FR2718127A1 - Matériau composite allégé et insonorisant à matrice minérale hydraulique et procédé d'élaboration d'un tel matériau. - Google Patents

Abstract

- L'objet de l'invention concerne un matériau composite allégé destiné à la construction et constitué à partir, notamment, d'un liant hydraulique, du type ciment, chaux ou plâtre. - Selon l'invention, le matériau renferme, en outre: . de 10 à 80 % en volume d'un liant hydraulique, . de 10 à 65 % en volume de microsphères creuses présentant une granulométrie comprise entre 10 et 100 mum et une densité spécifique de 0,03 à 0,6 g/cm3 , . et de 3 à 15 % en volume d'un polymère créant en combinaison avec les microsphères un effet de couplage mécanique permettant d'obtenir un matériau insonorisant par amortissement vibratoire dans le spectre audible.

Description

l La présente invention concerne le domaine technique des matériaux

composites destinés à la construction, au sens général, et elle vise plus précisément, les matériaux à matrice minérale hydraulique, du type ciment, chaux ou plâtre, à

l'intérieur de laquelle des charges allégeantes sont incorporées.

L'invention concerne également des techniques d'élaboration de ces

nouveaux matériaux.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour constituer un matériau d'édification ou de parement se présentant sous la forme de

panneaux ou de plaques ou d'un mélange à projeter.

Dans le domaine des matériaux composites ci-dessus, il est connu dans l'état de la technique de nombreux matériaux allégés élaborés à partir de liants

hydrauliques, tels que des ciments artificiels, des plâtres ou de la chaux.

L'allégement de tels liants hydrauliques peut être réalisé par voie chimique, c'est-à-

dire par la formation de cellules de gaz lors du durcissement du liant hydraulique ou par voie physique consistant à incorporer des charges solides de densité la plus faible possible vis-à-vis de celle du liant hydraulique. A titre d'exemple, il est connu d'utiliser comme charges allègeantes, des matières végétales, des produits de synthèse organiques (billes de polystyrène expansé), des produits naturels ou de

synthèse inorganiques, tels que des granulats de verre expansé ou d'argile.

Si de tels matériaux allégés offrent l'avantage de présenter une densité relativement faible, il s'ensuit une détérioration de leurs caractéristiques mécaniques, notamment en ce qui concerne leur résistance à la compression ou à la rupture. Il apparaît, également, que les matériaux composites du type ci-dessus ne permettent pas de dégrader en chaleur l'énergie vibratoire provenant d'une excitation quelconque (choc ou onde de pression résultant d'un bruit par exemple), de sorte que

ces matériaux ne permettent pas d'amortir les ondes mécaniques qui les parcourent.

L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant un matériau composite microcellulaire allégé élaboré à partir d'un liant hydraulique et offrant des propriétés d'insonorisation acoustique dans le

spectre audible.

L'invention vise, également, à offrir un matériau composite présentant

une densité faible, ainsi qu'une résistance spécifique élevée.

Pour atteindre ces objectifs, le matériau composite selon l'invention renferme, en outre: - de 10 à 80 % en volume d'un liant hydraulique, - de 10 à 65 % en volume de microsphères creuses présentant une granulométrie comprise entre 10 et 100 /m et une densité spécifique de 0,03 à 0,6 g/cm3, - et de 3 à 15 % en volume d'un polymère créant, en combinaison avec les microsphères, un effet de couplage mécanique permettant d'obtenir un matériau insonorisant par amortissement vibratoire dans le spectre audible.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-

dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non

limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.

La fig. 1 illustre des courbes de variation du facteur de perte mécanique q

en fonction de la fréquence f pour deux types de matériaux.

La fig. 2 est une courbe de variation de la force F appliquée à une

éprouvette en fonction de son raccourcissement Al.

Il doit être considéré que le liant hydraulique, utilisé comme constituant pour le matériau composite selon l'invention, concerne ceux couramment utilisés dans l'industrie de la construction et connus de l'homme de l'art. Ainsi, le liant hydraulique est formé par: - des ciments artificiels, au sens le plus large du terme, obtenus par mouture fine de clinkers issus, notamment, de la cuisson à haute température d'un mélange de calcaire et d'argile, - de plâtre résultant de la cuisson à basse température de gypse naturel, suivie d'une mouture, - ou de chaux issue de la calcination de pierres naturelles carbonatées,

telle que la pierre à chaux.

Le matériau selon l'invention comprend, en temps que charges allègeantes, des microsphères creuses de nature organique ou minérale. Dans le cas de microsphères minérales, les charges minérales sont des éléments sphériques blancs à base de verre, notamment de verre borosilicaté à forte proportion de silice. Ces microsphères minérales, dont l'épaisseur varie approximativement entre 0,5 et 3 gm, présentent un diamètre moyen compris entre 30 et 100 tm pour des densités spécifiques relatives comprises entre 0, 12 et 0,6 g/cm3. La surface spécifique, c'est- à-dire le rapport de la surface développée sur le volume, est comprise entre 0, 7 et 1,5 m2/g environ, suivant la densité. Les microsphères présentent une résistance

élevée à la compression isostatique, ainsi qu'une totale étanchéité à l'eau.

Les microsphères creuses peuvent également être constituées de charges lO organiques se présentant sous la forme de microstructures blanches, de diamètre moyen compris entre 20 et 60 /m et d'épaisseur moyenne de paroi de l'ordre de 0,1 /xm. Leur densité spécifique relative est comprise entre 0,03 et 0,07 g/cm3. Les microsphères peuvent être obtenues à partir d'un thermoplastique de type copolymère (acrylonitrile, chlorure de vinylidene) ou copolymère (acrylonitrile, méthacrylonitrile). Les propriétés principales des microsphères creuses sont reprises

dans le tableau I annexé.

Le matériau composite selon l'invention comporte, également, un polymère en proportion de 3 à 15 % en volume et, de préférence, de 5 à 8 % en volume. A titre d'exemple, le polymère est un composé faisant partie des groupes acryliques et vinyliques, tels que: - copolymères d'acétate/versatate de vinyle (exemples: résine en poudre redispersable commercialisée sous la dénomination RHODOPAS PAV 12 et PAV 17 par la Société RHONE-POULENC), - acrylonitriles, - Ethyl-vinyle acétate (EVA), notamment sous forme d'émulsion aqueuse ou de latex, - Alcools polyvinyliques, à indice d'ester compris entre 5 et 300 approximativement

(exemples: RHODOVIOL 4/20 de RHONE-POULENC, RHODOVIOL BM de RHONE-

POULENC),

- Monomères et copolymères à base d'esters acryliques (exemple: dispersion aqueuse RHODOPAS DEC 27 de RHONE-POULENC), - les polyacétates de vinyle, tel que l'homopolymère en dispersion aqueuse

commercialisé sous la dénomination RHODOPAS A 016 P par la Société RHONE-

POULENC,

- les poly(acrylamides), - les poly(vinylpyrrolidone). Le polymère peut être également un dérivé cellulosique soluble dans l'eau, tel que: l'Hydroxyéthylcellulose (HEC), - le Méthylcellulose (MC), - le Carboxyméthylcellulose (CMC), - I'Hydroxypropylméthylcellulose (MPMC), les gommes naturelles,

- les alginates (alginate de sodium et de potassium par exemple).

Le polymère peut être également réalisé à partir de latex synthétique en dispersion aqueuse de type: - copolymère de styrène-butadiène (par exemple: dispersion aqueuse

commercialisée sous la dénomination RHODOPAS SB 112 par la Société RHONE-

POULENC),

- latex de styrène-acrylique (par exemple: produit commercialisé sous la dénomination RHODOPAS DS 899 par la Société RHONE-POULENC),

- Polychloroprènes.

Il est à noter qu'il peut être utilisé, également, des latex de caoutchouc

naturel en dispersion aqueuse.

Les propriétés insonorisantes du matériau composite allégé selon l'invention résultent de performances d'amortissement vibratoire attractives dans le spectre des fréquences dites acoustiques, au regard des matrices minérales hydrauliques utilisées. Plus précisément, le matériau selon l'invention présente une valeur élevée de son facteur de pertes mécanique q correspondant au rapport de l'énergie dissipée en chaleur dans le milieu sur l'énergie totale vibratoire injectée sur un cycle de déformation, soit: 7 = (1/2ir) x (^W/W) avec W, l'énergie vibratoire totale et AW, la perte d'énergie correspondante sur

un cycle de déformation.

Cette dégradation en chaleur, liée au facteur de pertes i du matériau considéré, permet ainsi une absorption, dans une certaine plage fréquentielle, des ondes mécaniques ou vibrations. Cette élévation du facteur de pertes i est obtenue par un effet de couplage mécanique entre les microsphères et le polymère associé en combinaison. La fig. I permet de mettre en évidence cette fonction en montrant, pour une température de référence donnée, le phénomène de relaxation mécanique caractérisé par le facteur de pertes 7, observé en fonction de la fréquence d'excitation, pour une matrice minérale hydraulique non chargée (courbe A) et chargée en microsphères (courbe B). Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. I et dans les exemples ci-après donnés à titre indicatif, l'insertion dans la matrice hydraulique des microsphères de surface spécifique élevée, auxquelles est additionnée une faible fraction volumique de polymère, avantageusement entre 5 et 8 % en volume d'extraits secs de matière thermoplastique, permet d'obtenir, à une température donnée de référence, un décalage fréquentiel du pic principal de relaxation mécanique qui caractérise la capacité d'amortissement vibratoire du solide considéré. A titre expérimental, il a été observé, à température ambiante, un décalage du pic de relaxation vers les hautes fréquences de plus de deux décades entre un échantillon durci de pâte cimentaire combinée à un polymère thermoplastique (courbe A), par rapport au même échantillon auquel a été incorporée une fraction volumique significative de charges microniques, par exemple de l'ordre de 15 % en volume total de mélange (courbe B). Il peut ainsi être obtenu grâce au couplage induit par les microsphères, un positionnement adéquat du pic de relaxation et donc un facteur de pertes X maximum dans la bande fréquentielle audible, à savoir

à 10 000 Hz.

Il est à noter que dans le cas o le liant hydraulique utilisé est du ciment artificiel, notamment du type Portland, le matériau comporte également des pouzzolanes naturelles ou de synthèse en proportion de 5 à 50 % en poids de ciment permettant d'éviter, dans le temps, une corrosion superficielle des microsphères résultant d'une attaque par la chaux libérée lors de l'hydratation du ciment. Les pouzzolanes qui sont des composants connus de l'homme du métier, peuvent être d'origine naturelle provenant, par exemple de cendres volcaniques (pouzzolanes de Salone en Italie), de terres argileuses de haute pureté à base de montmorillonite (terre de Fuller). Les pouzzolanes peuvent être également de synthèse et constituées à partir: - de cendres volantes (Cf. Brevet n 2 149 998), de fumées de silice, produits de récupération de l'industrie du silicium (diamètre moyen 0, I y, surface spécifique de 20 m2/g) dans une proportion en poids de ciment comprise avantageusement entre 5 et 15 %, - des métakaolins, obtenus par calcination entre 700 et 900 C, d'argiles kaoliniques

préalablement broyées.

La composition, les propriétés pouzzolaniques et les méthodes de sélection de ces métakaolins sont décrites, notamment, dans les brevets n 2 575 744,

2 601 356 et 2 634 558.

Dans une forme préférée de réalisation des matériaux composites objets de l'invention, il sera utilisé des pouzzolanes de synthèse très réactives de type

métakaolin conformes aux critères définis dans les brevets précédemment cités.

Il est à noter, également, que dans le cas o le liant hydraulique est du type chaux grasse, il est préférable d'incorporer au matériau des pouzzolanes, de préférence de synthèse, dans une proportion de 100 à 300 % en poids de la chaux utilisée. Suivant la destination des composites selon l'invention, d'autres constituants connus de l'homme de l'art peuvent être rajoutés, tels que des pigments organiques ou minéraux (applications décoratives par exemple), des sables de toute nature, des adjuvants susceptibles d'améliorer la viscosité des mélanges pâteux élaborés (fluidifiants, plastifiants réducteurs d'eau, anti-mousses), des adjuvants accélérateurs ou retardateurs de prise, ou des renforts fibreux. Peuvent être utilisés comme renforts fibreux de nature inorganique, du carbone ou du verre de type E, R ou alcali- résistant AR. La composition de ces verres alcali-résistants figure notamment au document FR 2 601 356. Les renforts fibreux de nature organique peuvent être du polyester, du polyamide, du polyéthylène, du polypropylène, de l'acrylique, de l'alcool polyvinylique, de l'aramide, du polyacrylate ou des chlorofibres. Il est à noter que le composite selon l'invention peut, également, comporter des renforts métalliques (acier standard ou inoxydable, fonte) mais leur intérêt est limité en raison de leur densité élevée. La lecture des tableaux 2 et 3, qui donnent des exemples de compositions, permettra une meilleure compréhension de l'invention. Le tableau n 2 montre ainsi la composition de différents mortiers de ciments Portland numérotés de

1 à 9 et de trois compositions de plâtre allégé numérotées de 10 à 12.

Les conditions de mûrissement des éprouvettes de mortier allégé sont les suivantes

- mortier n 2: 28 jours en solution d'eau saturée en chaux, température 20 C.

- autres mortiers: 24 heures à 20 C et 95 % d'Humidité Relative, 7 jours à 20 C et 65 % d'Humidité Relative, puis conservation à la température ambiante (50 % d'Humidité

Relative et 20 C).

Les éprouvettes de plâtre allégé sont conservées 24 heures en moule

fermé à 20 C, puis maintenues à 20 C et 50 % d'Humidité Relative jusqu'aux essais.

Les chiffres donnés dans le tableau n 2 sont des quantités relatives en unité de poids. Les microsphères sont pour leur part, exprimées en pourcentage de volume total de mortier humide et les renforts de verre en pourcentage en poids de

mortier humide.

Le facteur de perte mécanique q est mesuré en traction-compression à fréquence variable sur des échantillons prismatiques excités hors de la résonnance et pour une température de référence de 20 C. Les essais de résistance en compression sont réalisés sur des cylindres de rapport hauteur/diamètre égal à 2. Les mesures de flexion correspondent à des essais normalisés en flexion 4 points, sur des plaques d'épaisseur 10 mm. Pour le vieillissement accéléré, les mortiers testés ont été immergés en eau à 50 C, après le mûrissement de 28 jours (contrôle mécanique

à 40 et 80 jours d'immersion).

La vitesse du son CL correspond à une vitesse d'ondes longitudinales

déterminée à 50 KHz.

Le fluidifiant utilisé est du type naphtalène sulfonate ou mélamine sulfonate. L'examen du tableau n 3 permet de constater que le mortier de ciment allégé n 2 et ne comportant pas de polymère, présente un faible facteur de pertes i7 aux fréquences acoustiques comparable à un mortier dense, soit q équivalent à 0,4 %. Dans le mortier de ciment traité cette fois avec une dispersion aqueuse de polymère, l'incorporation des microsphères vis-à-vis du même mortier non allégé (n 1) permet d'agir significativement sur le facteur de perte 7. Entre les échantillons

n I et n 3, la valeur de 7 est multipliée par un facteur supérieur à 4.

Pour les mêmes proportions de microsphères, les échantillons n 3, 4, 5 et 6 voient leur facteur de perte q varier avec la concentration du polymère et selon sa nature. En fonction de la bande fréquentielle visée, le choix du polymère, la proportion et les caractéristiques des microsphères utilisées influent donc sur le coefficient de perte 17. Ainsi, l'échantillon n 7 de mortier allégé par une charge organique montre, vis-à-vis de l'échantillon n 3 de même densité et de même stoechiométrie, un comportement fréquentiel différent du facteur de perte, plus

attractif en haute fréquence.

L'augmentation d'un facteur de 10 à 20 du coefficient d'amortissement interne au milieu (échantillons n 2 et 4 par exemple) augmente notablement les qualités d'insonorisation de ce dernier. Dans une paroi séparative mince vibrant en flexion, il peut être montré qu'au delà de la fréquence critique de ladite paroi, le

gain résultant peut atteindre 10 décibels sur la transmission des bruits aériens.

L'invention constitue donc un progrès important dans l'insonorisation des matériaux

allégés utilisant des matrices de type liant hydraulique.

Il est à noter, également, que les caractéristiques mécaniques, en compression et en flexion des matériaux composites selon l'invention, sont également

très supérieures à celles des produits de même densité proposés actuellement.

Entre les échantillons n 3, 7 et 8, par exemple, la résistance en compression est sensiblement affectée par la nature des microsphères utilisées. Pour une densité du mortier allégé d'environ 1,2 g/cm3, la résistance en compression aRc atteint 40 MPa dans le mortier de ciment n 8 comportant des charges minérales plus denses et donc plus résistantes. Pour une densité inférieure à 1, 10 g/cm3, les charges

organiques donnent au mortier n 7 une résistance en compression aRC de 20 MPa.

Pour une fraction identique de polymère, cette même résistance atteint 31 MPa (mortier n 3) avec des microsphères minérales de densité inférieure à celle testée sur

le mortier n 8.

En flexion, des mortiers comportant des fibres de verre E et AR de mm donnent des résistances pouvant dépasser 10 MPa (mortier n 9), toujours pour une densité proche de 1,10 g/cm3. Le rapport résistance en flexion sur résistance en compression est donc notablement amélioré par rapport aux produits

cimentaires allégés conventionnels: il est voisin de 3 sur les mortiers n 7 et n 9.

La capacité de déformation à la rupture ERC en compression est fortement accrue dans la matrice cimentaire additivée des microsphères. Sans polymère, la matrice allégée par les sphères de verre voit sa déformation ERC atteindre 1 % pour une densité de 1, 15 g/cm3 environ (mortier n 2). L'ajout de polymère influe sur ce comportement, eRC augmentant avec la concentration jusqu'à atteindre des valeurs de 2 % (mortier n 4). A titre d'exemple, la fig. 2 montre un enregistrement de la rupture en compression d'une éprouvette correspondant au mortier n 3. A la différence d'un mortier dense, il reste encore au-delà de la contrainte maximale aRC, une capacité de déformation résiduelle et d'absorption d'une certaine quantité d'énergie potentielle. Par ailleurs, on peut relever que le domaine de déformation élastique est très élevé eEC est voisin de 1,0 %, et le rapport limite élastique EC sur limite à rupture aRC atteint 60 %. En fonction de la concentration en polymère, les essais montrent que le rapport SEC / uRc se situe approximativement entre 55 %

(mortier n 4) et 80 % (mortier n 2).

Avec les microsphères organiques, le comportement à la ruine du

composite est encore amélioré par rapport au mortier n 3. La chute de l'effort au-

delà de la rupture a%. est plus lente qu'avec les microsphères de verre. La déformation à rupture eRc croit également avec le taux de polymère, de I à 1,3 % environ, respectivement sans et avec 8 % en volume de latex styrène-acrylique. Le rapport auc / aRC est toujours voisin de 80 %, dans le cas de microsphères organiques, pour des densités de mortiers voisines de 1, 1 g/cm3. La déformation

élastique, enfin, varie entre 65 et 70 % de la déformation à rupture.

Ces composites acoustiques microcellulaires à matrice hydraulique

apportent donc, au plan des performances mécaniques, de notables améliorations vis-

à-vis des produits allégés conventionnels. La durabilité des microsphères analysée en immersion d'eau à 50 C est bonne sur les mortiers testés n 2, 3, 7, 8 et 9, pour le taux de métakaolin

sélectionné (soit 30 % en poids de ciment).

Dès 40 jours d'immersion, les valeurs sont stabilisées sur le mortier n 2, notamment, qui ne contient pas de polymère. Le comportement élastique du matériau

est conservé, ainsi que ses performances à rupture.

Sur les autres mortiers chargés en polymère, il est observé une quasi stabilité de la déformation à 40 jours, alors que les valeurs de résistance continuent à décroître légèrement. Toutefois, le test de vieillissement accéléré en eau à 50 C peut s'avérer ici inadapté au produit, compte tenu de la présence du thermoplastique dans la matrice cimentaire. On notera qu'avec le mortier n 8, contenant une faible fraction de fumée de silice combinée à du métakaolin (respectivement 5 % et 25 % en poids de ciment), la chute des résistances mécaniques reste assez faible à 80 jours d'immersion. En flexion, les mortiers n 7 et 9 montrent un bon comportement à la rupture sous vieillissement à 50 C, du fait de la présence des sphères aux interfaces fibres/matrice. Dans le cas des matrices hydrauliques de type plâtre, les tableaux 2 et 3 montrent les propriétés obtenues à partir de trois exemples de compositions non limitatifs. Dans le plâtre n 10, la célérité longitudinale atteinte à 50 KHz, pour une densité de 0,65 g/cm3 (avec 40 % volume de microsphères) est de 800 m/s. Dans le plâtre n 12, un volume de microsphères de verre égal à 40 % confere au composite de densité inférieure à 0,80 g/cm3 une résistance en compression de

aRc = 19 MPa.

La déformation à rupture eRC atteint ici: 1 %.

Pour un taux de fibres de verre de 6 % en poids, la résistance en flexion

dépasse à la rupture 10 MPa.

Outre les résultats figurant dans les tableaux 2 et 3, il est à noter que le matériau selon l'invention présente l'avantage d'un bon comportement au feu (classement M,), ainsi qu'une résistance au gel- dégel satisfaisante et une usinabilité à sec aisée, notamment. De plus, le composite offre: un retrait d'hydratation faible dans le cas des ciments (mortier n 5): a < 7.104 à 28 jours de mûrissement, - un gonflement de prise nul pour un plâtre de type semi hydrate a contenant notamment des sphères organiques, préférentiellement au moins 10 % en volume, - et une reprise d'eau faible (matrice cimentaire) du fait de la structure cellulaire

fermée à 100 % et étanche à l'eau.

Un autre avantage de l'invention porte sur la possibilité de réaliser les mélanges et la mise en oeuvre du matériau selon l'invention grâce aux équipements conventionnels utilisés pour les ciments ou les plâtres, notamment chargés de fibres

de renfort.

Le procédé d'élaboration du composite selon l'invention consiste à a) réaliser un mélange allégé à partir des constituants suivants: environ 35 à 55 parties en poids d'eau mélangées à environ 3 à 12 parties en volume total de polymère, 20. de 0 à 5 parties en poids d'adjuvant, fluidifiant ou plastifiant, réducteur d'eau, b) incorporer au mélange de 10 à 65 % en volume total de microsphères creuses présentant une granulométrie comprise entre et 100 /m et une densité spécifique de 0, 03 à 0,6 g/cm3,

c) et à utiliser environ 100 parties en poids de liant hydraulique.

Il est à noter que le liant hydraulique peut être mis en oeuvre soit avant

l'étape a), soit après l'étape b).

A titre d'exemple, il est décrit ci-après un procédé de fabrication d'un composite consistant: - à mélanger à sec le ciment ou la chaux avec les pouzzolanes de synthèse, dans les proportions avantageuses suivantes: parties en poids de ciment, entre 25 et 45 parties en poids de métakaolin, additivé éventuellement entre et 10 parties en poids de fumée de silice, ou. 100 parties en poids de chaux, 5. 100 à 200 parties en poids de métakaolin - incorporer ensuite, successivement: l'eau additivée du polymère dans une proportion de 35 à 55 parties en poids pour l'eau et 3 à 15 parties en volume total de polymère, les microsphères de verre boro-silicate ou de polyacrylonitrile-chlorure de vynilidène, dans une proportion comprise entre 10 et 65 % environ, avantageusement entre 20 et 45 % du volume total, le fluidifiant réducteur d'eau éventuel, dans une proportion de 0 à 5 parties en poids; - le mélange allégé ainsi constitué est malaxé, de préférence à faible vitesse, jusqu'à l'obtention d'une pâte homogène, - et répéter les opérations dans l'ordre décrit ci-dessus dans le cas d'un liant de type plâtre sans utiliser de pouzzolanes de synthèse, ni de fluidifiant réducteur d'eau. Dans une autre forme de réalisation, le mélange aux mêmes proportions que ci-dessus peut être exécuté dans l'ordre suivant: - pouzzolanes de synthèse, - eau additivée du polymère, fluidifiant, - microsphères organiques ou minérales,

- ciment ou chaux.

Le mélange final s'effectue à basse vitesse.

Il peut être incorporé à la pâte allégée des fibres de renfort, telles que des fibres de verre E pour les plâtres et de verre E, R ou AR pour la chaux ou le ciment et dans des proportions comprises entre 2 et 15 % en poids, avantageusement entre 2 et 7 % du poids de pâte cimentaire allégée et entre 4 et 10 % du poids de plâtre

allégé humide.

Les pâtes obtenues peuvent être moulées par coulée gravitaire dans des formes complexes ou en plaques minces d'épaisseur de 5 mm par exemple, sans aucune variation de leur densité. Une vibration des moules peut compléter la mise

en place du mélange pâteux.

Il est à noter que les microsphères utilisées confirent au mélange obtenu un caractère thyxotrope, notamment pour des fractions volumiques supérieures à %. Compte tenu de la thyxotropie du mélange, ce dernier peut être pulvérisé en forte épaisseur sur des parois verticales ou en plafond. Du fait de la légèreté et de

la thyxotropie de la pâte, la perte de matière liée au rebond est quasi nulle.

Dans le cas o la tenacité recherchée nécessite l'emploi de fibres coupées assez longues (40 mm par exemple), il peut être envisagé de projeter séparément et simultanément les fibres et le mortier allégé (procédés dits de "spraymix" ou "de projection simultanée"). Il peut être envisagé, également, de recourir à des

techniques de type pultrusion ou extrusion à travers des filières de toute section.

Enfin, des renforts sous toute forme (Roving, nappes, tissus par exemple) peuvent être insérés lors de la mise en place ou lors de la coulée gravitaire (procédé de

"moulage au contact").

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car

diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

TABLEAU I

Critères Granulométries densité Ahsorption d'eau Réaction Toxicité Couleur disponibles réelle (en poids) au feu Type de cha (mm) Microsphères de 0,05 0,18 minérales à 0,15 0,23 0,28 < 0,5 % M0 non toxique blanche 0,35 0,6 Microsphères de 0,01 de 0,03 précautions blanche organiques à 0,07 à 0,07 < 2 % M2 /inhalation

TABLEAU 2

Mortiers allégés n I 2* 3* 4 5 6 7* 8* 9* Plâtres allégés no 10 1 1I 12 Ciment CPA 55 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Plâtre (c) 100 100 100 Sable fin (0,1/0,5 mm) 30 30 30 30 30 30 30 - 30 Styrène/acrylique 12 6,0 Microsphères (% vol.) Charges microniques (% vol.) minéralesp =0,18 - 40% 40% 40% 40 % 40 % - - 40 %.minérales(p = 0,18) 10 % - 40 %

p = 0,37 40 %. organiques (p = 0,036) 30 % 10 % -

organiques p =0,036 - 40 % - -

Eau 60 55 60 Métakaolin 30 30 30 30 30 30 35 25 30 Verre E (% poids) 4 % 4 %

Fumées de silice - - - - - - - 5 -

Polymère:PVA - 2,0 4,0 - - -

Styrène/acrylique 6,0 - 6,0 12,0 - - 6,0 3,0 3,0 Fluidifiant 1,7 2,5 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 2,0 2,6 Eau 43 49 49 47 47 50 48 46 48 Verre (% en poids):

E (20 mm) - - 3 % - -

A.R. (20 mm) - - 3 % * Vieillissement en eau à 50 C après mûrissement de 28 jours

TABLEAU 3

rtier n 1 2*- 3* 4 5 6 7* 8* 9* Itres allégés n 10 11 12 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _ \_ _ _ _ _ _ _ __ _ _ __ _ __ Propriétés Densité (g/cm3) 2,1 1, 15 1,12 1,10 1,12 1,12 1,05 1,23 1,13 Densité p 0,65 0,90 0,78 Facteur de pertes(%) aRC (MPa) 9,0 15,0 19,0 Hz 1,3 0,4 6,0 8,5 3,6 4,8 6,0 4,0 4,2 1000 Hz 1,2 0,4 5,2 7,6 3,3 4.4 7,0 3,7 4,0 alc (%) 1.2 0,7 1,0 Résistance en compression aRC (MPa) 6,0 - 11,0 ORc/Allongement à rupture eRú c - 28 jours: CL (m/s) 800 1310 1580 aO aRc (MPa) 52,0 25,0 31,0 28,0 31,0 25,0 20,0 40,0 23,0 e* (7 ) 0,1 1,0 1,7 2,0 1,2 1,4 1,1 1,3 1,25 - 28 jours + 40 jours eau 50 C: arc (MPa) 25,4 29,0 - - - 18,0 38,0 27,0 úetc (%) 0,92 1,63 - - - 1,0 1,2 1,17 - 28 jours + 80 jours eau 50 C ac (MPa) 25,5 27,0 - - - 17,0 36,0 25,5 * eRc (%) 0,9 1,55 - - - 0,97 1,15 1, 13 Résistance en flexion: aRf -28 jours Rat (MPa) - - - - 7,0 - 11,0 - 28 jours + 40 jours eau 50 C: it,- 6,2 - 10,0 C - 28 jours + 80 jours eau 50 C: aet- 6,0 - 9,7 Vitesse de son CL (m/s) 3 700 2100 2 300 2150 2 300 1950 1 650 2 700 2 100 Vieillissement en eau à 50 C après mûrissement de 28 jours

Claims (10)

REVENDICATIONS:

1 - Matériau composite pour la construction, du type constitué à partir notamment d'un liant hydraulique, du type ciment, chaux ou plâtre, caractérisé en ce qu'il renferme, en outre: - de 10 à 80 % en volume d'un liant hydraulique, - de 10 à 65 % en volume de microsphères creuses présentant une granulométrie comprise entre 10 et 100 im et une densité spécifique de 0,03 à 0,6 g/cm3, - et de 3 à 15 % en volume d'un polymère créant en combinaison avec les microsphères un effet de couplage mécanique permettant d'obtenir un matériau

insonorisant par amortissement vibratoire dans le spectre audible.

2 - Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport pondéral des microsphères additionnées au polymère, sur le liant hydraulique

est compris entre 4 et 15 %.

3 - Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de 10 à 55 % en volume d'un liant hydraulique du type ciment artificiel et des pouzzolanes, de préférence de synthèse du type métakaolin ou fumées de

silice, en proportion de 5 à 50 % en poids dudit liant hydraulique.

4 - Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de 10 à 55 % en volume d'un liant hydraulique du type chaux et des pouzzolanes, de préférence de synthèse du type métakaolin ou fumées de silice, en

proportion de 100 à 300 % en poids dudit liant hydraulique.

- Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il

comporte de 30 à 80 % en volume d'un liant hydraulique du type plâtre.

6 - Matériau composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que les microsphères creuses sont en verre ou en matière thermoplastique et présentent une granulométrie comprise, de préférence, entre 30 et 80 rm et une densité spécifique,

de préférence, entre 0,12 et 0,6 g/cm3.

7 - Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il

comprend, de préférence, entre 5 à 8 % en volume d'un polymère.

8 - Matériau composite selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce que le polymère est un composé faisant partie des groupes acryliques ou vinyliques,

des dérivés cellulosiques ou d'un copolymère de styrène-butadiène.

9 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce qu'il comporte, également, des renforts fibreux inorganiques ou organiques. 10 - Procédé d'élaboration d'un matériau composite insonorisant, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) réaliser un mélange à partir des constituants suivants environ 35 à 55 parties en poids d'eau mélangées à environ 3 à 15 parties en volume total de polymère, 10. de 0 à 5 parties en poids d'adjuvant, fluidifiant ou plastifiant, réducteur d'eau, b) incorporer au mélange de 10 à 65 % en volume total de microsphères creuses présentant une granulométrie comprise entre et 100 /m et une densité spécifique de 0,03 à 0,6 g/cm3,

c) et à utiliser environ 100 parties en poids de liant hydraulique.

11 - Procédé d'élaboration selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser le liant hydraulique dans le processus d'élaboration, soit avant

l'étape a), soit après l'étape b).

12 - Procédé d'élaboration selon la revendication 10 ou 1l 1, caractérisé en ce qu'il consiste, pour un liant hydraulique du type ciment artificiel ou chaux, à incorporer au mélange, respectivement 5 à 50 ou 100 à 300 parties en poids de pouzzolanes.