FR2915701A1 - Making a construction element having a fire resistant side, comprises placing a fire protection layer to be set and hardened at a base of a mold and then placing a construction material on the hardened fire protection layer, or vice-versa - Google Patents
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Abstract
Description
DescriptionDescription
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément de construction ayant au moins une face résistante au feu. Elle a également pour objet un élément de construction résistant au feu de type dalle, dalle alvéolaire, pré-dalle ou poutre-dalle en béton obtenu par ce procédé. The present invention relates to a method of manufacturing a building element having at least one fire-resistant face. It also relates to a fire-resistant building element type slab, alveolar slab, pre-slab or concrete slab obtained by this method.
L'invention concerne le domaine technique général des éléments de construction de type mortier ou béton utilisés notamment dans les structures de bâtiments ou de tunnels et plus généralement tous les éléments de construction préfabriqués en béton ou mortier. The invention relates to the general technical field of construction elements of the mortar or concrete type used in particular in the structures of buildings or tunnels and more generally all prefabricated concrete or mortar construction elements.
Les éléments de construction jouent un rôle important dans le développement d'un incendie. Certains peuvent contribuer de manière importante au développement du feu ou ne pas conserver leur fonctionnalité pendant l'incendie (perte de la capacité portante, perte de l'isolation, Building elements play an important role in the development of a fire. Some may contribute significantly to the development of the fire or may not maintain their functionality during the fire (loss of bearing capacity, loss of insulation,
.) alors que d'autres sont spécialement conçus pour lui être résistant... DTD: Pour la protection contre le feu, il est courant d'employer des éléments de construction comportant sur au moins une de leur face une couche d'un matériau de protection au feu, par exemple de type laine de roche, amiante, gypse, panneau de plâtre, panneau en silicate de calcium, peinture intumescente, enduit projeté de type FENDOLITE (mélange de vermiculite et de ciment Portland), FIREBARRIER (ciment réfractaire), etc. Les matériaux résistants au feu sont des matériaux pouvant résister à de hautes températures (> 1000 C) tout en assurant, pendant un temps déterminé, :30 le maintien de la fonctionnalité des matériaux ou systèmes constructifs protégés. .) while others are specially designed to be resistant to it ... DTD: For fire protection, it is common practice to use structural elements with at least one of their face a layer of a material fire protection, eg rockwool, asbestos, gypsum, plasterboard, calcium silicate board, intumescent paint, FENDOLITE type spray mix (vermiculite and Portland cement mix), FIREBARRIER (refractory cement) etc. The fire resistant materials are materials that can withstand high temperatures (> 1000 C) while ensuring, for a given time, the maintenance of the functionality of the materials or constructive systems protected.
Généralement, la couche de matériau de protection au feu est mise en place sur site, c'est-à-dire une fois que les éléments de construction ont été montés. Le matériau de protection au feu peut être un enduit appliqué par projection en voie humide (cas du FENDOLITE et du FIREBARRIER par exemple), une peinture intumescente pulvérisée (NULLIFIRE par exemple) ou un panneau mis en place par fixation mécanique (cas des panneaux de plâtre STUCAL , silico-calcaire PROMATECT ou laine de roche par exemple). Plusieurs inconvénients apparaissent lors de la mise en place sur site de la couche de protection au feu. Tout d'abord, certaines parties de la structure à protéger peuvent être difficilement accessibles de sorte que la protection ne peut être optimale sur toute la surface à protéger. Dans le cas de la fixation mécanique de panneaux résistant au feu, il est nécessaire de découper lesdits panneaux en fonction de la forme et des dimensions de la structure à protéger. Generally, the layer of fire protection material is put in place on site, that is to say once the building elements have been mounted. The fire protection material may be a coating applied by wet spraying (in the case of FENDOLITE and FIREBARRIER for example), an intumescent paint sprayed (NULLIFIRE for example) or a panel set up by mechanical fixing (case of the panels of STUCAL plaster, PROMATECT silico-limestone or rockwool for example). Several disadvantages arise during the establishment of the fire protection layer on site. First, some parts of the structure to be protected may be difficult to access so that the protection can not be optimal over the entire surface to be protected. In the case of the mechanical fixing of fireproof panels, it is necessary to cut said panels according to the shape and dimensions of the structure to be protected.
Et selon la précision de la découpe, il peut y avoir certaines parties de la structure mal protégées. La question du traitement des joints (rectitude, désaffleurement) se pose également, renforçant, dans la pratique, les problèmes pour assurer une protection continue des éléments. De plus, le fait de rapporter des éléments de protection sur une structure déjà montée est coûteux en temps et en main d'oeuvre, implique un travail en sous-face de l'ouvrage contre-productif et incohérent par rapport à la conception globale et engendre d'importantes salissures nécessitant un nettoyage. Un autre inconvénient réside dans le fait qu'il est nécessaire de prévoir une gestion des déchets. And depending on the precision of the cut, there may be some parts of the structure poorly protected. The question of the treatment of joints (straightness, misalignment) also arises, reinforcing, in practice, the problems to ensure a continuous protection of the elements. Moreover, the fact of reporting protection elements on an already assembled structure is costly in terms of time and manpower, implies a work on the underside of the counter-productive work and incoherent with respect to the overall design and causes significant soiling requiring cleaning. Another disadvantage is that it is necessary to provide waste management.
Pour tenter de résoudre le problème lié à la mise en place d'éléments de protection rapportés sur une structure déjà montée, il est connu d'introduire une couche de matériau de protection au feu, directement en usine, lors de la fabrication des éléments de construction. Dans ce cas, on place un panneau de protection au feu en fond de coffrage et on vient couler par-dessus une couche d'un matériau de construction de type mortier ou béton. Après démoulage, on In an attempt to solve the problem related to the introduction of protection elements reported on an already assembled structure, it is known to introduce a layer of fire protection material, directly in the factory, during the manufacture of the elements of construction. In this case, a fire protection panel is placed at the bottom of the formwork and is poured over a layer of a mortar or concrete type construction material. After demolding, we
obtient un élément de construction stratifié comportant une couche de protection au feu. Toutefois, il est encore nécessaire de prédécouper le panneau avant son installation et d'ajuster ses dimensions à celles de l'ouvrage ou du moule en usine. Cette opération est habituellement coûteuse en temps et en main d'oeuvre et nécessite une gestion des déchets de coupe. obtains a laminated building element with a fire protection layer. However, it is still necessary to pre-cut the panel before installation and adjust its dimensions to those of the structure or mold in the factory. This operation is usually costly in time and labor and requires management of cutting waste.
Face aux inconvénients de l'art antérieur, le problème technique principal que vise à résoudre l'invention est de fabriquer en usine un élément de construction ayant au moins une face résistante au feu, de manière simple, rapide, économique en énergie, main-d'oeuvre et process. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un élément de construction qui ne nécessite pas de gestion des déchets. Un autre but de l'invention est de proposer un élément de construction dont la couche de protection au feu possède de très bonnes propriétés isolantes et mécaniques pour les hautes (>1000 C) et les très hautes températures (>1300 C). In view of the drawbacks of the prior art, the main technical problem that the invention aims to solve is to manufacture at the factory a construction element having at least one fire-resistant face, in a simple, fast, energy-saving manner, work and process. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a construction element that does not require waste management. Another object of the invention is to provide a building element whose fire protection layer has very good insulating and mechanical properties for high (> 1000 C) and very high temperatures (> 1300 C).
La solution proposée par l'invention est un procédé de fabrication d'un élément de construction ayant au moins une face résistante au feu, ledit élément de construction étant obtenu en disposant dans un moule : • une couche d'un matériau autolissant fluide ayant des propriétés d'adhérence et des propriétés anti-feu, ledit matériau étant apte à faire prise et durcir, • une couche d'un matériau de construction fluide ou pâteux, de type mortier 25 ou béton. Ce procédé permet d'obtenir de manière simple et rapide, une couche de protection au feu épousant parfaitement la forme du moule sans intervention extérieure et sans génération de déchet. Ainsi, la protection au feu est réalisée au moment de la fabrication de l'élément de construction, directement en usine 30 et cette protection incendie est transportée et installée en même temps que la structure. The solution proposed by the invention is a method of manufacturing a building element having at least one fire-resistant face, said building element being obtained by placing in a mold: a layer of a self-leveling fluid material having adhesion properties and fireproofing properties, said material being able to set and harden, a layer of a fluid or pasty construction material, mortar or concrete type. This method makes it possible to obtain in a simple and rapid manner, a fire protection layer perfectly matching the shape of the mold without external intervention and without waste generation. Thus, the fire protection is performed at the time of manufacture of the building element, directly in the factory 30 and fire protection is transported and installed at the same time as the structure.
Selon une caractéristique préférée de l'invention, l'élément de construction est obtenu en disposant d'abord au fond du moule la couche de protection au feu, puis en disposant sur ladite couche de protection au feu suffisamment durcie la couche du matériau de construction. Dans une variante de réalisation permettant d'élargir le champ d'application de l'invention, on dispose d'abord au fond du moule la couche du matériau de construction, puis on dispose sur ladite couche du matériau de construction suffisamment durcie la couche de protection au feu. According to a preferred feature of the invention, the construction element is obtained by first placing the fire-protection layer at the bottom of the mold and then placing the layer of the building material on the fire protection layer sufficiently hardened. . In an alternative embodiment that makes it possible to widen the scope of the invention, the layer of the building material is firstly placed at the bottom of the mold, and then the layer of construction material which has sufficiently hardened fire protection.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on forme le matériau constitutif de la couche de protection au feu en mélangeant une composition granuleuse comprenant un liant hydraulique à base d'anhydrite III et un granulat susceptible de libérer de l'alumine, avec de l'eau, ledit liant hydraulique et ledit granulat étant dosés pour former, à partir de 1000 C, une peau extérieure à base de sulfo-aluminate de calcium. Par granulat susceptible de libérer de l'alumine , on entend au sens de la présente invention, un granulat à base d'alumine ou un granulat, tel que la vermiculite, apte à libérer de l'alumine lorsqu'il est chauffé. According to another advantageous characteristic of the invention, the constituent material of the fire-protection layer is formed by mixing a granular composition comprising a hydraulic binder based on anhydrite III and a granulate capable of releasing alumina, with the water, said hydraulic binder and said granulate being dosed to form, from 1000 C, an outer skin based on calcium sulfoaluminate. By granulate capable of releasing alumina is meant in the sense of the present invention, a granulate based on alumina or a granulate, such as vermiculite, capable of releasing alumina when heated.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant d'améliorer les propriétés anti-feu, mécaniques et notamment l'adhérence sur tout type de support, on dose le liant hydraulique à base d'anhydrite III et le granulat susceptible de libérer de l'alumine pour faire réagir de 3 à 5 moles, préférentiellement 4 moles, d'anhydrite III avec 2 à 4 moles, préférentiellement 3 moles, d'alumine. According to yet another advantageous characteristic of the invention making it possible to improve the fireproof and mechanical properties and especially the adhesion on any type of support, the hydraulic binder based on anhydrite III and the granulate capable of releasing alumina for reacting 3 to 5 moles, preferably 4 moles, of anhydrite III with 2 to 4 moles, preferably 3 moles, of alumina.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on utilise un granulat choisi dans la liste des granulats suivants pris seuls ou en :30 combinaison : bauxite calcinée, alumine tabulaire, alumine calcinée, argile réfractaire calcinée, chamotte réfractaire, perlite, vermiculite, disthène, According to another advantageous characteristic of the invention, use is made of a granulate chosen from the list of the following aggregates, taken alone or in combination: calcined bauxite, tabular alumina, calcined alumina, calcined refractory clay, refractory fireclay, perlite, vermiculite, distenes ,
bentonite, magnésite, dolomite, laitier, corindons blanc ou brun, kerphalite, hydroxyde d'aluminium, amiante recyclée, ciment fondu alumineux, spinelle d'alumine magnésie. Lorsque la couche de protection au feu conforme à l'invention est soumise à des hautes températures (>_ 1000 C), on utilisera avantageusement de la vermiculite. bentonite, magnesite, dolomite, slag, white or brown corundum, kerphalite, aluminum hydroxide, recycled asbestos, aluminous fused cement, magnesia alumina spinel. When the fire protection layer according to the invention is subjected to high temperatures (> 1000 C), vermiculite is advantageously used.
Dans une variante de réalisation, on forme le matériau constitutif de la couche de protection au feu en mélangeant un plâtre et/ou un ciment Portland et/ou un ciment alumineux à de la vermiculite et/ou de la perlite et de l'eau. In an alternative embodiment, the material constituting the fire protection layer is formed by mixing plaster and / or Portland cement and / or aluminous cement with vermiculite and / or perlite and water.
Un autre aspect de l'invention concerne un élément de construction obtenu par le procédé conforme aux caractéristiques précédentes et comportant : -une couche d'un matériau formé par le mélange d'une composition granuleuse comprenant un liant hydraulique à base d'anhydrite III et un granulat susceptible de libérer de l'alumine, avec de l'eau, ledit liant hydraulique à base d'anhydrite III et ledit granulat étant dosés pour former, à partir de 1000 C, une peau extérieure à base de sulfo-aluminate de calcium, - une couche d'un matériau de construction de type mortier ou béton. Another aspect of the invention relates to a construction element obtained by the process according to the preceding characteristics and comprising: a layer of a material formed by the mixture of a granular composition comprising a hydraulic binder based on anhydrite III and a granulate capable of releasing alumina, with water, said hydraulic binder based on anhydrite III and said granulate being dosed to form, from 1000 C, an outer skin based on calcium sulfoaluminate a layer of a mortar or concrete type construction material.
Cet élément de construction présente des propriétés de protection au feu tout à fait remarquables. Il peut être rapidement et facilement fabriqué en usine sans déchet et peut être transporté directement sur site sans contrainte particulière. This building element has outstanding fire protection properties. It can be quickly and easily manufactured at the factory without waste and can be transported directly to the site without any particular constraints.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, faits à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A à 1c représentent les différentes étapes du procédé objet de :30 l'invention, Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly on reading the description and the examples which follow, given as indicative and nonlimiting examples, with reference to the appended drawings in which: FIGS. 1A to 1C represent the different steps of the process that is the subject of the invention,
- les figures 2A à 2C représentent les différentes étapes d'une variante de réalisation du procédé objet de l'invention, FIGS. 2A to 2C show the various steps of an alternative embodiment of the method which is the subject of the invention,
Conformément aux figures 1c et 2c, l'élément de construction conforme à l'invention comporte : - une couche 1 d'un matériau autolissant fluide ayant des propriétés d'adhérence et des propriétés anti-feu. - une couche 2 d'un matériau de construction de type mortier ou béton. According to Figures 1c and 2c, the construction element according to the invention comprises: - a layer 1 of a fluid self-leveling material having adhesion properties and fireproof properties. a layer 2 of a construction material of the mortar or concrete type.
1.0 L'utilisation d'un matériau autolissant permet d'intégrer ce dernier dans un procédé de fabrication par moulage ou coulage. Un tel matériau autolissant peut par exemple être formé par un plâtre et/ou un ciment Portland et/ou un ciment alumineux mélangé à de la vermiculite et/ou de la perlite. Toutefois, selon un mode préféré de réalisation, on utilise un matériau 15 formé par le mélange d'une composition granuleuse comprenant un liant hydraulique à base d'anhydrite III et un granulat susceptible de libérer de l'alumine, avec de l'eau. Une telle composition est par exemple décrite dans la demande de brevet WC) 2007/000500 au nom de la demanderesse. 1.0 The use of a self-leveling material makes it possible to integrate the latter into a manufacturing process by molding or casting. Such a self-leveling material may for example be formed by a plaster and / or Portland cement and / or an aluminous cement mixed with vermiculite and / or perlite. However, according to a preferred embodiment, a material 15 is formed by mixing a granular composition comprising a hydraulic binder based on anhydrite III and a granulate capable of releasing alumina with water. Such a composition is for example described in patent application WC) 2007/000500 in the name of the applicant.
20 Selon un mode préféré de fabrication, on utilise un liant hydraulique à base d'anhydrite III préparé en : a) chauffant une composition pulvérulente à base de sulfate de calcium pour former de l'anhydrite III soluble métastable, b) appliquant une contrainte mécanique sur les particules d'anhydrite III 25 soluble métastable de manière à stabiliser leur phase métastable. Ce procédé permet de stabiliser les particules de sulfate de calcium en phases anhydrite III soluble métastable par une contrainte mécanique. Le liant hydraulique obtenu par ce procédé a une bonne tenue à l'humidité et sa réhydratation dans l'air est ralentie. De plus, par rapport aux autres liants :30 hydrauliques connus de l'homme du métier, les résistances au feu sont 2915701 -7 According to a preferred method of manufacture, an anhydrite III hydraulic binder prepared by: a) heating a pulverulent composition based on calcium sulphate to form metastable soluble anhydrite III, b) applying mechanical stress is used. on soluble metastable anhydrite III particles so as to stabilize their metastable phase. This method makes it possible to stabilize the calcium sulphate particles in metastable soluble anhydrite III phases by mechanical stress. The hydraulic binder obtained by this process has a good moisture resistance and its rehydration in the air is slowed down. In addition, compared to other binders: 30 hydraulic known to those skilled in the art, the fire resistances are 2915701 -7
améliorées en mélangeant un tel liant hydraulique avec un granulat susceptible de libérer de l'alumine. improved by mixing such a hydraulic binder with a granulate capable of releasing alumina.
Il est possible de microniser les particules d'anhydrite III de gros 5 diamètre avant de les contraindre mécaniquement. Pour ce faire, on chauffe la composition pulvérulente à base de sulfate de calcium de manière à vaporiser les molécules d'H20 contenues dans les particules de sulfate de calcium et provoquer l'éclatement de ces dernières. Et préférentiellement, on chauffe la composition pulvérulente à base de sulfate de calcium par un procédé flash à une température comprise entre 400 C et 700 C et dans une atmosphère saturée en vapeur d'eau. It is possible to micronize the large diameter anhydrite III particles before mechanically constraining them. To do this, the pulverulent calcium sulfate composition is heated so as to vaporize the H 2 O molecules contained in the calcium sulphate particles and cause them to burst. And preferably, the pulverulent composition based on calcium sulphate is heated by a flash process at a temperature of between 400 ° C. and 700 ° C. and in an atmosphere saturated with water vapor.
On réalise de manière préférée les étapes a) et b) simultanément en injectant la composition pulvérulente à base de sulfate de calcium dans un flux d'air chaud saturé en vapeur d'eau et ayant une température comprise entre 400 C et 700 C, ledit flux d'air chaud traversant un conduit d'impactage configuré de manière à ce que les particules d'anhydrite III formées impactent ses parois lors de leur déplacement. Le conduit d'impactage est avantageusement de forme sensiblement toroïdale de manière à ce qu'à chaque changement de direction, les particules impactent les parois. Le conduit d'impactage peut être parfaitement toroïdale ou comporter des portions droites avant les changements de direction. Toutefois, le conduit d'impactage peut avoir une autre configuration permettant aux particules d'impacter sur les parois, par exemple, des conduits en forme de `L' ou de 'U'. En pratique, on préfère utiliser un turbo-sécheur RINA-JET fabriqué par la société RIERA NADEU SA. Steps a) and b) are preferably carried out simultaneously by injecting the pulverulent composition based on calcium sulphate into a stream of hot air saturated with water vapor and having a temperature of between 400 ° C. and 700 ° C., said flow of hot air passing through an impact duct configured so that the particles of anhydrite III formed impact its walls during their movement. The impact duct is advantageously of substantially toroidal shape so that at each change of direction, the particles impact the walls. The impact duct may be perfectly toroidal or have straight portions before the changes of direction. However, the impact duct may have another configuration allowing the particles to impact the walls, for example, shaped conduits of 'L' or 'U'. In practice, it is preferred to use a RINA-JET turbo-dryer manufactured by RIERA NADEU SA.
L'application de la contrainte mécanique est préférentiellement réalisée en impactant les particules d'anhydrite III soluble métastable (et/ou d'anhydrite Il et/ou d'hémihydrate f3 de sulfate de calcium) contre une paroi. Toutefois, d'autres procédés équivalents permettant d'appliquer une contrainte mécanique 2915701 -8 The application of the mechanical stress is preferably carried out by impacting the particles of metastable soluble anhydrite III (and / or anhydrite II and / or calcium sulfate hemihydrate f3) against a wall. However, other equivalent methods for applying mechanical stress 2915701 -8
peuvent être employés. On peut par exemple utiliser un dispositif à piston aménagé de manière à appliquer une force mécanique sur les particules, ces dernières étant écrasées par ledit piston. L'application de cette contrainte mécanique permet en outre d'associer la phase anhydrite III aux phases 5 anhydrite Il et/ou hémihydrate de sulfate de calcium pour former un nouveau type de liant hydraulique. On peut d'ailleurs prévoir d'appliquer une contrainte mécanique directement sur un mélange contenant de l'anhydrite III soluble stabilisé (par exemple du Gypcement ) de l'anhydrite II et/ou de l'hémihydrate de sulfate de calcium pour obtenir un liant hydraulique comportant des 10 particules dont la structure cristalline comprend des phases anhydrite III soluble associées à des phases anhydrite II. Les particules sont projetées à une vitesse comprise entre 5 m/s et 30 m/s contre la paroi, la vitesse amenant à la stabilisation dépendant de la taille et de la nature des particules à stabiliser. La synthèse des particules d'anhydrite III (et/ou d'anhydrite II et/ou d'hémihydrate 15 R de sulfate de calcium) par une action commune des chocs thermiques à très haute température et des chocs mécaniques à très haute vitesse assure la cohésion du liant hydraulique. En impactant sur les parois, les particules d'anhydrite III (et/ou d'anhydrite II et/ou d'hémihydrate 3 de sulfate de calcium) vont non seulement se stabiliser, mais également s'éclater, ce qui permet de 2,0 microniser lesdites particules et de réduire la granulométrie entre 5 pm et 50 Pm. can be used. One can for example use a piston device arranged to apply a mechanical force on the particles, the latter being crushed by said piston. The application of this mechanical stress also makes it possible to combine the anhydrite phase III with the anhydrite II and / or calcium sulfate hemihydrate phases to form a new type of hydraulic binder. It is also possible to apply a mechanical stress directly to a mixture containing stabilized soluble anhydrite III (for example gypcement) of anhydrite II and / or calcium sulfate hemihydrate to obtain a binder. hydraulic system comprising particles whose crystalline structure comprises soluble anhydrite III phases associated with anhydrite II phases. The particles are projected at a speed of between 5 m / s and 30 m / s against the wall, the speed leading to the stabilization depending on the size and nature of the particles to be stabilized. The synthesis of the particles of anhydrite III (and / or anhydrite II and / or calcium sulfate H-hemihydrate) by a common action of thermal shock at very high temperature and mechanical shock at very high speed ensures the cohesion of the hydraulic binder. By impacting the walls, the particles of anhydrite III (and / or anhydrite II and / or calcium sulphate hemihydrate 3) will not only stabilize but also explode, allowing 2, 0 micronize said particles and reduce the particle size between 5 pm and 50 pm.
Si, au niveau du dispositif de chauffage, les paramètres de calcination sont réglés pour former uniquement des particules d'anhydrite III soluble 25 métastable (éventuellement envelopper d'une couche d'anhydrite II), un dispositif d'introduction d'anhydrite Il et/ou d'hémihydrate (3 de sulfate de calcium peut être agencé après, ou avantageusement avant, le premier conduit d'impactage. If, at the level of the heating device, the calcination parameters are set to form only metastable soluble anhydrite III particles (possibly wrapped with an anhydrite layer II), an anhydrite introducing device II and or hemihydrate (3 of calcium sulphate may be arranged after, or advantageously before, the first impact duct.
:30 L'analyse chimique sous forme d'oxydes des granulats employés indique la présence d'alumine AI2O3 (oxyde d'aluminium), préférentiellement sans trace d'eau. Toutefois, ils ne contiennent jamais 100 % AI203 et comportent généralement des impuretés. The chemical analysis in the form of oxides of the aggregates employed indicates the presence of Al 2 O 3 alumina (aluminum oxide), preferably without a trace of water. However, they never contain 100% AI203 and usually contain impurities.
Le tableau 1 qui suit regroupe différents granulats que l'on peut employer 5 seuls ou en combinaison dans la composition objet de l'invention selon l'application du matériau résistant au feu. Tableau 1 : différents granulats susceptibles de libérer de l'alumine. % Al203 Granulat (p/pgranulat) Application Bauxite calcinée 90 toute température Argile réfractaire calcinée 40 Basse température Alumine calcinée 99.5 Haute température Alumine tabulaire 99.5 Haute température Chamotte réfractaire 42 Basse température Perlite 13 Basse température Vermiculite <50 Haute température bentonite <50 Basse température Magnésite >50 Haute température Dolomite 63 Haute température Laitier 14 Basse température Corindon blanc ou brun Forte teneur Haute température Kerphalite 60 Haute température Spinelle d'alumine magnésie 66 Très haute température hydrate d'alumine 65 Haute température Amiante recyclé 4 Basse température ciment fondu alumineux >50 Haute température La demanderesse a constaté que plus la proportion d'alumine est grande, plus les propriétés de protection au feu sont élevées. Les caractéristiques des granulats employés dépendent donc de l'application du matériau et des propriétés de protection au feu recherchées, selon qu'il est 40 utilisé pour les hautes (>1000 C) ou les très hautes températures (>1600 C). 10 15 20 25 30 - 10- Table 1 which follows includes different aggregates that can be used alone or in combination in the composition object of the invention according to the application of the fire resistant material. Table 1: different aggregates capable of releasing alumina. % Al203 Granulate (p / pgranulat) Application Bauxite calcined 90 any temperature Burned refractory clay 40 Low temperature Calcined alumina 99.5 High temperature Tabular alumina 99.5 High temperature Refractory chamotte 42 Low temperature Perlite 13 Low temperature Vermiculite <50 High temperature bentonite <50 Low temperature Magnesite > 50 High temperature Dolomite 63 High temperature Dairy 14 Low temperature Corundum white or brown High content High temperature Kerphalite 60 High temperature Spinel alumina magnesia 66 Very high temperature hydrate alumina 65 High temperature Asbestos recycled 4 Low temperature aluminous melted cement> 50 High temperature The Applicant has found that the higher the proportion of alumina, the higher the fire protection properties are. The characteristics of the aggregates employed therefore depend on the application of the material and the desired fire protection properties, depending on whether it is used for high (> 1000 ° C.) or very high temperatures (> 1600 ° C.). 10 15 20 25 30 - 10-
On utilisera préférentiellement de la vermiculite pour les températures supérieures à 1000 C et du spinelle d'alumine magnésie pour de très hautes températures supérieures ou égales à 1600 C. Vermiculite will preferably be used for temperatures above 1000 ° C. and magnesium alumina spinel for very high temperatures greater than or equal to 1600 ° C.
Selon un mode avantageux de réalisation, on utilise entre 50 % et 80 % p/pcomposition de liant hydraulique à base d'anhydrite III et entre 5 % et 30 % p/pcomposition de granulat :susceptible de libérer de l'alumine. Le liant hydraulique à base d'anhydrite III et le granulat sont avantageusement dosés pour faire réagir environ 3 à environ 5 moles d'anhydrite III avec environ 2 à environ 4 moles d'alumine et préférentiellement pour faire réagir environ 4 moles d'anhydrite III avec environ 3 moles d'alumine èt former, à partir de 1100 C, une peau extérieure à base de sulfo-aluminate de calcium, comme décrit plus loin dans la présente description. En pratique, le matériau constitutif de la couche 1 de protection au feu est celui revendiqué dans la demande de brevet WO 2007/000500 au nom de la demanderesse. According to an advantageous embodiment, use is made between 50% and 80% by weight of hydraulic binder based on anhydrite III and between 5% and 30% by weight of granulate: capable of releasing alumina. The hydraulic binder based on anhydrite III and the granulate are advantageously dosed to react about 3 to about 5 moles of anhydrite III with about 2 to about 4 moles of alumina and preferably to react about 4 moles of anhydrite III with about 3 moles of alumina and form, from 1100 C, an outer skin based on calcium sulfoaluminate, as described later in the present description. In practice, the material constituting the layer 1 of fire protection is that claimed in the patent application WO 2007/000500 in the name of the applicant.
Le liant hydraulique étant majoritaire dans la composition granuleuse, on peut régler la densité du matériau constitutif de la couche 1 de protection au feu en jouant sur le choix de densité des granulats susceptible de libérer de l'alumine. En augmentant la densité et/ou la proportion des granulats, on augmente notamment la résistance mécanique, la tenue au feu, la résistance à l'abrasion et à la corrosion du matériau. En abaissant la densité et/ou la proportion des granulats, on augmente notamment la porosité, les propriétés isolantes et la résistance aux chocs thermiques du matériau. As the hydraulic binder is predominant in the granular composition, it is possible to adjust the density of the constituent material of the fire protection layer 1 by varying the choice of density of the aggregates capable of releasing alumina. By increasing the density and / or the proportion of aggregates, the mechanical strength, fire resistance, resistance to abrasion and corrosion of the material are notably increased. By lowering the density and / or the proportion of the aggregates, the porosity, the insulating properties and the thermal shock resistance of the material are notably increased.
Pour fabriquer la composition granuleuse, on utilise avantageusement un liant hydraulique à base d'anhydrite III stabilisée, par exemple un liant hydraulique fabriqué selon le procédé décrit précédemment. On peut également employer un liant hydraulique à base d'anhydrite III stabilisée et d'anhydrite II :30 avec avantageusement une proportion d'anhydrite III supérieure à la proportion d'anhydrite II. 2915701 -11- To manufacture the granular composition, it is advantageous to use a stabilized anhydrite III hydraulic binder, for example a hydraulic binder manufactured according to the process described above. It is also possible to use a hydraulic binder based on stabilized anhydrite III and anhydrite II: 30 with advantageously a proportion of anhydrite III greater than the proportion of anhydrite II. 2915701 -11-
On malaxe à sec entre 50 % et 80 % p/pcomposition de liant hydraulique à base d'anhydrite III stabilisée et éventuellement d'anhydrite II avec entre 5 % et 30 % p/pcomposition de granulat susceptible de libérer de l'alumine, jusqu'à obtenir une composition granuleuse homogène. 5 Préférentiellement, on utilise une composition comportant : 63% p/pcomposition de liant hydraulique à base d'anhydrite III obtenu par le mode préfère de fabrication décrit ci-dessus ; 27% p/pcomposition de ciment Portland (en pratique de 15% et 50%) ; 10 % p/pcomposition de vermiculite exfoliée en tant que granulat susceptible de libérer de l'alumine ; 1,5% p/pliant de fluidifiant 10 (on pourra par exemple utilisé un polycarboxylate de type REOMIX GT 205 , ou tout autre fluidifiant convenant à l'homme du métier) ; éventuellement 0,016% p/pliant d'agent épaississant (par exemple de type polysaccharide modifié naturel ou de synthèse tel que XANTHANE , COLLAXIM-P2 , ou préférentiellement OPAGEL-FP6 ). En effet, la demanderesse a mis en 15 évidence que cette composition présente les meilleures propriétés de résistance au feu, mécaniques et notamment l'adhérence sur tout type de support. La composition ainsi préparée doit être conservée dans un endroit plutôt sec, sans autre contrainte particulière du fait de la stabilité de l'anhydrite III. 20 On utilise la composition granuleuse décrite ci- dessus en la malaxant avec de l'eau pour former un mélange pâteux. Le malaxage peut être réalisé dans une bétonnière ou par l'intermédiaire de tout autre dispositif équivalent convenant à l'homme du métier. 25 La proportion d'eau mélangée avec la composition granuleuse est avantageusement comprise entre 40 % et 80 % p/pliant. Il faut environ 19 % p/pliant d'eau pour réhydrater l'anhydrite III. La quantité d'eau supplémentaire va, en s'évaporant, former des vides et donc rendre le matériau plus ou moins poreux et plus ou moins dense. En augmentant la porosité, on augmente la résistance aux chocs thermiques et on diminue la conductivité thermique, l'air occlus jouant le rôle d'isolant. En abaissant la porosité du matériau, on 2915701 -12- Dry mix between 50% and 80% by weight of hydraulic binder based on stabilized anhydrite III and optionally anhydrite II with 5% to 30% by weight of granulate capable of releasing alumina, to obtain a homogeneous granular composition. Preferably, there is used a composition comprising: 63% w / composition of anhydrite III hydraulic binder obtained by the preferred mode of manufacture described above; 27% p / Portland cement composition (in practice 15% and 50%); 10% by weight of exfoliated vermiculite as a granulate capable of releasing alumina; 1.5% w / fold of plasticizer 10 (it may for example be used a polycarboxylate type REOMIX GT 205, or any other fluidifier suitable for the skilled person); optionally 0.016% by weight of thickening agent (for example of the natural modified or synthetic polysaccharide type such as XANTHANE, COLLAXIM-P2, or preferentially OPAGEL-FP6). Indeed, the Applicant has shown that this composition has the best properties of fire resistance, mechanical and in particular adhesion on any type of support. The composition thus prepared must be stored in a rather dry place, without any other particular constraint due to the stability of the anhydrite III. The granular composition described above is used by mixing with water to form a pasty mixture. The kneading can be carried out in a concrete mixer or by means of any other equivalent device suitable to those skilled in the art. The proportion of water mixed with the granular composition is advantageously between 40% and 80% by weight. It takes about 19% p / fold of water to rehydrate the anhydrite III. The amount of additional water evaporates to form voids and thus make the material more or less porous and more or less dense. By increasing the porosity, the resistance to thermal shocks is increased and the thermal conductivity is reduced, the occluded air acting as insulator. By lowering the porosity of the material, it is possible to
augmente la résistance mécanique, la résistance à l'abrasion et à la corrosion. On utilisera préférentiellement un matériau poreux dans des applications où les propriétés isolantes sont nécessaires. Avec environ 80 % p/pliant d'eau, le mélange pâteux, plus fluide, est avantageusement mis en forme par coulage. 5 Selon les granulats employés et la proportion d'eau utilisée pour la préparation du mélange pâteux, la résistance mécanique à la compression varie de 5 à 40 MPa à 28 jours (selon la norme NF EN 196.1) et la résistance mécanique à la flexion varie de 1 à 10 MPa à 28 jours (selon la norme NF EN 196.1). 10 L'anhydrite Ill se réhydrate en gypse, mais avec une structure cristalline différente de celle du gypse naturel, conférant au matériau obtenu des caractéristiques mécaniques et d'adhérence sur tout support tout à fait remarquables. La forme cristalline obtenue se présente sous la forme de bâtonnets se déposant les uns sur les autres. Le matériau obtenu après 15 séchage présente donc une forte cohésion cristalline. increases mechanical resistance, abrasion resistance and corrosion resistance. A porous material will preferably be used in applications where the insulating properties are necessary. With approximately 80% w / fold of water, the pasty mixture, more fluid, is advantageously shaped by pouring. Depending on the aggregates used and the proportion of water used for the preparation of the pasty mixture, the compressive strength varies from 5 to 40 MPa at 28 days (according to standard NF EN 196.1) and the mechanical resistance to flexing varies. from 1 to 10 MPa at 28 days (according to standard NF EN 196.1). The anhydrite III is rehydrated to gypsum, but with a crystalline structure different from that of natural gypsum, giving the material obtained mechanical characteristics and adhesion on any support quite remarkable. The crystalline form obtained is in the form of rods settling on each other. The material obtained after drying thus has a strong crystalline cohesion.
Le mélange pâteux obtenu lors du mélange de la composition granuleuse avec de l'eau est autolissant, c'est-à-dire qu'il est apte à se répartir tout seul au fond d'un moule. De plus, il présente une bonne homogénéité, avec une 20 ségrégation limitée des particules. La demanderesse a également pu constater qu'aucun retrait ni gonflement de matière n'apparaissait lors de la prise. Ces caractéristiques rendent particulièrement avantageuse l'utilisation de ce mélange dans la réalisation d'éléments de construction obtenus par moulage ou coulage. 25 Le mélange pâteux fait prise de 10 minutes à 3 heures, selon la quantité d'eau mélangée et l'adjuvantation. Idéalement, le temps de prise est d'environ 15 minutes de manière à pouvoir intégrer le procédé de fabrication objet de l'invention dans la plupart des process de préfabrication sans pénaliser les :30 cycles de production. Des retardateurs de prise, de type acide citrique ou l'un de ses dérivés, acide tartrique, ou d'autres retardateurs bien connus de 2915701 -13- The pasty mixture obtained during the mixing of the granular composition with water is self-leveling, that is to say that it is able to be distributed all alone at the bottom of a mold. In addition, it has good homogeneity, with limited particle segregation. The plaintiff has also been able to note that no shrinkage or swelling of material appeared during the setting. These features make particularly advantageous the use of this mixture in the production of construction elements obtained by molding or casting. The pasty mixture takes from 10 minutes to 3 hours, depending on the amount of water mixed and the adjuvantation. Ideally, the setting time is about 15 minutes so as to integrate the manufacturing method of the invention in most prefabrication processes without penalizing the: 30 production cycles. Cationic acid retarders or one of its derivatives, tartaric acid, or other well-known
l'homme du métier, peuvent être également employés. Toutefois, pour accélérer le procédé de fabrication de l'élément de construction, on peut utiliser des activateurs de prise, du type agents basiques alcalins, de préférence de la chaux éteinte, de la chaux grasse, de la soude, des silicates alcalins, 5 préférentiellement des méta-silicates de soudes ou de lithium. La mise en place de la seconde couche sur la première couche peut ainsi être effectuée rapidement. Les activateurs ou les retardateurs de prise sont mélangés à la composition granuleuse au moment de sa fabrication ou au moment de la préparation du mélange pâteux, dans des proportions comprises entre 0.1% 10 à 2% p/pcomposition. those skilled in the art, can also be employed. However, to accelerate the manufacturing process of the building element, it is possible to use setting activators, of alkaline basic agents type, preferably slaked lime, fatty lime, sodium hydroxide, alkaline silicates, preferentially sodium or lithium meta-silicates. The establishment of the second layer on the first layer can thus be performed quickly. Activators or set retarders are mixed with the granular composition at the time of manufacture or at the time of preparation of the pasty mixture, in proportions of between 0.1% to 2% by weight.
Lorsque la couche de protection au feu obtenue après séchage du mélange pâteux est soumis à des températures inférieures à 1000 C, les propriétés anti-feu du gypse issu de l'anhydrite III et du granulat susceptible de 15 libérer de l'alumine suffisent pour résister au feu. La porosité et la densité du matériau permettent de faire varier les propriétés anti-feu et mécaniques comme expliqué précédemment. À environ 1000 C, un gradient de phases apparaît dans la structure du matériau, l'anhydrite III réhydraté et l'alumine réagissant pour former une peau extérieure à base de sulfo-aluminate de 20 calcium selon la réaction : When the fire protection layer obtained after drying of the pasty mixture is subjected to temperatures of less than 1000 ° C., the fireproofing properties of the gypsum derived from anhydrite III and the granulate capable of releasing alumina are sufficient to withstand fire. The porosity and the density of the material make it possible to vary the fireproof and mechanical properties as explained previously. At about 1000 ° C., a phase gradient appears in the structure of the material, the rehydrated anhydrite III and the alumina reacting to form an outer skin based on calcium sulfoaluminate according to the reaction:
4(CaSO4, 2H20) + 3(AI203) -* (CaO)4(AI203)3SO3 + aluminate de calcium (à -1100 C) 4 (CaSO 4, 2H 2 O) + 3 (AI 2 O 3) - * (CaO) 4 (Al 2 O 3) 3 SO 3 + calcium aluminate (at -1100 C)
On n'obtient jamais 100 % de (CaO)4(AI203)3SO3 du fait que le liant 25 hydraulique à base d'anhydrite III et les granulats susceptibles de libérer de l'alumine comportent des impuretés. Il en est de même si les composés ne sont pas mélangés dans des proportions stoechiométriques. Le sulfo-aluminate de calcium va se former uniquement sur une faible épaisseur de l'ordre de quelques millimètres au niveau de la surface de la couche de protection au feu 30 en contact avec la source de chaleur, pour créer un bouclier thermique. Ce procédé particulier permet d'obtenir une couche de protection résistant au feu de manière passive. En effet, la formation du sulfo-aluminate de 2915701 -14- 100% (CaO) 4 (Al 2 O 3) 3 SO 3 is never obtained because the hydraulic binder based on anhydrite III and the aggregates capable of releasing alumina contain impurities. It is the same if the compounds are not mixed in stoichiometric proportions. The calcium sulfoaluminate will form only on a small thickness of the order of a few millimeters at the surface of the fire protection layer 30 in contact with the heat source, to create a heat shield. This particular method makes it possible to obtain a fire-resistant protection layer passively. Indeed, the formation of the sulfo-aluminate of 2915701 -14-
calcium se fait au moment où la couche de protection au feu est en contact avec la chaleur et non avant, aucune autre énergie que celle émise par la source de chaleur n'étant nécessaire. Calcium occurs when the fire protection layer is in contact with heat and not before, no energy other than that emitted by the heat source being necessary.
5 La demanderesse a mis en évidence de manière surprenante que le sulfo-aluminate de calcium formé conformément à l'invention agit comme un puissant bouclier thermique, la couche de protection obtenue n'absorbant que très faiblement l'énergie thermique émise par la source de chaleur. La demanderesse a également mis en évidence que le pouvoir réfléchissant de la 10 couche de sulfo-aluminate de calcium formée était amélioré en utilisant un liant hydraulique à base d'anhydrite III et d'anhydrite II, les propriétés réfléchissantes étant maximales lorsque la proportion d'anhydrite III est supérieure à celle d'anhydrite Il. The applicant has surprisingly demonstrated that the calcium sulphoaluminate formed in accordance with the invention acts as a powerful heat shield, the protective layer obtained absorbing only very slightly the thermal energy emitted by the source of heat. heat. The applicant has also demonstrated that the reflectivity of the formed calcium sulphoaluminate layer is improved by using anhydrogen binder based on anhydrite III and anhydrite II, the reflective properties being maximum when the proportion of Anhydrite III is superior to that of anhydrite II.
15 Le procédé objet de l'invention va maintenant être décrit plus en détail. Le matériau auto-lissant fluide ayant des propriétés d'adhérence et des propriétés anti-feu est mis en oeuvre par gâchage d'une manière connue de l'homme du métier de façon à obtenir un mélange pâteux. En se rapportant à la figure 1A, ce mélange pâteux est disposé au fond du 2.0 moule 3 à la main, par coulage, par coulée vibrée, par injection, par extrusion, par stratification, par extension, par pressage, ou tout autre technique convenant à l'homme du métier, de manière à former une première couche 1 de protection au feu. Lorsque l'élément de construction à réaliser est du type dalle alvéolée, le 25 moule 3 est avantageusement un moule ouvert de longueur importante (généralement entre 50 m et 200 m), dont la section correspond à celle souhaitée pour l'élément de construction (en pratique, 1.20 m de large et la hauteur est fonction de l'usage). Dans le cas de dalles ou pré-dalles, les moules sont fermés et on moule élément par élément. Toutefois, tout autre moule :30 convenant à l'homme du métier peut être utilisé lors de la mise en oeuvre du procédé. L'épaisseur de la couche 1 de protection au feu varie de 5 mm à 50 2915701 -15- The method of the invention will now be described in more detail. The fluid self-smoothing material having adhesion properties and fireproofing properties is carried out by mixing in a manner known to those skilled in the art so as to obtain a pasty mixture. Referring to FIG. 1A, this pasty mixture is placed at the bottom of the mold 3 by hand, by casting, by vibrated casting, by injection, by extrusion, by lamination, by extension, by pressing, or any other suitable technique. to those skilled in the art, so as to form a first layer 1 of fire protection. When the construction element to be produced is of the hollow-slab type, the mold 3 is advantageously an open mold of considerable length (generally between 50 m and 200 m), the section of which corresponds to that desired for the construction element ( in practice, 1.20 m wide and the height depends on the use). In the case of slabs or pre-slabs, the molds are closed and mold element by element. However, any other mold suitable for those skilled in the art may be used in carrying out the process. The thickness of the fire protection layer 1 varies from 5 mm to 50 mm.
mm selon les contraintes thermiques auxquelles la structure doit résister. En pratique, une épaisseur de 10 mm garantit une protection au feu satisfaisante pour au moins 120 minutes de protection sur une épaisseur de dalle de béton de typiquement 15 cm . 5 D'une manière connue de l'homme du métier, une pellicule de décoffrant (huile de démoulage, dire, émulsion, ...) sera avantageusement disposée au fond du moule de manière à faciliter le démoulage ultérieur. On laisse ensuite la première couche 1 de protection au feu faire prise et mm according to the thermal stresses to which the structure must resist. In practice, a thickness of 10 mm guarantees satisfactory fire protection for at least 120 minutes of protection over a concrete slab thickness of typically 15 cm. In a manner known to those skilled in the art, a release agent film (demolding oil, ie, emulsion, etc.) will advantageously be disposed at the bottom of the mold so as to facilitate subsequent demolding. The first fire protection layer 1 is then allowed to set
10 durcir suffisamment (environ 15 minutes) pour qu'une seconde couche 2 d'un matériau de construction de type mortier ou béton puisse être coulée dessus (figure 1B). Du fait de sa bonne stabilité dimensionnelle, la première couche 1 de protection au feu reste parfaitement en position dans le moule 3 lors de la phase de cinétique de prise. 15 L'adhérence de la première couche 1 de protection au feu sur la seconde couche 2 du matériau de construction est du type adhérence cristalline. En effet, un réseau cristallin formant adhérence se développe au niveau de l'interface desdites couches. Pour optimiser l'adhérence de la première couche 1 de protection au feu sur la seconde couche 2 du matériau de construction, il 20 est préférable, mais non nécessaire, que ladite première couche reste légèrement humide lors de la mise en place de ladite seconde couche. Si la première couche 1 de protection au feu n'est pas assez humide, une pellicule d'eau est avantageusement disposée sur ladite première couche. Cette pellicule d'eau évite que la première couche 1 de protection au feu ne vienne 25 capter l'eau contenue dans la seconde couche 2 du matériau de construction et permet la formation d'une laitance en surface particulièrement avantageuse pour optimiser l'adhérence de ladite première couche sur ladite seconde couche. Il est également possible de prévoir que le matériau constitutif de la seconde couche 2 présente un léger excédent d'eau. 30 2915701 -16- Cure sufficiently (about 15 minutes) for a second layer 2 of a mortar or concrete type of construction material to be cast on it (Figure 1B). Because of its good dimensional stability, the first layer 1 of fire protection remains perfectly in position in the mold 3 during the phase of setting kinetics. The adhesion of the first fire protection layer 1 to the second layer 2 of the building material is of the crystalline adhesion type. Indeed, a crystalline lattice forming adhesion develops at the interface of said layers. In order to optimize the adhesion of the first layer 1 of fire protection to the second layer 2 of the building material, it is preferable, but not necessary, for said first layer to remain slightly moist during the setting up of said second layer. . If the first layer 1 of fire protection is not wet enough, a film of water is advantageously disposed on said first layer. This film of water prevents the first layer 1 of fire protection from picking up the water contained in the second layer 2 of the building material and allows the formation of a particularly advantageous surface milt to optimize the adhesion of said first layer on said second layer. It is also possible to provide that the constituent material of the second layer 2 has a slight excess of water. 30 2915701 -16-
L'épaisseur de la seconde couche 2 du matériau de construction varie en fonction de l'utilisation de l'élément de construction. Elle peut varier de 10 mm à 50 cm. La seconde couche 2 du matériau de construction est disposée dans le 5 moule 3, sur la première couche 1 de protection au feu, par coulage, par coulée vibrée, par injection, par extrusion, par stratification, par extension, par pressage, etc. Dans le cas de la fabrication de dalles alvéolées, la couche 2 du matériau de construction est mise en oeuvre par extrusion d'un béton ou d'un mortier. Elle peut ainsi être facilement coulée en continu sur toute la longueur 10 du moule 3 à l'aide d'une extrudeuse. Cette technique est bien connue de l'homme du métier. Dans le cas de la fabrication d'un élément de construction précontraint, après avoir disposé la première couche 1 de protection au feu au fond du moule 3 et une fois que ladite première couche est suffisamment durcie, on dispose 15 des câbles précontraints sur le dessus de ladite première couche puis on . coule la seconde couche 2 du matériau de construction. The thickness of the second layer 2 of the building material varies depending on the use of the building element. It can vary from 10 mm to 50 cm. The second layer 2 of the construction material is placed in the mold 3, on the first layer 1 of fire protection, by casting, by vibrated casting, by injection, by extrusion, by lamination, by extension, by pressing, etc. In the case of the manufacture of hollow slabs, the layer 2 of the construction material is implemented by extrusion of a concrete or a mortar. It can thus be easily poured continuously along the entire length of the mold 3 with the aid of an extruder. This technique is well known to those skilled in the art. In the case of the manufacture of a prestressed building element, after having disposed the first fire protection layer 1 at the bottom of the mold 3 and once said first layer is sufficiently hardened, prestressed cables are placed on top of said first layer then one. flows the second layer 2 of the building material.
L'élément de construction obtenu peut être amené à fléchir au démoulage ou, dans le cas d'éléments précontraints, lorsque les câbles de précontraintes 20 sont sectionnés. Il est donc particulièrement avantageux que la première couche 1 de protection au feu continue à adhérer à la seconde couche 2 du matériau de construction et puisse suivre les déformations de l'élément de construction. Du fait que le matériau de la première couche 1 de protection au feu présente un module d'élasticité relativement bas par rapport au module 25 d'élasticité du matériau de construction de la seconde couche 2, ladite première couche est apte à suivre les déformations de ladite seconde couche, sans aucune séparation des matières. The construction element obtained can be made to bend at demolding or, in the case of prestressed elements, when the prestressing cables 20 are cut. It is therefore particularly advantageous that the first layer 1 of fire protection continues to adhere to the second layer 2 of the building material and can follow the deformations of the building element. Since the material of the first fire-protection layer 1 has a relatively low modulus of elasticity with respect to the modulus of elasticity of the building material of the second layer 2, said first layer is able to follow the deformations of said second layer, without any separation of the materials.
En se rapportant à la figure 1C, une fois que les couches 1 et 2 sont 30 suffisamment durcies, il suffit de démouler l'ensemble pour obtenir un élément de construction comportant une couche d'un matériau de protection au feu dont 2915701 -17- With reference to FIG. 1C, once the layers 1 and 2 are sufficiently hardened, it is sufficient to unmold the assembly to obtain a construction element comprising a layer of a fire-protection material of which 2915701 -17-
la surface résistante au feu est lisse, ne nécessitant pas de finition. Selon les dimensions initiales du moule 3, l'élément de construction est découpé aux dimensions requises d'utilisation. Ce procédé est préférentiellement, mais non exclusivement utilisé pour la 5 fabrication de dalles alvéolées ou non, de prédalles ou de poutre-dalles de béton. the fire resistant surface is smooth, requiring no finishing. According to the initial dimensions of the mold 3, the construction element is cut to the dimensions required for use. This process is preferably, but not exclusively, used for the manufacture of hollow core slabs or not, slabs or concrete slab girders.
Lors de l'exposition au feu, une pellicule de sulfo-aluminate de calcium se forme au niveau de la couche 1 de protection au feu. Du fait que cette pellicule 10 agit comme un bouclier thermique, l'interface entre la couche 1 de protection au feu et la couche 2 du matériau de construction reste à une température suffisamment basse pour éviter toute dilatation susceptible de détériorer l'adhérence desdites couches. En fonction des nécessités et de la nature de l'exposition, la formule, les 15 composants utilisés ainsi que l'épaisseur de la couche de protection au feu peuvent être ajustés de manière à assurer une température maximum à l'interface avec la structure compatible avec : le type de béton utilisé (classe de résistance), l'exposition retenue (ISO 834, HCM, ...), le niveau des performances requis (temps en minutes de tenue au feu), la température 20 maximum acceptable en tout point de la structure, notamment sur les armatures et en face non exposée. Par exemple, dans le cas d'une sollicitation de type ISO 834, pour la protection d'un béton standard et pour une couche 1 de protection au feu obtenue à partir d'une composition granuleuse comprenant un liant hydraulique 25 à base d'anhydrite III et un granulat susceptible de libérer de l'alumine, ladite couche de protection au feu ayant une épaisseur de 10 mm et 20 mm, on obtient respectivement une température d'environ 350 C et 210 C à l'interface des deux couches 1 et 2, au bout de 120 minutes d'exposition. Ces mêmes essais réalisés selon la norme EN 1363 partie 1, montrent que l'intégrité de la 30 couche de protection au feu est assurée jusqu'à 250 minutes et ce, malgré une 2915701 -18- Upon exposure to fire, a film of calcium sulfoaluminate is formed at layer 1 fire protection. Since this film 10 acts as a heat shield, the interface between the fire protection layer 1 and the layer 2 of the construction material remains at a sufficiently low temperature to prevent any expansion that may deteriorate the adhesion of said layers. Depending on the requirements and the nature of the exposure, the formula, the components used and the thickness of the fire-protection layer can be adjusted to ensure a maximum temperature at the interface with the compatible structure. with: the type of concrete used (strength class), the selected exposure (ISO 834, HCM, ...), the required performance level (time in minutes of fire resistance), the maximum acceptable temperature in all point of the structure, especially on the frames and in the unexposed face. For example, in the case of an ISO 834 type load, for the protection of a standard concrete and for a layer 1 of fire protection obtained from a granular composition comprising anhydraulic binder 25 based on anhydrite III and a granulate capable of releasing alumina, said fire-protection layer having a thickness of 10 mm and 20 mm, a temperature of approximately 350 ° C. and 210 ° C. respectively is obtained at the interface of the two layers 1 and 2, after 120 minutes of exposure. These same tests carried out according to the standard EN 1363 part 1, show that the integrity of the fire protection layer is ensured up to 250 minutes and this, in spite of
épaisseur réduite. Ces propriétés permettent de garantir l'intégrité de la structure et préviennent tout phénomène d'écaillage. De plus, le matériau constitutif de la couche 1 de protection au feu a un faible coefficient de dilatation thermique, a=10-6 K-1, ce qui lui permet de résister 5 efficacement à des chocs thermiques répétés sans dilatation thermique dommageable. reduced thickness. These properties make it possible to guarantee the integrity of the structure and prevent any spalling phenomenon. In addition, the material constituting the fire protection layer 1 has a low coefficient of thermal expansion, a = 10-6 K-1, which enables it to effectively withstand repeated thermal shocks without damaging thermal expansion.
En se rapportant à la variante de réalisation représentée sur les figures 2A à 2C, il est également possible de fabriquer l'élément de construction objet de 10 dispose en disposant d'abord au fond du moule 3 la couche 2 du matériau de construction (figure 2A), puis en disposant sur cette dernière suffisamment durcie la couche 1 de protection au feu (figure 2B). Les différents matériaux utilisés et les techniques de réalisation sont similaires à ceux décrits précédemment. L'élément de construction obtenu (figure 2C) présente les 15 mêmes propriétés que celles décrites précédemment et sera par exemple utilisé dans le cas de plancher intermédiaire dans un tunnel. With reference to the embodiment variant shown in FIGS. 2A to 2C, it is also possible to manufacture the item of construction object provided by first placing at the bottom of the mold 3 the layer 2 of the construction material (FIG. 2A), then by placing on the latter sufficiently hardened layer 1 fire protection (Figure 2B). The different materials used and the production techniques are similar to those described above. The construction element obtained (FIG. 2C) has the same properties as those described previously and will for example be used in the case of an intermediate floor in a tunnel.
Dans le cas où la couche 1 de protection au feu est formée à partir d'une composition granuleuse comprenant un liant hydraulique à base d'anhydrite III 20 et un granulat susceptible de libérer de l'alumine, la demanderesse a pu constater que : - une fois que la couche de protection a fait prise, le durcissement et la dureté alliés à une mécanique au jeune âge permettent de couler, voire de déposer par extrusion ou tout autre moyen convenant à l'homme du métier, 25 jusqu'à 30 centimètres de béton sans abîmer ni altérer la dite couche de protection ; - la dureté de la couche de protection permet de garantir l'intégrité de la surface de la dite couche de protection sous le poids propre de l'élément de construction (plusieurs tonnes), même dans le cas de charges concentrées sur 30 les appuis (cas des dalles alvéolées à la découpe des câbles de précontrainte) ; 2915701 -19- In the case where the layer 1 of fire protection is formed from a granular composition comprising a hydraulic binder based on anhydrite III and a granulate capable of releasing alumina, the Applicant has been able to establish that: once the protective layer has set, the hardening and the hardness combined with a mechanism at the young age make it possible to sink or even to deposit by extrusion or any other means suitable for those skilled in the art, up to 30 centimeters. concrete without damaging or altering said protective layer; the hardness of the protective layer makes it possible to guarantee the integrity of the surface of said protective layer under the own weight of the construction element (several tons), even in the case of loads concentrated on the supports ( case of hollow core slabs for cutting prestressing cables); 2915701 -19-
du fait de la dureté de la couche de protection au feu, le transport des éléments de construction sur camion plateau peut être réalisé sans abîmer ou altérer la protection incendie et cela, sans précaution particulière. -la couche de protection n'est pas altérée par une phase de maturation en 5 atmosphère chaude et saturée en humidité, appelée aussi cure (100 % HR-60 o^); - il n'y a besoin d'aucune intervention en sous face de la structure pour réaliser la protection incendie : l'espace est laissé libre et propre aux autres corps d'état ; 10 - en fonction des difficultés, des hauteurs d'intervention, de la géométrie des plateaux et si on estime à environ 100 m2 à 300 m2 par jour et par poseur les possibilités en terme de protection incendie rapportée (panneaux ou produits projetés), on envisage facilement le gain de temps sur chantier ; - il n'y a pas de nécessité de lissage et/ou d'enduisage avant une éventuelle 15 mise en peinture d'où une économie de préparation de surface et un gain de temps sur chantier ; - il y a des possibilités de réduire l'enrobage des aciers et/ou les épaisseurs des structures et/ou d'augmenter les portées et/ou d'augmenter les capacités portantes. 20 Due to the hardness of the fire protection layer, the transport of the truck-bed construction elements can be carried out without damaging or altering the fire protection without any particular precaution. the protective layer is not impaired by a maturation phase in a hot and saturated humidity atmosphere, also called curing (100% RH-60%); - there is no need for any intervention on the underside of the structure to achieve fire protection: the space is left free and clean to other bodies of state; 10 - depending on the difficulties, the height of intervention, the geometry of the trays and if it is estimated at about 100 m2 to 300 m2 per day and by installer the possibilities in term of fire protection reported (panels or products projected), one easily consider time savings on site; - There is no need for smoothing and / or coating before a possible 15 painting, resulting in a saving of surface preparation and time saving on site; there are possibilities of reducing the coating of the steels and / or the thicknesses of the structures and / or of increasing the ranges and / or of increasing the load bearing capacities. 20
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