément de maçonnerie selon l’invention comporte de préférence au plus 70 % en poids sec d’oxydes métalliques, de façon plus préférée au plus 60 % en poids sec d’oxydes métalliques et de façon encore plus préférée au plus 50 % en poids sec d’oxydes métalliques. De même, à titre d’exemple, un liant pour élément de maçonnerie selon la présente invention pourra comporter moins de 30 % en poids sec d’oxydes métalliques, de préférence moins de 20 %, de façon plus préférée moins de 10%.
[0103] En outre, les inventeurs ont identifié que certaines valeurs de rapport entre la quantité massique de composition d’oxydes métalliques calcinée et la quantité massique de matrice argileuse crue permettait d’améliorer les performances d’un bloc de béton compressé ainsi constitué. Avantageusement, la composition d’oxydes métalliques calcinée et la matrice argileuse crue sont mélangées pour former un liant pour béton d’élément de maçonnerie de façon à ce qu’un ratio massique de la composition d’oxydes métalliques calcinée sur la matrice argileuse crue soit compris entre 0,2 et 3, de préférence 0,4 et 2,5, de façon plus préférée 0,5 et 2. En particulier, la composition d’oxydes métalliques calcinée et la matrice argileuse crue sont mélangées pour former un liant pour béton d’élément de maçonnerie de façon à ce qu’un ratio massique d’oxydes métalliques sur la teneur en argile soit compris entre 0,2 et 3, de préférence 0,4 et 2,5 ; de façon plus préférée 0,5 et 2 ; et de façon encore plus préférée 0,66 et 2.
[0104] En particulier, la composition d’oxydes métalliques calcinée représente de 20 % à 70 % en poids sec du liant constituant le béton de l’élément de maçonnerie. De façon préférée, la composition d’oxydes métalliques calcinée représente de 30 % à 45 % en poids sec du liant constituant le béton de l’élément de maçonnerie. De façon plus préférée, la composition d’oxydes métalliques calcinée représente de 55 % à 70 % en poids sec du liant constituant le béton de l’élément de maçonnerie.
[0105] Par exemple, un élément de maçonnerie selon l’invention, en particulier le bloc de béton compressé selon l’invention, comprend au moins 1 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée, de façon préférée au moins 2 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée, de façon plus préférée au moins 3 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée et de façon encore plus préférée au moins 4 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée. Par exemple, au moins 5 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée ou au moins 10 % en poids d’une composition d’oxydes métalliques calcinée.
[0106] Composition d’activation alcaline [0107] Sans être limité par la théorie, la composition d’activation en combinaison avec la composition d’oxydes métalliques calcinée, de préférence renforcé par l’agent défloculant, va permettre la constitution d’un réseau entre les feuillets d’argile qui apportera ses propriétés mécaniques bloc de béton compressé selon l’invention. Ainsi, avantageusement, l’élément de maçonnerie, et de préférence le bloc de béton compressé comporte une composition d’activation alcaline. En particulier, le béton du bloc de béton compressé selon l’invention a été formé à partir d’un liant incorporant une composition d’activation alcaline.
[0108] Avantageusement, la composition d’activation est une composition d’activation alcaline. Elle comporte alors de préférence comporte au moins une base, telle qu’une base faible ou une base forte. La composition d’activation alcaline peut de préférence comporter un ou plusieurs composés présentant un pKa supérieur ou égal à 8, de façon plus préférée supérieur ou égal à 10, de façon plus préférée supérieur ou égal à 12, de façon encore plus préférée supérieur ou égal à 14.
[0109] Ainsi, la composition d’activation peut comporter des sulfates, des hydroxydes, des carbonates, des silicates, des lactates, des organophosphorés, de la chaux ou leurs combinaisons.
[0110] De façon préférée, la composition d’activation comporte des hydroxydes et des silicates. En particulier, la composition d’activation peut comporter un mélange d’hydroxyde de sodium et de silicate de sodium. Lorsque la composition d’activation comporte des silicates, le pourcentage de silicate dans le mélange pour élément de maçonnerie provenant de la composition d’activation et le pourcentage de silicate dans le mélange pour élément de maçonnerie provenant de la composition d’oxydes métalliques calcinée sont comptabilisés séparément.
[0111] En particulier, la composition d’activation peut comporter un mélange de sulfate de sodium et de chlorure de sodium.
[0112] De façon préférée, la composition d’activation comporte des silicates et des carbonates. En particulier, la composition d’activation peut comporter un mélange de silicate de sodium ou de potassium et de carbonate de sodium ou de potassium.
[0113] De façon plus préférée, la composition d’activation alcaline comporte des hydroxydes.
[0114] Avantageusement, la composition d’activation comporte un oxyde d’un métal présentant au moins deux électrons de valence. En particulier, la composition d’activation peut comporter au moins 40 % en poids d’au moins un oxyde métallique correspondant à l’oxyde d’un métal présentant au moins deux électrons de valence. Par exemple, les au moins 40% en poids peuvent correspondre à plusieurs oxydes métalliques différents. Toutefois de façon préférée, la composition d’activation, de préférence lorsque celle-ci est une composition d’activation alcaline, pourra comporter un seul oxyde d’un métal présentant au moins deux électrons de valence ou plus de 50% en poids de cet oxyde métallique.
[0115] De façon préférée, la composition d’activation comporte au moins 50 % en poids d’au moins un oxyde métallique correspondant à l’oxyde d’un métal, ou d’un alcalinoterreux, présentant au moins deux électrons de valence, de façon plus préférée au moins 60 % en poids ; de façon encore plus préférée au moins 80 % en poids.
[0116] La composition d’activation peut comporter un composé organophosphoré tel que le tripolyphosphate de sodium. De préférence le composé organophosphoré représente au moins 2% en poids du liant de construction.
[0117] De façon préférée, la composition d’activation comporte un lactate tel que du lactate de sodium, de potassium, et/ou de lithium.
[0118] Comme cela sera décrit ci-après, la composition d’activation peut être une composition liquide. En particulier, la composition d’activation peut être une composition aqueuse. Comme cela sera décrit par la suite, son utilisation peut être combinée à l’ajout d’eau lors de la formation d’un mélange pour élément de maçonnerie. Néanmoins, alternativement, la composition d’activation se présente sous forme solide, par exemple sous forme de poudre. Le pourcentage indiqué de composition d’activation alcaline correspond au poids sec de la composition.
[0119] La composition d’activation est par exemple présente à une teneur d’au moins 0,1 % en poids sec de l’élément de maçonnerie, de préférence d’au moins 0,2 % en poids sec de l’élément de maçonnerie.
[0120] De façon préférée, le liant utilisé pour former le béton de l’élément de maçonnerie comprend de 0,2 % à 50 % en poids sec d’une composition d’activation. De façon plus préférée, il comprend de 2 % à 40 % en poids sec d’une composition d’activation. De façon encore plus préférée, il comprend de 10 % à 25 % d’une composition d’activation.
[0121] Comme cela sera illustré dans les exemples, le liant pour élément de maçonnerie pourra comprendre de 20 % à 40 % en poids d’une composition d’activation alcaline. C’est particulièrement le cas lorsque la composition d’activation alcaline comporte des hydroxydes et silicates. Alternativement, le bloc de béton compressé à base de liant construction pourra comprendre de 2 % à 10 % en poids sec d’une composition d’activation. C’est particulièrement le cas lorsque la composition d’activation alcaline comporte des carbonates.
[0122] Le liant pour élément de maçonnerie, ou le liant du bloc de béton compressé, lorsque sa préparation aura intégré l’ajout d’une composition d’activation alcaline, comportera de préférence au moins 0,1% en poids de sodium ou de potassium, de façon plus préférée au moins 0,2% en poids de sodium ou de potassium.
[0123] Défloculant
[0124] Comme cela a été abordé et présenté dans les exemples, la présente invention ne nécessite pas la présence obligatoire de défloculant pour permettre la fabrication de blocs de béton compressés répondant aux attentes du marché. Toutefois, la présence d’un ou de plusieurs défloculants peut améliorer les performances de fabrication de blocs de béton compressés selon l’invention. Ainsi, avantageusement, l’élément de maçonnerie, et de préférence le bloc de béton compressé comporte un défloculant, avantageusement un défloculant organique.
[0125] De nombreux composés peuvent faire office d’agents défloculant et beaucoup sont généralement connus de l’homme du métier.
[0126] Dans le cadre de l’invention, l’agent défloculant est en particulier un surfactant non- ionique tel qu’un éther de polyoxyéthylène. L’éther de polyoxyéthylène peut par exemple être sélectionné parmi : un éther de lauryl poly(oxyéthylène).
[0127] L’agent défloculant peut aussi être un agent anionique tel qu’un surfactant anionique. En particulier, l’agent anionique peut être sélectionné parmi : des sulfonates d'alkylaryle, des aminoalcool, des acides gras, des humâtes (e.g. humâtes de sodium), des acides carboxyliques, des lignosulfonates (e.g. lignosulfonates de sodium), des polyacrylates, des carboxyméthylcelluloses et leurs mélanges.
[0128] L’agent défloculant peut aussi être un polyacrylate. Il peut alors être sélectionné par exemple parmi du polyacrylate de sodium et du polyacrylate d’ammonium.
[0129] L’agent défloculant peut également être une amine sélectionnée par exemple parmi : les 2-amino-2-methyl-1-propanol ; mono-, di- ou triethanolamine ; les isopropanolamines (1-amino-2-propanol, diisopropanolamine et triisopropanolamine) et N- alkylated ethanolamines.
[0130] Alternativement, l’agent défloculant peut être un mélange de composés, tel qu’un mélange comportant au moins deux composés sélectionnés parmi : surfactant non-ionique, agent anionique, polyacrylate, amine et composé organophosphoré.
[0131] L’agent défloculant est de préférence un agent défloculant organique. Selon la présente invention, un agent défloculant organique comporte au moins un atome de carbone et de préférence au moins une liaison carbone-oxygène. De façon préférée, l’agent de défloculation organique est sélectionné parmi : un lignosulphonate (e.g. lignosulphonate de sodium), un polyacrylate, un humate, un polycarboxylate tel qu’un polycarboxylate d’ether, et leurs mélanges. De façon plus préférée, l’agent de défloculation comporte un humate, un lignosulphonate et/ou un polyacrylate.
[0132] L’agent défloculant est de préférence utilisé sous forme d’un sel. Cependant, l’invention ne saurait se limiter aux agents défloculant cités précédemment ou leurs sels. Cependant, l’invention ne saurait se limiter aux agents défloculants organiques cités précédemment. Tout type d’agent défloculant organique connu par l’homme du métier peut être utilisé en lieu et place desdits agents défloculant cités précédemment.
[0133] L’agent défloculant peut par exemple représenter de 0 % à 5 % en poids sec du liant pour béton d’élément de maçonnerie. En effet, dans le cadre d’un procédé selon l’invention, il peut y avoir absence d’agent défloculant. De façon préférée, l’agent défloculant représente de 0,1 % à 3% en poids sec du liant de construction. De façon encore plus préférée, l’agent défloculant représente de 0,2 % à 1% en poids sec du liant pour béton d’élément de maçonnerie.
[0134] En particulier, l’agent défloculant représente au moins 0,1 % en poids sec de la matrice argileuse crue, de préférence au moins 0,2 % en poids sec de la matrice argileuse crue, de façon plus préférée au moins 0,3 % en poids sec de la matrice argileuse crue, de façon encore plus préférée au moins 0,4 % en poids sec de la matrice argileuse crue, et par exemple au moins 0,5 % en poids sec de la matrice argileuse crue.
[0135] En particulier, dans le bloc de béton compressé, l’agent défloculant représente au moins 0,02 % en poids sec, de préférence au moins 0,05 % en poids sec, de façon plus préférée au moins 0,07 % en poids sec.
[0136] En outre, l’élément de maçonnerie, et de préférence le bloc de béton compressé peut comporter d’autres additifs tels que de la glycérine, des agents accélérateurs, des agents entraîneurs d'air, des agents moussants, des agents mouillants, ou encore des agents de contrôle du retrait.
[0137] Granulats
[0138] Comme cela a été mentionné, le bloc de béton compressé selon l’invention comporte des granulats. Classiquement les granulats pourront correspondre à des granulats naturels, des granulats artificiels ou encore des granulats recyclés.
[0139] Les granulats pourront en outre comporter des granulats minéraux, c’est-à-dire principalement constitués de matière minérale et/ou des granulats végétaux, c’est-à-dire principalement constitués de matière d’origine végétale. Les granulats pourront aussi comporter des granulats marins, c’est-à-dire principalement constitués de matière organique ou inorganique provenant des fonds marins tels que des granulats siliceux et des substances calcaires (e.g. maërl et sables coquilliers).
[0140] Les granulats minéraux pourront par exemple correspondent à du sable, des gravillons, des graviers, des fillers (ou matériaux fins), des poudres, déchets fossilisés et à leur combinaison.
[0141] En particulier, lorsque le bloc de béton compressé selon l’invention comportera des granulats minéraux, il comporte de préférence au moins 50 % en poids de granulats minéraux, de préférence au moins 60% en poids de granulats minéraux, de façon plus préférée au moins 70% en poids de granulats minéraux, et de façon encore plus préférée au moins 80% en poids de granulats minéraux. Généralement, lorsque des granulats minéraux sont utilisés, le bloc de béton compressé selon l’invention comportera de préférence au plus 95 % en poids de granulats minéraux, de façon plus préférée au plus 90% en poids de granulats minéraux. Par exemple, le bloc de béton compressé selon l’invention pourra comporter de préférence entre 50 % et 95 % en poids de granulats minéraux et de façon plus préférée entre 60 % et 90 % en poids de granulats minéraux.
[0142] Les granulats végétaux pourront par exemple correspondre à du bois (copeaux ou fibres), du chanvre, de la paille, de la chènevotte de chanvre, du miscanthus, du tournesol, du typha, du maïs, du lin, des balles de riz, des balles de blé, du colza, des algues, du bambou, la ouate de cellulose, du tissu défibré et à leur combinaison.
[0143] En particulier, lorsque le bloc de béton compressé selon l’invention comportera des granulats végétaux, il comporte de préférence au moins 10 % en poids de granulats végétaux, de préférence au moins 15% en poids de granulats végétaux, de façon plus préférée au moins 20% en poids de granulats végétaux, et de façon encore plus préférée au moins 25% en poids de granulats végétaux. Généralement, lorsque des granulats végétaux sont utilisés, le bloc de béton compressé selon l’invention comportera de préférence au plus 60 % en poids de granulats végétaux, et de façon plus préférée au plus 50% en poids de granulats végétaux. Par exemple, le bloc de béton compressé selon l’invention pourra comporter de préférence entre 10 % et 50 % en poids de granulats végétaux et de façon plus préférée entre 15 % et 35 % en poids de granulats végétaux. Lors de l’utilisation de granulats végétaux dans le bloc de béton compressé selon l’invention, ils pourront être combinés avec des granulats minéraux tel que du sable. Cela peut permettre d’améliorer les performances mécaniques.
[0144] Dans plusieurs modes de réalisation et en particulier lorsque les blocs de béton compressé comportent des granulats végétaux, ils peuvent présenter une valeur de tampon hydrique, mesurée au plus tôt à 10 jours après fabrication, d’au moins 0,75 ; de préférence d’au moins 1. Alors, de tels blocs de béton compressés permettant d’allier propriété mécanique, compactabilité, faible empreinte carbone et capacité de tampon hydrique améliorant le confort d’été des habitations. De plus, ces matériaux ont une esthétique remarquable (cf. figures 2 et 3)
[0145] Selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de préparation d’éléments de maçonnerie, en particulier un procédé de préparation de blocs de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2.
[0146] Un procédé de préparation d’éléments de maçonnerie selon l’invention pourra être mis en oeuvre avec des dispositifs ou systèmes habituellement utilisés pour la préparation de blocs de béton compressés.
[0147] Comme illustré à la figure 1 , un procédé 100 de préparation selon l’invention comportera les étapes suivantes : mélanger 110 une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée et des granulats et de l’eau ; placer 120 le mélange obtenu dans des moules ; appliquer 140 une pression sur une surface du mélange moulé, de préférence la surface supérieure ; retirer 160 les blocs pressés des moules.
[0148] En outre, le procédé de préparation pourra comporter des étapes de vibration 130 des moules pour disposer le mélange dans le moule et de vibration à nouveau 150 des moules avant de retirer les blocs pressés ; et de cure 170 des blocs de bétons compressés obtenus de préférence dans une chambre de cure.
[0149] Un procédé de préparation 100 selon l’invention comporte une étape de mélange 110 d’une matrice argileuse crue, d’une composition d’oxydes métalliques calcinée, de granulats et d’eau.
[0150] En particulier, l’étape de mélange pourra être réalisée en plusieurs sous étapes. Par exemple, dans un premier temps, le procédé de préparation 100 pourra comporter un pré-mélange d’une matrice argileuse crue et d’une composition d’oxydes métalliques calcinée. En outre, lors de ce pré-mélange, le procédé selon l’invention pourra avantageusement comporter l’ajout d’une composition d’activation, de préférence une composition d’activation alcaline. Ce prémélange pourra être hydraté de façon à former un liant de construction.
[0151] Comme cela a été mentionné, les inventeurs ont identifié que certaines valeurs de rapport entre la quantité massique de composition d’oxydes métalliques calcinée et la quantité massique de matrice argileuse crue permettait d’améliorer les performances d’un bloc de béton compressé ainsi constitué. Ainsi, de façon préférée, le procédé selon l’invention peut comporter un mélange d’une composition d’oxydes métalliques calcinée et d’une matrice argileuse crue de façon à ce qu’un ratio massique de la composition d’oxydes métalliques calcinée sur la matrice argileuse crue soit compris entre 0,2 et 5, de préférence 0,4 et 2,5 ou 0,7 et 4, de façon plus préférée 0,8 et 3 ou entre 0,5 et 2.
[0152] Une fois le liant de construction formé, le procédé peut comporter l’ajout de granulats et éventuellement d’eau. Dans le cadre de la formation d’un mélange pour blocs de béton compressé, le mélange à placer dans les moules est faiblement hydraté avec un rapport massique eau sur matières sèches de la composition ajusté de préférence à une valeur comprise entre 0,3 et 0,6 et de façon plus préférée entre 0,3 et 0,45.
[0153] Un procédé de préparation 100 selon l’invention comporte une étape visant à placer 120 le mélange obtenu dans des moules. Les moules donneront la forme au bloc de béton compressé et formeront ses cavités le cas échéant. Dans certains cas, l’étape visant à placer 120 le mélanger obtenu dans les moules pourra être précédée par une étape d’extrusion du mélange.
[0154] Un procédé de préparation 100 selon l’invention pourra à ce moment comporter une étape visant à faire vibrer 130 les moules de façon à répartir le mélange dans les moules. Ainsi, le mélange est réparti de façon homogène dans le moule. L’étape de vibration peut être réalisée avec les paramètres habituellement utilisés dans le domaine, en particulier, la fréquence de vibration peut varier en fonction des propriétés ciblées.
[0155] Un procédé de préparation 100 selon l’invention comporte une étape visant à appliquer 140 une pression sur le mélange moulé, par exemple sur une surface du mélange moulé, de préférence sur la surface supérieure. La pression pourra être exercée via des moyens classiques de formation de blocs de béton compressés. Au sens de l’invention, le fait d’appliquer une pression sur une surface n’exclut pas la possibilité d’appliquer des pressions sur plusieurs surfaces. Ainsi, ceux-ci pourront par exemple appliquer la pression sur plusieurs surfaces du mélange moulé. La pression exercée pourra typiquement correspondre à une pression au moins égale à 50 kg/m2 pendant au moins 15 secondes.
[0156] La compression pourra être réalisée par exemple grâce à une presse à béton fixe. Dans ce cas, la presse peut être associée à une centrale à béton équipée de sondes de contrôle de l’hydrométrie des matériaux afin d’avoir une bonne maîtrise des consistances béton. Les capacités de production pourront être variables en fonction des produits, toutefois le procédé selon l’invention est avantageusement configuré de façon à fabriquer au moins 15000 blocs de béton compressé sur 12 heures
[0157] Alternativement, une presse manuelle ou pondeuse pourra être utilisée. Elle peut par exemple être associée à une unité de production de béton en adéquation avec les besoins et capable de produire des bétons « contrôlés ».
[0158] Avantageusement, un procédé de préparation 100 selon l’invention pourra comporter une étape visant à faire vibrer à nouveau 150 les moules avant de retirer les blocs de bétons compressés des moules. Cette étape permet de faciliter le retrait des moules. L’étape de vibration peut être réalisée avec les paramètres habituellement utilisés dans le domaine.
[0159] Le procédé comporte également une étape visant à retirer 160 les blocs de béton compressés des moules. Cette étape est de préférence réalisée juste après avoir compressé le mélange ou juste après avoir vibrer à nouveau le moule. Par exemple, l’étape visant à retirer les blocs de béton compressé peut être réalisée moins de 5 minutes, de préférence moins de 2 minutes, de façon plus préférée moins de 1 minute, de façon encore plus préférée moins 30 secondes après l’étape visant à placer 120 le mélange dans les moules. Une fois démoulés, les blocs de construction présentent avantageusement une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2. [0160] Le procédé pourra alors comporter une étape de cure 170 visant à faire maturer les blocs de béton compressé obtenus et éventuellement à les placer dans une chambre de cure. Une telle étape permet de laisser le temps aux blocs de béton compressé de maturer et permettre une amélioration des propriétés mécaniques, physicochimiques et hygrométrique des blocs. En particulier, cette étape, aussi appelée étape de cure peut permettre une augmentation de la résistance à la compression des blocs obtenus. Par exemple, cette étape de cure peut être inférieure à 28 jours, de façon préférée inférieure à 15 jours, de façon plus préférée inférieure à 10 jours, de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 7 jours. En effet, les blocs de béton compressés selon la présente invention présentent l’avantage d’atteindre plus rapidement un plateau pour leur valeur de résistance mécanique en compression. Ainsi, les blocs de bétons compressés selon la présente invention, outre une empreinte carbone plus faible, présentent des caractéristiques avantageuses pour l’industrialisation de leur production et la réduction des coûts opérationnels de préparation.
[0161] De façon préférée, l’étape de cure pourra comporter un traitement thermique réalisé à une température supérieure à 25°C, de façon plus préférée supérieure à 30°C. Toutefois, de façon à respecter un bilan énergétique favorable, le traitement thermique, pouvant être réalisé dans le cadre de l’étape de cure, est réalisé à une température inférieure à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 80°C. Par exemple, le traitement thermique est réalisé à une température comprise en 20°C et 90°C, de façon préférée l’étape de cure thermique est réalisée à une température comprise en 25°C et 80°C ; de façon encore plus préférée entre 25°C et 65°C. En outre, le traitement thermique peut être réalisé sur l’intégralité de l’étape de cure mais également sur une période plus courte. Ainsi, de façon préférée, le traitement thermique est réalisé sur une durée inférieure à 20 heures, de façon plus préférée inférieure à 15 heures, et de façon encore plus préférée inférieure à 10 heures. Idéalement, la chaleur utilisée pour l’étape de cure provient de la récupération de chaleur fatale issue d’autres process environnants.
[0162] En outre, l’étape de cure pourra être réalisée dans l’eau ou bien comporter un stockage dans un environnement humide (e.g. humidité supérieure à 80% ; de préférence supérieure à 85% d’humidité relative) ou encore inclure une ou plusieurs étapes de mouillage des blocs de béton compressés.
[0163] EXEMPLES
[0164] Préparation d’un mélange pour élément constructif : [0165] Dans tous les exemples présentés ci-après, les formulations selon l’invention sont préparées selon un protocole identique, à savoir qu’un prémélange à sec est réalisé entre une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée, et des granulats dans des quantités prédéterminées, puis, après un premier mélange, de l’eau est ajoutée.
[0166] Le mélange a été ensuite soigneusement mélangé pendant au moins 20 secondes après qu’il a été placé dans des moules appropriés.
[0167] Le rapport massique eau sur matières sèches de la composition est ajusté à une valeur comprise entre 0,04 et 0,07. Dans un exemple particulier, le liant pour béton d’élément de maçonnerie comporte 35% en poids de matrice argileuse crue, 65 % en poids de composition d’oxydes métalliques calcinée ; et le mélange sec pour béton d’élément de maçonnerie comporte 90 % en poids de granulats et 10% en poids de liant. Ce mélange étant complété par de l’eau pour un rapport massique eau sur matières sèches du liant ajusté à une valeur de 0,06.
[0168] Le mélange pour élément constructif ainsi formé est ensuite placé dans un moule, compressé, démoulé puis laissé à maturation à température ambiante, c’est-à-dire environ 20 degrés Celsius pendant sept jours.
[0169] Alternativement, le mélange peut être placé dans un moule, compressé, démoulé puis laissé à maturation.
[0170] Méthodologie de mesure des propriétés mécaniques des mélanges pour élément constructif:
[0171] Une fois la maturation terminée, la résistance mécanique est mesurée. On entend par résistance mécanique d’un élément de maçonnerie, sa résistance à la compression, une telle compression étant mesurée selon la norme NF EN 771-3+A1/CN et est exprimée en Méga Pascal (MPa).
[0172] Comparaison des éléments constructifs selon l’invention aux éléments constructifs connus :
Le tableau 2 ci-dessous présente, pour différents types de bloc de béton compressés, les propriétés obtenues.
[Tableau 2]
[0173] Le tableau 2 ci-dessus illustre que le bloc compressé selon l’invention, alors qu’il ne comporte pas de ciment Portland ou de clinker permet d’atteindre des performances équivalentes à des produits comportant du clinker et présentant une empreinte carbone élevée.
[Tableau 3]
[0174] Le tableau 3 ci-dessus illustre les propriétés de 4 blocs de béton compressés selon la présente invention en fonction de la teneur en poids sec de certains de ses constituants. Le bloc compressé selon l’invention, alors qu’il ne comporte pas de ciment Portland ou de clinker permet d’atteindre des performances équivalentes à des produits comportant du clinker et présentant une empreinte carbone élevée.
[0175] En outre, la présence de défloculant peut permettre de réduire la friabilité d’un bloc de béton compressé obtenu selon la présente invention.
[Tableau 4]
[0176] Le tableau 4 ci-dessus illustre les propriétés de 4 blocs de béton compressés selon la présente invention. Les blocs compressés MTU-M1 et MTU-M2 qui sont réalisés avec une matrice argileuse broyée présentent une résistance mécanique à la compression bien plus élevée que les blocs compressés MTU-M3 et MTU-M4 qui sont réalisés avec une matrice argileuse non broyée présentant une D50 supérieure à 2 mm. En outre, l’utilisation d’une argile broyée présentant une D50 inférieure à 500pm peut permettre de réduire le nombre de non-conformité des blocs produits et homogénéiser les performances intra et inter batch.
[0177] En outre, la présence d’un agent défloculant permet de réduire la friabilité du bloc compressé lorsqu’une matrice argileuse broyée est utilisée alors qu’il n’a pas d’effet significatif lorsque la matrice argileuse utilisée n’est pas broyée.
[0178] L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, sauf indication contraire, les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacune des mises en oeuvre décrite ci- dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente.

Claims

Revendications
1. Procédé de préparation (100) de blocs de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Mélanger (110) une matrice argileuse crue, une composition d’oxydes métalliques calcinée, des granulats et de l’eau ; au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 inférieure ou égale à 500 pm telle que déterminée selon la norme ASTM D422-63 ;
Placer (120) le mélange obtenu dans des moules ;
- Appliquer (140) une pression sur une surface du mélange moulé, de préférence la surface supérieure ; et
Retirer (160) les blocs de béton compressés des moules.
2. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’étape de mélange (110) comporte une étape de prémélange de la matrice argileuse crue et de la composition d’oxydes métalliques calcinée de façon à former un liant de construction.
3. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le liant de construction est mélangé aux granulats et à l’eau lors de l’étape de mélange (110), de préférence à une teneur en liant de construction inférieure ou égale à 250 kg/m3 de volume de mélange.
4. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de mélange (110) comporte en outre l’ajout d’une composition d’activation, de préférence une composition d’activation alcaline.
5. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de mélange (110) comporte en outre l’ajout d’un défloculant, de préférence un défloculant organique.
6. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport massique de la composition d’oxydes métalliques calcinée sur la matrice argileuse crue est compris entre 0,5 et 2,5.
7. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape de chauffage, entre 20°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 80°C.
8. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de mélange (110) comporte une extrusion du mélange.
9. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice argileuse crue comporte au moins une argile sélectionnée parmi : Kaolinite, Bentonite, Montmorillonite, lllite, Smectite, Chlorite, Muscovite, Hallocyte, Sepiolite, Attapulgite et Vermiculite.
10. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice argileuse crue comporte au moins une argile crue de la famille des smectites, et l’au moins une argile crue de la famille des smectites représente, plus de 20 % en poids de la matrice argileuse crue.
11. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice argileuse crue comporte au moins 50% en poids sec de kaolinite et/ou d’illite.
12. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à une terre excavée.
13. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu’au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 supérieure ou égale à 0,1 pm telle que mesurée par la norme ASTM D422-63.
14. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu’au moins une partie de la matrice argileuse crue correspond à de l’argile crue broyée et présente une D50 comprise entre 10 pm et 500 pm telle que mesurée par la norme ASTM D422-63.
15. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les granulats comportent des granulats minéraux, les granulats minéraux étant de préférence sélectionnés parmi les fillers, des poudres, du sable, des gravillons, des graviers, des agrégats fossilisés et leur combinaison.
16. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mélange comporte au moins 40 % en poids de granulats minéraux, de préférence au moins 60% en poids, de façon plus préférée au moins 70% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 80% en poids.
17. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les granulats comportent des granulats biosourcés, les granulats biosourcés étant de préférence sélectionnés parmi le bois, de préférence copeaux ou fibres, le chanvre, la paille, la chènevotte de chanvre, le miscanthus, le tournesol, le typha, le maïs, le lin, des balles de riz, balles de blé, du colza, des algues, du bambou, la ouate de cellulose, du tissu défibré, et leur combinaison.
18. Procédé de préparation d’un bloc de béton compressé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mélange comporte au moins 10 % en poids de granulats biosourcés, de préférence au moins 15 % en poids, de façon plus préférée au moins 20 % en poids, et de façon encore plus préférée au moins 35 % en poids.
19. Bloc de béton compressé susceptible d’être obtenu selon un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit bloc de béton compressé comportant une matrice argileuse crue, des oxydes métalliques et des granulats, ledit bloc de béton compressé présentant une masse surfacique inférieure ou égale à 600 kg/m2 et une épaisseur d’au moins 15 cm.
20. Bloc de béton compressé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu’il présente une masse surfacique inférieure ou égale à 300 kg/m2.
21. Bloc de béton compressé selon l’une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce qu’il comporte au moins 1 % en poids d’oxydes métalliques divalents, de préférence au moins 2% en poids, de façon plus préférée au moins 3% en poids.
22. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 21 , caractérisé en ce qu’il présente une ou plusieurs cavités d’un volume supérieur ou égale à 2 cm3, de préférence d’un volume supérieur ou égale à 4 cm3, de façon plus préférée d’un volume supérieur ou égale à 6 cm3, de façon encore plus préférée d’un volume supérieur ou égale à 8 cm3.
23. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 22, caractérisé en ce qu’il présente une ou plusieurs cavités, de préférence ladite ou lesdites cavités représentant un volume total d’au moins 30 % du volume total du bloc de béton compressé.
24. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 23, caractérisé en ce qu’il présente une capacité de tampon hydrique, mesurée au plus tôt à 10 jours après fabrication, supérieure ou égale à 0,75, de préférence d’au moins 1.
25. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 24, caractérisé en ce qu’il comporte au moins 2 % en poids de matrice argileuse crue.
26. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 25, caractérisé en ce qu’il comporte moins de 2 % en poids de ciment Portland.
27. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 26, caractérisé en ce que le rapport massique d’oxydes métalliques sur la matrice argileuse crue est compris entre 0,4 et 2,5.
28. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 27, caractérisé en ce que les granulats comportent des granulats minéraux, les granulats minéraux étant de préférence sélectionnés parmi les fillers, des poudres, du sable, des gravillons, des graviers, des agrégats fossilisés et leur combinaison.
29. Bloc de béton compressé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte au moins 40 % en poids de granulats minéraux, de préférence au moins 60% en poids, de façon plus préférée au moins 70% en poids, et de façon encore plus préférée au moins 80% en poids.
30. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 29, caractérisé en ce que les granulats comportent des granulats biosourcés, les granulats biosourcés étant de préférence sélectionnés parmi le bois, de préférence copeaux ou fibres, le chanvre, la paille, la chènevotte de chanvre, le miscanthus, le tournesol, le typha, le maïs, le lin, des balles de riz, balles de blé, du colza, des algues, du bambou, la ouate de cellulose, du tissu défibré, et leur combinaison.
31. Bloc de béton selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte au moins 10 % en poids de granulats biosourcés, de préférence au moins 15 % en poids, de façon plus préférée au moins 20 % en poids, et de façon encore plus préférée au moins 35 % en poids.
32. Bloc de béton compressé selon l’une quelconque des revendications 19 à 31, caractérisé en ce qu’il comporte un défloculant, de préférence un défloculant organique.
33. Utilisation d’un bloc de béton compressé selon l’une des revendications 19 à 32 pour la réalisation d’ouvrages maçonnés, de préférence avec un mortier formulé à partir d’un liant à base d’argile crue.
34. Ouvrage maçonné comportant une pluralité de blocs de béton compressé selon l’une des revendications 19 à 32.
35. Ouvrage maçonné selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il prend la forme d’un mur de façade ou d’un mur porteur.
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