FR2964379A1 - Beton permeable a faible cout co2 et a aspect homogene - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un béton perméable comprenant en parties relatives par poids : 100 de ciment Portland ; 0,1 à 500 d'un sable ayant une granulométrie unique avec un D10 à un D90 de 0,063 à 5 mm, ou d'un mélange de sables, le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm ; 0 à 100 d'un matériau particulaire pouzzolanique ou non-pouzzolanique ou un mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ayant une taille moyenne de particules inférieure à 15 µm ; 0,1 à 10 d'un superplastifiant ; 1000 à 3000 d'un gravillon ou d'un mélange de gravillons ayant une taille moyenne de particules comprise de 4 à 14 mm ; et 10 à 55 d'eau efficace.

Description

BETON PERMEABLE A FAIBLE COUT CO2 ET A ASPECT HOMOGENE

L'invention a pour objet un béton perméable et un procédé de fabrication d'un tel béton.

Un béton perméable ou drainant est un béton dont la porosité, ou volume de vides, est suffisamment élevée pour que l'eau puisse s'écouler au travers. Un béton perméable a généralement peu de granulats fins et juste assez de pâte de ciment pour relier les granulats tout en préservant une interconnexion entre les vides du béton.

Des exemples d'application du béton perméable correspondent à la fabrication de dalles pour zones de parking, pour zones à faible trafic, à la fabrication de rues de zones résidentielles ou de zones de passages pour piétons. La tendance actuelle est à la fabrication de bétons qui soient le moins préjudiciables possibles pour l'environnement. Un critère pour mesurer l'impact d'un béton sur l'environnement correspond au coût total équivalent en dioxyde de carbone, ou coût CO2, de l'ensemble des étapes de la fabrication à l'exploitation du béton. Il peut être exprimé en kilogramme de CO2 par mètre cube de béton durci. Le coût total en CO2 comprend notamment le coût équivalent en CO2 des matières premières du béton, le coût équivalent en CO2 de la fabrication proprement dite du béton (mélange des composants du béton), le coût équivalent en CO2 du transport du béton du site de fabrication du béton au site d'utilisation du béton, le coût équivalent en CO2 de mise en oeuvre du béton, etc. Les coûts équivalents en CO2 des constituants du béton et des opérations de fabrication, de transport ou de mise en oeuvre sont notamment décrits dans la norme ISO 14064 - FGE Carbone.

La réduction du coût CO2 d'un béton peut être obtenue par différentes actions, par exemple la réduction de la quantité utilisée de pâte de ciment, le remplacement d'une partie du ciment par des matériaux de remplissage, le rapprochement entre le site de fabrication et le site d'utilisation du béton pour réduire les coûts de transport, etc.

La modification d'une formulation d'un béton pour réduire le coût CO2 du béton ne doit toutefois pas se traduire par une dégradation des propriétés du béton. En particulier pour un béton perméable, une propriété importante est l'aspect visuel de l'élément réalisé en béton perméable. En effet, un élément en béton perméable ne présentant généralement pas une surface parfaitement lisse et plane, la répartition des granulats en surface du béton joue un rôle important dans l'aspect visuel de l'élément en béton. En particulier, il est généralement souhaité que la répartition des granulats en surface de l'élément en béton perméable soit la plus homogène possible. Il existe donc un besoin d'une formulation d'un béton perméable permettant la fabrication d'un élément en béton dont le coût 002 est réduit et dont les granulats sont répartis en surface de façon homogène. Dans ce but, la présente invention propose un béton perméable comprenant en parties relatives par poids : 100 de ciment Portland ; 0,1 à 500 (de préférence supérieur à 80, par exemple 80 à 350, de préférence 100 à 250) d'un sable ayant une granulométrie unique avec un D10 à un D90 de 0,063 à 5 mm, ou d'un mélange de sables (de préférence au moins deux sables), le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm, par exemple entre 1 et 4 mm ; o à 100, de préférence 10 à 80, par exemple environ 50 (10 à 40 peut également être utilisé), d'un matériau particulaire pouzzolanique ou nonpouzzolanique ou d'un mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou nonpouzzolanique ayant une taille moyenne de particules inférieure à 15 pm ; 0,1 à 10 d'un superplastifiant ; 1000 à 3000, de préférence de 1300 à 2500, par exemple environ 1500, d'un gravillon ou un mélange de gravillons ayant une taille moyenne de particules comprise de 4 mm à 14 mm, de préférence de 6 mm à 10 mm ; et 10 à 55 d'eau efficace, l'eau efficace correspondant à l'eau totale ajoutée au béton pour sa fabrication minorée de la portion de l'eau totale ajoutée qui est absorbée par le sable ou les sables et le ou les gravillons.

L'invention offre au moins l'un des avantages suivants : - le coût 002 du béton perméable selon l'invention est réduit par rapport à un béton perméable classique ; - l'aspect visuel d'un élément en béton perméable selon l'invention est amélioré dans la mesure où les granulats à la surface du béton sont répartis de 30 façon homogène ; et - les propriétés mécaniques (notamment la résistance à la compression à 28 jours) du béton selon l'invention sont au moins analogues à celles d'un béton perméable classique. Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans au 35 moins l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers), les marchés de la construction (bâtiment, génie civil ou usine de préfabrication), l'industrie de la construction ou l'industrie cimentière. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratifs et non limitatifs qui vont suivre. On entend par le terme « sable » selon la présente invention un granulat ayant une granulométrie strictement inférieure à 5 mm. On entend par le terme « gravillons » selon la présente invention des granulats ayant une granulométrie comprise de 4 à 20 mm. Il peut y avoir un recouvrement entre la granulométrie de sables et de gravillons. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les proportions indiquées par des pourcentages correspondent à des proportions massiques. Toutefois, la porosité d'un béton est exprimée par un pourcentage par rapport au volume du béton durci final.

Le D90, également noté Dv90, correspond au 90ème centile de la distribution en volume de taille des grains, c'est-à-dire que 90 % des grains ont une taille inférieure au D90 et 10 % ont une taille supérieure au D90. De même, le D10, également noté Dv10, correspond au 10ème centile de la distribution en volume de taille des grains, c'est-à-dire que 10 % des grains ont une taille inférieure au D10 et 90 % ont une taille supérieure au D10. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, la densité du béton selon l'invention à l'état durci est de 1,690 à 1,95, de préférence de 1,73 à 1,85. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, la porosité du béton selon l'invention à l'état durci est de 20 % à 32 % en volume, de préférence de 25 % à28%. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, la résistance à la compression du béton après 28 jours est supérieure à 10 MPa, de préférence supérieure à 13 MPa selon la norme EN 12390-3. Le sable est généralement un sable de silice ou de calcaire, une bauxite calcinée ou des particules de résidus de la métallurgie, le sable peut également comprendre un matériau minéral dense broyé, par exemple, un laitier vitrifié broyé. Un mélange de sables préféré comprend un mélange (de préférence de deux sables), le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm.

Le gravillon est généralement un gravillon concassé, par exemple un gravillon commercialisé par Lafarge, site de Cassis.

Des matériaux pouzzolaniques adaptés comprennent les fumées de silice, également connues sous le nom de micro-silice, qui sont un sous-produit de la production de silicium ou d'alliages de ferrosilicium. Il est connu comme un matériau pouzzolanique réactif. Son principal constituant est le dioxyde de silicium amorphe.

Les particules individuelles ont généralement un diamètre d'environ 5 à 10 nm. Les particules individuelles s'agglomèrent pour former des agglomérats de 0,1 à 1 pm, et puis peuvent s'agréger ensemble en agrégats de 20 à 30 pm. Les fumées de silice ont généralement une surface spécifique BET de 10 - 30 m2/g. De préférence, le béton selon l'invention ne comprend sensiblement pas de fumée de silice, c'est-à-dire que la concentration en poids de fumée de silice dans la matrice cimentaire est inférieure à 0,1 %. D'autres matériaux pouzzolaniques comprennent des matériaux riches en aluminosilicate tels que le métakaolin et les pouzzolanes naturelles ayant des origines volcaniques, sédimentaires, ou diagéniques.

Des matériaux non-pouzzolaniques adaptés comprennent des matériaux contenant du carbonate de calcium (par exemple du carbonate de calcium broyé ou précipité), de préférence un carbonate de calcium broyé. Le carbonate de calcium broyé peut, par exemple, être le Durcal 1 TM (OMYA, France). Les matériaux nonpouzzolaniques ont de préférence une taille moyenne de particules inférieure à 5 pm, par exemple de 1 à 4 pm. Les matériaux non-pouzzolaniques peuvent être un quartz broyé, par exemple le C800 qui est un matériau de remplissage de silice sensiblement non-pouzzolanique fourni par Sifraco, France. La surface spécifique BET préférée (déterminée par des méthodes connues) du carbonate de calcium ou du quartz broyé est de 2 - 10 m2/g, généralement moins de 8 m2/g, par exemple de 4 à 7 m2/g, de préférence moins de 6 m2/g. Le carbonate de calcium précipité convient également comme matériau non-pouzzolanique. Les particules individuelles ont généralement une taille (primaire) de l'ordre de 20 nm. Les particules individuelles s'agglomèrent en agrégats ayant une taille (secondaire) d'environ 0,1 à 1 pm. Les agrégats forment eux-mêmes des amas ayant une taille (ternaire) supérieure à 1 pm. Un matériau non-pouzzolanique unique ou un mélange de matériaux nonpouzzolaniques peut être utilisé, par exemple du carbonate de calcium broyé, du quartz broyé ou du carbonate de calcium précipité ou un mélange de ceux-ci. Un mélange de matériaux pouzzolaniques ou un mélange de matériaux pouzzolaniques et non-pouzzolaniques peuvent également être utilisés.

Des fibres peuvent être incluses comme additions dans le béton selon l'invention. Il peut s'agir de fibres fabriquées à partir de polypropylène, de cellulose, de verre et de PVA, de nylon et d'acier, ainsi que des fibres mélangées. Des ciments qui conviennent sont les ciments Portland décrits dans l'ouvrage "Lea's Chemistry of Cement and Concrete ». Les ciments Portland incluent les ciments de laitier, de pouzzolane, de cendres volantes, de schistes brûlés, de calcaire et les ciments composites. Il s'agit par exemple d'un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V selon la norme « Ciment» NF EN 197-1. Un ciment préféré pour l'invention est le CEM I (généralement PM ES). Le ciment dans le béton de l'invention est de préférence un ciment blanc. Le ciment peut être sélectionné, c'est-à-dire qu'une opération de préparation est effectuée pour conserver des particules du ciment d'une classe granulométrique donnée, par exemple un broyage plus poussé que celui effectué de façon générale pour obtenir un ciment Portland classique, une sélection ou une classification, par exemple par tamisage ou par sélection pneumatique. A titre d'exemple, le ciment Portland sélectionné peut comprendre des particules de D90 inférieur à 30 pm. Par l'expression « plastifiant/réducteur d'eau », on entend un adjuvant qui, sans modifier la consistance, permet de réduire la teneur en eau d'un béton donné, ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmente l'affaissement/l'étalement, ou qui produit les deux effets à la fois. La norme EN 934-2 prévoit que la réduction d'eau doit être supérieure à 5 %. Les réducteurs d'eau peuvent, par exemple, être à base d'acides lignosulfoniques, d'acides hydroxycarboxyliques ou d'hydrates de carbone traités et d'autres composés organiques spécialisés, par exemple le glycérol, l'alcool polyvinylique, le sodium alumino-méthyl-siliconate, l'acide sulfanilique et la caséine. Par l'expression « superplastifiant » ou « superfluidifiant » ou « super réducteur d'eau », on entend un réducteur d'eau qui permet de réduire de plus de 12 % la quantité d'eau nécessaire à la réalisation d'un béton (norme EN 934-2). Un superplastifiant présente une action fluidifiante dans la mesure où, pour une même quantité d'eau, l'ouvrabilité du béton est augmentée en présence du superplastifiant. Les superplastifiants ont été classés de façon générale en quatre groupes : condensat de naphtalène formaldéhyde sulfoné (ou SNF, acronyme anglais pour Sulphonated Naphtalene Formaldehyde condensate) (généralement un sel de sodium) ; ou condensat de mélamine formaldéhyde sulfoné (ou SMF, acronyme anglais pour Sulphonated Melamine Formaldehyde condensate) ; des lignosulfonates modifiés (ou MLS, acronyme anglais pour Modified Lignosulfonates) ; et autres. Des superplastifiants de nouvelle génération comprennent des composés polycarboxyliques tels que les polyacrylates. Le superplastifiant est de préférence une nouvelle génération de superplastifiant, par exemple un copolymère contenant du polyéthylène glycol comme greffon et des fonctions carboxyliques dans la chaîne principale telle qu'un éther polycarboxylique. Des polysulphonates-polycarboxylate de sodium et des polyacrylates de sodium peuvent également être utilisés. La quantité de superplastifiants généralement requis dépend de la réactivité du ciment. Plus la réactivité du ciment est faible, plus la quantité requise de superplastifiant est faible. Afin de réduire la quantité totale d'alcalins, le superplastifiant peut être utilisé comme un sel de calcium plutôt que d'un sel de sodium. D'autres additifs peuvent être ajoutés au béton selon l'invention, par exemple, un agent antimousse (par exemple, du polydiméthylsiloxane). Il peut s'agir également de silicones sous la forme d'une solution, d'un solide ou de préférence sous la forme d'une résine, d'une huile ou d'une émulsion, de préférence dans l'eau. Des silicones plus particulièrement adaptées comprennent les groupes caractéristiques (RSiOo,5) et (R2SiO). Dans ces formules, les radicaux R, qui peuvent être identiques ou différents, sont de préférence l'hydrogène ou un groupe alkyle de 1 à 8 atomes de carbone, le groupe méthyle étant le préféré. Le nombre de groupes caractéristiques est de préférence de 30 à 120. La quantité d'un tel agent dans le béton est généralement au plus de 5 parties par poids par rapport au ciment. Le béton selon l'invention peut également comprendre des agents hydrophobes pour augmenter la répulsion de l'eau et réduire l'absorption de l'eau et la pénétration dans des structures solides comprenant le béton selon l'invention. De tels agents comprennent les silanes, les siloxanes, les silicones et les siliconates ; des produits disponibles dans le commerce comprennent des produits liquides et solides diluables dans un solvant, par exemple en granulés. Le béton selon l'invention peut également inclure des agents anti- efflorescence (pour contrôler l'efflorescence primaire et/ou secondaire). Ces agents comprennent des formulations comprenant un composé acide hydrofuge, par exemple un mélange liquide d'acide gras (par exemple un acide gras de tall oil qui peut contenir un acide gras insoluble dans l'eau, un acide rosinique ou un mélange de ceux-ci) pour l'efflorescence primaire et des mélanges aqueux comprenant une dispersion de stéarate de calcium (ou CSD, acronyme anglais pour Calcium Stearate Dispersion) pour l'efflorescence secondaire. Les agents anti-efflorescence pour contrôler l'efflorescence primaire et secondaire comprennent des compositions comprenant un composé acide hydrofuge, généralement choisi parmi les acides gras, les acides rosiniques et les mélanges de ceux-ci et une dispersion aqueuse de stéarate de calcium. Le terme dispersion de stéarate de calcium signifie généralement une dispersion de stéarate de calcium, de palmitate de calcium, de myristate de calcium ou une combinaison de ceux-ci. Des silicates, par exemple des silicates alcalins, peuvent également être inclus dans le béton selon l'invention pour lutter contre l'efflorescence. Des produits similaires peuvent être utilisés comme traitements de surface sur le béton durci selon l'invention.

Le béton selon l'invention peut comprendre un agent viscosant et/ou un agent de modification de la limite d'écoulement (généralement pour accroître la viscosité et/ou la limite d'écoulement). De tels agents comprennent : les dérivés de cellulose, par exemple des éthers de cellulose solubles dans l'eau, tels que les éthers de carboxyméthyl, méthyl, éthyl, hydroxyéthyl et hydroxypropyl de sodium ; les alginates ; et le xanthane, la carraghénine ou la gomme de guar. Un mélange de ces agents peut être utilisé. Le béton selon l'invention peut comprendre un agent activateur qui permet de favoriser les réactions d'hydratation des matériaux vitreux. De tels agents comprennent des sels sodique et/ou calcique.

Le béton selon l'invention peut comprendre un accélérateur et/ou un agent entraîneur d'air et/ou un retardateur. La présente invention propose un béton perméable comprenant pour un mètre cube de béton frais : de 50 kg à 180 kg (de préférence de 60 kg à 120 kg, encore plus préférentiellement de 75 kg à 90 kg) de ciment Portland ; de 1 kg à 260 kg (de préférence de 70 kg à 240 kg, encore plus préférentiellement de 100 kg à 200 kg) d'un sable ayant une granulométrie unique avec un D10 à un D90 de 0,063 à 5 mm, ou d'un mélange de sables (de préférence au moins deux sables), le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm, par exemple entre 1 et4mm; de 60 kg à 150 kg (de préférence de 70 kg à 120 kg, encore plus préférentiellement de 75 kg à 100 kg) d'un matériau particulaire pouzzolanique ou non-pouzzolanique ou un mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ayant une taille moyenne de particules inférieure à 15 pm ; de 1 kg à 10 kg (de préférence de 4 kg à 9 kg, encore plus préférentiellement de 5 kg à 8 kg) d'un superplastifiant ; de 1200 kg à 1800 kg (de préférence de 1300 kg à 1600 kg, encore plus préférentiellement de 1350 kg à 1500 kg) d'un gravillon ou d'un mélange de gravillons ayant une taille moyenne de particules inférieure comprise de 5 à 14 mm ; et de 25 kg à 60 kg (de préférence de 25 kg à 55 kg, encore plus préférentiellement de 30 kg à 45 kg) d'eau efficace. Le béton selon l'invention a de préférence un temps de prise Vicat de 2 à 18 heures, par exemple de 4 à 14 heures. Les matériaux en question présentent, selon des modes de réalisations particuliers, les mêmes caractéristiques que celles qui ont été décrites ci-dessus. Le rapport massique eau/ciment du béton selon l'invention peut varier si des substituts au ciment sont utilisés, plus particulièrement des matériaux pouzzolaniques. Le rapport E/L, où E désigne la quantité d'eau et L la quantité de liant, c'est-à-dire les matériaux de l'ensemble (ciment Portland + matériau particulaire pouzzolanique ou non-pouzzolanique), se situe typiquement de 0,15 à 0,35, de préférence de 0,18 à 0,25. Le volume de pate (qui comprend le ciment, l'eau, le superplastifiant et les matériaux particulaires pouzzolaniques ou non-pouzzolaniques) est de 40 à 170 L par mètre cube de béton frais, de préférence de 50 à 100 L par mètre cube de béton frais, encore plus préférentiellement de 60 à 90 L par mètre cube de béton frais. Le béton peut être préparé par des méthodes connues, notamment le mélange des composants solides et de l'eau, la mise en forme puis le durcissement.

Afin de préparer le béton selon l'invention, les constituants sont mélangés avec de l'eau. L'ordre suivant de mélange peut, par exemple, être adopté : mélange des constituants pulvérulents de la matrice ; introduction de l'eau et d'une fraction, par exemple la moitié, des adjuvants ; mélange ; introduction de la fraction restante des adjuvants ; mélange ; introduction des autres constituants ; mélange.

Dans le mélange des composants du béton selon l'invention, les matériaux sous forme de particules autres que le ciment peuvent être introduits comme pré-mélanges ou premix sec de poudres ou de suspensions aqueuses diluées ou concentrées. L'invention concerne, en outre, un procédé de fabrication d'un béton comprenant une étape de mise en contact entre au moins le ciment Portland, le sable ou le mélange de sables, le matériau particulaire pouzzolanique ou non- pouzzolanique ou le mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou nonpouzzolanique et l'eau efficace. L'invention concerne, en outre, un procédé de préparation d'un béton comprenant le mélange des constituants du béton perméable selon l'invention et le tassement du béton perméable en surface. Le tassement en surface du béton perméable peut être réalisé par tout type d'outil, notamment une règle, un paveur, un rouleau, un vibreur, en une ou plusieurs étapes. L'invention concerne, en outre, un élément pour le domaine de la construction, caractérisé en ce qu'il est réalisé en utilisant un béton tel que défini précédemment. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le coût total en CO2 du béton selon l'invention est inférieur à 160 kg par mètre cube de béton frais, de préférence inférieur à 100, encore plus préférentiellement inférieur à 90. Des exemples, illustrant l'invention sans en limiter la portée, vont être décrits en relation avec les figures suivantes parmi lesquelles : - la figure 1 est une image en noir et blanc de la surface d'un béton perméable classique ; - la figure 2 représente la répartition du nombre de pixels noirs de l'image de la figure 1 ; -la figure 3 est une image en noir et blanc de la surface d'un béton perméable selon un exemple de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 représente la répartition du nombre de pixels noirs de l'image de la figure 3.

EXEMPLES La présente invention est décrite par les exemples qui suivent non limitatifs. des fournisseurs

Lafarge France Lafarge France Omya, France Omya, France site de Carling, France Sifraco, France Lafarge, site de Cassis Lafarge, site de Cassis Dans ces exemples, les matériaux utilisés sont disponibles auprès suivants : Ciment HTS, Le Teil Ciment Val d'Azergues Addition minérale BL 200TM Durcal 1 TM Cendres volantes Sable n°1 Sable n°2 1,6/3 Gravillon 3/10 Gravillon 6/10 Lafarge, site de Dowlow, d'Alweras ou de Cassis Gravillons 6,3/10 Lafarge, site de Texas Plastifiant CHRYSOPIast 209TM Chryso Superplastifiant CHRYSOFIuid Premia 196TM Chryso Superplastifiant Ductal F2TM Chryso, France

Le Durcal 1' a un D10 de 0,8 pm, un D90 de 8 pm, une surface spécifique BET d'environ 6 m2/g et une taille moyenne de particules d'environ 2,5 pm. Le matériau BL 200TM est un matériau de remplissage calcaire ayant un D90 inférieur à 50 pm. Le ciment Portland (ciment HTS, Le Teil) a un D10 de 2,51 pm et un D90 de 46,2 pm et une taille moyenne de particules de 20,90 pm. Le sable n°1 a un D90 d'environ 630 pm et un D10 d'environ 250 pm. Le ciment du Val d'Azergues est un ciment CEM 152.5N CE PMES CP2. Le plastifiant CHRYSOPIast 209TM est du type lignosulfonate. Les superplastifiants CHRYSOFIuid Premia 196TM et Ductal F2TM sont du type polycarboxylate polyox.

Méthode de qranulométrie laser Les valeurs D10 et D90 et les tailles moyennes de particules pour les différentes poudres sont obtenues à partir des courbes granulométriques des courbes déterminées au moyen d'un granulomètre laser Malvern MS2000. La mesure s'effectue dans un milieu approprié (par exemple, en milieu aqueux) ; la taille des particules doit être comprise de 0,02 pm à 2 mm. La source lumineuse est constituée par un laser rouge He-Ne (632 nm) et une diode bleue (466 nm). Le modèle optique est celui de Fraunhofer, la matrice de calcul est de type polydisperse. Une mesure de bruit de fond est d'abord effectuée avec une vitesse de pompe de 2000 tr/min, une vitesse d'agitateur de 800 tr/min et une mesure du bruit sur 10 s, en l'absence d'ultrasons. On vérifie alors que l'intensité lumineuse du laser est au moins égale à 80%, et que l'on obtient une courbe exponentielle décroissante pour le bruit de fond. Si ce n'est pas le cas, les lentilles de la cellule doivent être nettoyées. On effectue ensuite une première mesure sur l'échantillon avec les paramètres suivants : vitesse de pompe de 2000 tr/min, vitesse d'agitateur de 800 tr/min, absence d'ultrasons, limite d'obscuration entre 10 et 20 %. L'échantillon est introduit pour avoir une obscuration légèrement supérieure à 10 %. Après stabilisation de l'obscuration, la mesure est effectuée avec une durée entre l'immersion et la mesure fixée à 10 s. La durée de mesure est de 30 s (30000 images de diffraction analysées). Dans le granulogramme obtenu, il faut tenir compte du fait qu'une partie de la population de la poudre peut être agglomérée.

On effectue ensuite une seconde mesure (sans vidanger la cuve) avec des ultrasons. La vitesse de pompe est portée à 2500 tr/min, l'agitation à 1000 tr/min, les ultrasons sont émis à 100 % (30 watts). Ce régime est maintenu pendant 3 minutes, puis on revient aux paramètres initiaux : vitesse de pompe de 2000 tr/min, vitesse d'agitateur de 800 tr/min, absence d'ultrasons. Au bout de 10 s (pour évacuer les bulles d'air éventuelles), on effectue une mesure de 30 s (30000 images analysées). Cette seconde mesure correspond à une poudre désagglomérée par dispersion ultrasonique. Chaque mesure est répétée au moins deux fois pour vérifier la stabilité du résultat. L'appareil est étalonné avant chaque séance de travail au moyen d'un échantillon standard (silice Cl0 Sifraco) dont la courbe granulométrique est connue. Toutes les mesures présentées dans la description et les gammes annoncées correspondent aux valeurs obtenues avec ultrasons.

Méthode de mesure de la surface spécifique BET La surface spécifique des différentes poudres est mesurée comme suit. On prélève un échantillon de poudre de masse suivante : 0,1 à 0,2 g pour une surface spécifique estimée à plus de 30 m2/g ; 0,3 g pour une surface spécifique estimée à 10-30 m2/g ; 1 g pour une surface spécifique estimée à 3-10 m2/g ; 1,5 g pour une surface spécifique estimée à 2-3 m2/g ; 2 g pour une surface spécifique estimée à 1.5-2 m2/g ; 3 g pour une surface spécifique estimée à 1-1,5 m2/g. On utilise une cellule de 3 cm3 ou de 9 cm3 selon le volume de l'échantillon. On pèse l'ensemble de la cellule de mesure (cellule + tige en verre). Puis on ajoute l'échantillon dans la cellule : le produit ne doit pas être à moins d'un millimètre du haut de l'étranglement de la cellule. On pèse l'ensemble (cellule + tige en verre + échantillon). On met en place la cellule de mesure sur un poste de dégazage et on dégaze l'échantillon. Les paramètres de dégazage sont de 30 min / 45°C pour le ciment Portland, le gypse, les pouzzolanes ; de 3 h / 200°C pour les laitiers, cendres volantes, ciment alumineux, calcaire ; et de 4 h / 300°C pour l'alumine de contrôle. La cellule est rapidement bouchée avec un bouchon après le dégazage. On pèse l'ensemble et on note le résultat. Toutes les pesées sont effectuées sans le bouchon, celui-ci étant temporairement retiré pour faire la mesure. La masse de l'échantillon est obtenue par soustraction de la masse de la cellule à la somme des masses de la cellule et de l'échantillon dégazé. On effectue ensuite l'analyse de l'échantillon après l'avoir mis en place sur le poste de mesure. L'analyseur est le SA 3100 de Beckman Coulter. La mesure repose sur l'adsorption d'azote par l'échantillon à une température donnée, ici la température de l'azote liquide soit environ -196°C. L'appareil mesure la pression de la cellule de référence dans laquelle l'adsorbat est à sa pression de vapeur saturante et celle de la cellule de l'échantillon dans laquelle des volumes connus d'adsorbat sont injectés. La courbe résultant de ces mesures est l'isotherme d'adsorption. Dans le processus de mesure, la connaissance du volume mort de la cellule est nécessaire : une mesure de ce volume est donc réalisée avec de l'hélium avant l'analyse. La masse de l'échantillon calculée précédemment est entrée en tant que paramètre. La surface spécifique BET est déterminée par le logiciel par régression linéaire à partir de la courbe expérimentale. L'écart-type de reproductibilité obtenu à partir de 10 mesures sur une silice de surface spécifique 21,4 m2/g est de 0,07. L'écart-type de reproductibilité obtenu à partir de 10 mesures sur un ciment de surface spécifique 0,9 m2/g est de 0,02. Une fois toutes les deux semaines un contrôle est effectué sur un produit de référence. Deux fois par an, un contrôle est réalisé avec l'alumine de référence fournie par le constructeur.

Méthode de préparation du béton Le béton perméable selon l'invention est réalisé au moyen d'un malaxeur de type Zyclos (50 litres). L'ensemble de l'opération est réalisé à 20°C. La méthode de préparation comprend les étapes suivantes : Mettre les granulats dans le bol du malaxeur ; A T = 0 seconde : débuter le malaxage et ajouter simultanément l'eau de mouillage en 30 secondes, puis continuer à malaxer jusqu'à 60 secondes ; A T = 1 minute : arrêter le malaxage et laisser reposer pendant 4 minutes ; A T = 5 minutes : ajouter le liant hydraulique ; A T = 6 minutes : malaxer pendant 1 minute ; A T = 7 minutes : ajouter l'eau de gâchage en 30 secondes (tout en malaxant) ; et A T = 7 minutes et 30 secondes : malaxer pendant 2 minutes.

Méthode de détermination du coût en dioxyde de carbone du béton Le protocole pour le calcul de la teneur en CO2 se fait selon la méthode du bilan carbone décrite par l'ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie). Le poids équivalent CO2 des matières premières d'un béton comprenant un nombre n de composants est donné par la relation suivante : Ebéton = Ei x Qi où E; est le facteur d'émission du composant d'indice i (en kg équivalent de CO2/kg) ; et Q; est la quantité du composant d'indice i dans un mètre cube de béton.

Les valeurs des facteurs d'émission E; proviennent notamment des fiches de déclaration environnementales et sanitaires (FDES) fournies par la base de données française de référence sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction (base INIES).

Pour les exemples qui suivent, le volume de pate de liant correspond à la somme du volume de ciment, d'additions minérales et d'eau efficace. EXEMPLE DE COMPARAISON Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation de comparaison suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment Val d'Azergues 374 Cendres volantes Carling 41 Sable n°2 1,6/3 70 Gravillons 3/10 1320 CHRYSOPIast 209TM 1,3 Eau totale 105 (dont 93 d'eau efficace) Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de ciment est de 230 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 250 litres par mètre cube de béton durci. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon cet exemple 25 est de 330 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Une dalle de 120 cm de longueur, de 120 cm de largeur et de 15 cm de hauteur a été réalisée avec le béton selon la formulation de comparaison. Une photographie de la face supérieure de la dalle a été prise à une distance de 30 cm de la face supérieure. Une analyse de la photographie a été réalisée, par exemple avec le logiciel de la gamme analySIS commercialisée par la société Olympus. La figure 1 représente une image binaire en noir et blanc qui a été obtenue à partir de la photographie de la face supérieure de la dalle. Les granulats 10 en surface apparaissent en blanc tandis que les vides 12 entre les granulats visibles depuis la face supérieure apparaissent en noir. L'image a été divisée en sous-régions adjacentes qui ont les mêmes dimensions (par exemple neuf sous-régions correspondant chacune à un carré dont le côté est supérieur à cinq fois le diamètre du plus gros granulat du béton). Pour chaque sous-région, le nombre de pixels noirs de l'image a été déterminé. La dispersion du nombre de pixels noirs par sous-région a été déterminée. La figure 2 représente la courbe de répartition du nombre de pixels noirs de l'image de la figure 1. La moyenne du nombre de pixels noirs par sous-région est de 8. Le coefficient de variation est de 63 %.

EXEMPLE 1 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 82 BL 200TM 23 Durcal 1 TM 46,6 Sable n°1 187,4 Gravillons 6/10 1466 Superplastifiant 4,75 (Durtal F2TM) Eau totale 39,46 (dont 27 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Dowlow de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 80 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 297 litres par mètre cube de béton durci.

Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 96 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 2 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 85,5 BL 200TM 24 Durcal 1 TM 48,6 Sable n°1 195,3 Gravillons 6/10 1578 Superplastifiant 4,952 (Durtal F2TM) Eau totale 49,34 (dont 28,20 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site d'Alweras de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 82 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 232 litres par mètre cube de béton durci. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 99 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le second exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 3 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 88 BL 200TM 25 Durcal 1 TM 50 Sable n°1 201 Gravillons 6/10 1325 CHRYSOFIuid Premia 196TM 3,64 Eau totale 39,6 (dont 29 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Cassis de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 85 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 320 litres par mètre cube de béton durci. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 101 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le troisième exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

Une dalle de 120 cm de longueur, de 120 cm de largeur et de 150 cm de hauteur a été réalisée avec le béton selon la formulation de l'exemple 1. Une photographie de la face supérieure de la dalle a été prise à une distance de 30 cm de la face supérieure. Une analyse de la photographie a été réalisée, par exemple avec le logiciel analySIS commercialisé par la société Olympus.

La figure 3 représente une image binaire en noir et blanc obtenue à partir de la photographie de la face supérieure de la dalle. Les granulats 20 en surface apparaissent en blanc tandis que les vides 22 entre les granulats visibles depuis la face supérieure apparaissent en noir. L'image a été divisée en sous-régions adjacentes qui ont les mêmes dimensions (par exemple neuf sous-régions correspondant chacune à un carré dont le côté est supérieur à cinq fois le diamètre du plus gros granulat du béton). Pour chaque sous-région, le nombre de pixels noirs de l'image a été déterminé. La dispersion du nombre de pixels noirs par sous-région a été déterminée. La figure 4 représente la courbe de répartition du nombre de pixels noirs de l'image de la figure 3. La moyenne du nombre de pixels noirs par sous-région est de 8. Le coefficient de variation est de 13,61 %. En comparant les figures 2 et 4, il apparaît que les vides visibles de la face supérieure de la dalle réalisée avec le béton de l'exemple 3 de l'invention sont répartis de façon plus homogène que les vides visibles de la face supérieure de la dalle réalisée avec le béton selon la formule de comparaison. Ceci signifie que les granulats à la surface de la dalle réalisée avec le béton de l'exemple 3 de l'invention sont répartis de façon plus homogène que les granulats à la surface de la dalle réalisée avec le béton selon la formule de comparaison.

EXEMPLE 4 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 88 BL 200TM 25 Durcal 1 TM 50 Sable n°1 201 Gravillons 6/10 1325 CHRYSOFIuid Premia 196TM 5,46 Eau totale 39,6 (dont 29 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Cassis de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 85 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 320 litres par mètre cube de béton durci.

Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 103 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le quatrième exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 5 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 165,8 BL 200TM 47 Durcal 1 TM 94,2 Gravillons 6/10 1325 Superplastifiant 9,523 (Durtal F2TM) Eau totale 65,6 (dont 55 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Cassis de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 160 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 320 litres par mètre cube de béton durci.

Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 172 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le cinquième exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 6 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 100 BL 200TM 26 Durcal 1 TM 51 Sable n°1 201 Gravillons 6,3/10 1470 Superplastifiant 5,292 (Durtal F2TM) Eau totale 43,76 (dont 32 kg d'eau efficace) Les gravillons 6,3/10 sont des gravillons du site de texas de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 91 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 300 litres par mètre cube de béton durci. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 113 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le sixième exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 7 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été 25 réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 88 BL 200TM 25 Durcal 1 TM 50 Sable n°1 201 Gravillon 6/10 1325 Superplastifiant 5,096 (Ductal F2TM) Eau totale 39,6 (dont 29 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Cassis de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 85 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 320 litres par mètre cube de béton durci. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 102 kg de CO2 par mètre cube de béton frais. Le coût CO2 des matières premières du béton perméable selon le septième exemple est inférieur au coût CO2 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

EXEMPLE 8 Un exemple de réalisation de béton frais selon la présente invention a été réalisé selon la formulation suivante : Composant Masse du composant en kg par mètre cube de béton frais Ciment sélectionné (HTS) 88 BL 200TM 25 Durcal 1 TM 50 Gravillon 6/10 1325 Superplastifiant 5,053 (Ductal F2TM) Eau totale 39,6 (dont 29 kg d'eau efficace) Les gravillons 6/10 sont des gravillons du site de Cassis de Lafarge. Le rapport eau efficace sur ciment est de 0,21. Le volume de pate de liant est de 85 litres par mètre cube de béton frais. La quantité d'air entraîné dans le béton est de 390 litres par mètre cube de béton durci. Le coût 002 des matières premières du béton perméable selon le premier exemple est de 102 kg de 002 par mètre cube de béton frais. Le coût 002 des matières premières du béton perméable selon le huitième exemple est inférieur au coût 002 des matières premières du béton de l'exemple de comparaison.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Béton perméable comprenant en parties relatives par poids : 100 de ciment Portland ; 0,1 à 500 d'un sable ayant une granulométrie unique avec un D10 à un D90 de 0,063 à 5 mm, ou d'un mélange de sables, le sable le plus fin ayant un D10 à un D90 de 0,063 à 1 mm et le sable le plus grossier ayant un D10 à un D90 de 1 à 5 mm ; o à 100 d'un matériau particulaire pouzzolanique ou non- pouzzolanique ou un mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ayant une taille moyenne de particules inférieure à 15pm; 0,1 à 10 d'un superplastifiant ; 1000 à 3000 d'un gravillon ou d'un mélange de gravillons ayant une taille moyenne de particules comprise de 4 à 14 mm ; et 10 à 55 d'eau efficace.
2. 2. Béton perméable selon la revendication 1, comprenant en parties relatives par poids : 100 de ciment Portland ; 80 à 350 du sable ou du mélange de sables ; 10 à 80 du matériau particulaire pouzzolanique ou nonpouzzolanique ou du mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ; 0,1 à 10 du superplastifiant ; 1300 à 2500 du gravillon ou du mélange de gravillons ; et 10 à 55 d'eau efficace.
3. 3. Béton perméable selon la revendication 1 ou 2, ayant une densité à 30 l'état durci de 1,690 à 1,95.
4. 4. Béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ayant une porosité à l'état durci est de 20 à 32 % en volume. 25
5. 5. Béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ayant une résistance à la compression du béton après 28 jours supérieure à 10 MPa.
6. 6. Béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant, pour un mètre cube de béton frais : de 50 kg à 180 kg du ciment Portland ; de 1 kg à 260 kg du sable ou du mélange de sables ; de 60 kg à 150 kg du matériau particulaire pouzzolanique ou non- pouzzolanique ou du mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ; de 1 kg à 10 kg du superplastifiant ; de 1200 kg à 1800 kg du gravillon ou du mélange de gravillons ; et de 25 kg à 60 kg d'eau efficace.
7. 7. Béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant, pour un mètre cube de béton frais : de 60 kg à 120 kg du ciment Portland ; de 70 kg à 240 kg du sable ou du mélange de sables ; de 70 kg à 120 kg du matériau particulaire pouzzolanique ou nonpouzzolanique ou du mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique ; de 4 kg à 9 kg du superplastifiant ; de 1300 kg à 1600 kg du gravillon ou du mélange de gravillons ; et de 25 kg à 55 kg d'eau efficace.
8. 8. Procédé de fabrication d'un béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en contact entre au moins le ciment Portland, le sable ou le mélange de sables, le matériau particulaire pouzzolanique ou nonpouzzolanique ou le mélange de matériaux particulaires pouzzolanique ou non-pouzzolanique et l'eau efficace.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant le mélange des composants du béton perméable et le tassement du béton perméable en surface. 25 30 35
10. 10. Elément pour le domaine de la construction, caractérisé en ce qu'il est réalisé en utilisant un béton perméable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.