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DISPOSITIF DE MOULAGE ET PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif de moulage et un procédé de
fabrication.
Le document W02006/048652 décrit un moule utilisé pour la réalisation de
décorations sur des structures architecturales ou de génie civil. Le moule
comporte
une pluralité de plaques formant une grille de plaques et au moins un
actionneur pour
déplacer les plaques qui sont montées à rotation autour d'axes orthogonaux
perpendiculaires à la direction de mouvement de sorte que les plaques forment
ensemble une forme souhaitée qui soit le négatif d'un article à mouler.
Il y a un besoin pour une autre solution à la réalisation de motif de
décoration.
Pour cela l'invention propose un dispositif de moulage comprenant une
enveloppe, un moule, le moule étant dans l'enveloppe, une prise de vide pour
créer
une dépression dans l'enveloppe, un organe de déformation du moule.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre un film dans l'enveloppe.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre deux films dans
l'enveloppe, un film étant au-dessus et un film étant au-dessous du moule.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre un film dans le moule.
Selon une variante, l'organe de déformation est sous le moule.
Selon une variante, l'organe de déformation sollicite l'enveloppe.
Selon une variante, l'organe de déformation comprend un vérin.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre une table, l'enveloppe
étant
sur la table et les organes de déformation s'étendant à travers la table.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre des rotules entre les
organes de déformation et l'enveloppe.
Selon une variante, l'organe de déformation est un gabarit.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de fabrication, comprenant les
étapes de - fourniture d'une enveloppe et d'un moule, - introduction d'un
matériau à
mouler dans le moule, - disposition du moule dans l'enveloppe, - réalisation
d'une
dépression dans l'enveloppe, - déformation du moule.
Selon une variante, un ou plusieurs films sont disposés dans l'enveloppe,
entre
l'enveloppe et le moule.
Selon une variante, après l'introduction du matériau dans le moule, un film
est
disposé entre le matériau à mouler et le moule.
Selon une variante, le procédé comprend la fourniture d'un organe de
déformation choisi dans un groupe consistant en un vérin et un gabarit.
Selon une variante, le procédé est répété de sorte à obtenir plusieurs pièces
moulées, le procédé comprenant ensuite une étape d'assemblage des pièces
moulées.
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Selon une variante, le matériau à mouler est tel que décrit par la suite.
Selon une variante, le procédé étant mis en oeuvre par le dispositif tel que
décrit
précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de
la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention,
donnés à titre
d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :
- figure 1, une représentation schématique du dispositif de moulage en vue
de profil.
- Figure 2, une représentation schématique d'une rotule.
L'invention se rapporte à un dispositif de moulage comportant une enveloppe
et un moule dans l'enveloppe ; une prise de vide permet de réaliser le vide
dans
l'enveloppe et un organe de déformation permet la déformation du moule. Le
dispositif permet d'obtenir le moulage d'une pièce d'une forme aléatoire et
ce, d'une
façon simple. On obtient ainsi une pièce dont la forme permet de servir de
motif de
décoration.
La figure 1 montre une représentation schématique du dispositif 10 de moulage
en vue de profil. Le dispositif 10 permet de mouler des pièces tout en leur
donnant
une forme particulière. En particulier, le dispositif 10 permet de réaliser
des
revêtements aux formes esthétiques pour des ouvrages architecturaux ou de
génie
civil. Le dispositif permet la réalisation de pièces aux formes esthétiques
avec un
matériau de départ du type du béton.
Le dispositif 10 comporte une enveloppe 12 et un moule 14 ; le moule 14 est
dans l'enveloppe 12. Le moule est adapté à recevoir le matériau utilisé pour
la
réalisation des pièces, du béton par exemple. Le dispositif 10 comporte aussi
une
prise de vide 16 pour créer une dépression dans l'enveloppe 12. La dépression
dans
l'enveloppe permet de rigidifier le dispositif d'une manière suffisante de
sorte que le
matériau à mouler ne se déplace pas à l'intérieur du moule lorsque le moule
est
soumis à déformation ; le matériau demeure d'épaisseur constante. La
dépression
permet de rendre solidaire les éléments constitutifs du dispositif de moulage.
En
particulier, l'enveloppe 12 et/ou le moule 14 peuvent être pourvus chacun de
deux
lèvres sur leur pourtour et qui rentrent en succion l'une avec l'autre sous
l'effet de la
dépression ; ces lèvres assurent de manière simple la fermeture de l'enveloppe
12 et
du moule 14 respectivement. On peut ainsi éviter l'usage de moyens de
fermeture
mécaniques. On peut aussi réaliser les lèvres avec un bourrelet sur l'une des
lèvres et
une gorge sur l'autre des lèvres, la dépression provoquant la pénétration du
bourrelet
dans la gorge de sorte à améliorer l'étânchéité de l'enveloppe 12 et/ou du
moule 14.
L'avantage de réaliser la dépression au sein de l'enveloppe permet d'éviter de
pomper le matériau qui se situe dans le moule. En effet par la prise de vide,
on aspire
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l'air emprisonné dans l'enveloppe ; si la prise de vide permettait de créer
directement
une dépression dans le moule, le matériau à mouler risquerait d'être pompé
également. Ainsi, le moule permet de confiner le matériau à l'intérieur de
l'enveloppe, tout en assurant la création d'une dépression dans l'enveloppe.
Le dispositif peut aussi comprendre des organes de dépression permettant de
créer la dépression au sein de l'enveloppe. Les organes de dépression sont
branchés
sur la prise de vide. A titre d'exemple, on réalise une dépression comprise
entre -0,5
et -1,5bars, de préférence entre -0,8 et -1,1 bars, par exemple, -0,9 bars.
L'enveloppe 12 comporte par exemple une partie supérieure 121 et une partie
inférieure 122. Le moule 14 est disposé entre les parties inférieure 122 et
supérieure
121. Le moule repose sur la partie inférieure 122. L'enveloppe 12 permet de
prendre
le moule 14 en sandwich de manière simple. Il suffit de disposer le moule sur
la
partie inférieure 122 et de refermer l'enveloppe à l'aide de la partie
supérieure 121,
la partie supérieure faisant office de couvercle. L'enveloppe 12 est de
préférence en
un matériau souple. La souplesse de l'enveloppe permet à cette dernière de se
déformer sous l'action de l'organe de déformation du moule. L'enveloppe est
également souple pour favoriser la dépression dans l'enveloppe ; la souplesse
de
l'enveloppe permet aussi à l'enveloppe d'épouser la forme du moule sous
l'effet de
la dépression. Par exemple, l'enveloppe est eri silicone.
Le moule 14 peut comporter une coque supérieure 141 et une coque inférieure
142. La coque inférieure 142 du moule 14 repose sur la partie inférieure 122
de
l'enveloppe 12. Le moule 14 permet de confiner le matériau à mouler de manière
simple ; le matériau est réparti sur la coque inférieure 142 du moule, puis le
moule 14
est refermé à l'aide de la coque supérieure 141. Le moule est de préférence en
un
matériau souple. La souplesse du moule 14 permet à ce dernier de se déformer
sous
l'action de l'organe de déformation. Le moule 14 est aussi souple pour
favoriser le
confinement du matériau dans le moule sous l'effet de la dépression dans
l'enveloppe 12. La souplesse du moule permet un meilleur contact entre le
moule 14
et le matériau à mouler.
L'enveloppe 12 est pourvue de la prise de vide 16. De préférence, la prise de
vide 16 est montée sur l'enveloppe supérieure 121. L'enveloppe repose sur une
surface par l'intermédiaire de sa partie inférieure 122 ; le moule reposant
sur la partie
inférieure, il est préférable de monter la prise de vide sur l'enveloppe
supérieure 121
de l'enveloppe pour améliorer la qualité de la dépression.
Le dispositif peut aussi comporter au moins un film 20 (ou drain) dans
l'enveloppe. Le film 20 favorise la création de la dépression. En effet, le
film 20
permet d'éviter l'adhésion locale de l'enveloppe 12 au moule 14, sous l'effet
de la
dépression créée au sein de l'enveloppe, emprisonnant des bulles d'air ;
l'adhésion
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locale de l'enveloppe 12 au moule 14 entrave la poursuite de la création de la
dépression. Le film 20 empêche l'adhésion locale de l'enveloppe 12 au moule
14, ce
qui permet à la dépression d'être convenablement faite. A titre d'exemple, le
film 20
est en matériau tissé ou non tissé. Un tel matériau n'est pas hermétique mais
permet
le passage de l'air ; alors que la dépression est en cours de réalisation, le
film
favorise la circulation de l'air en direction de la prise de vide 16. Le film
20 est par
exemple situé entre le la partie supérieure 121 de l'enveloppe 12 et la coque
supérieure 141 du moule 14. Le film 20 favorise alors la circulation de l'air
entre
cette partie 121 et la coque 141. Alternativement, le film 20 peut être entre
la partie
inférieure 122 de l'enveloppe 12 et la coque inférieure 142 du moule. Le film
favorise également la circulation de l'air entre ces éléments ; la circulation
est
d'autant mieux favorisée que, du fait de la gravité, la coque inférieure 142
repose
contre la partie inférieure 122 et la dépression est difficile à réaliser dans
cette zone
de l'enveloppe car des bulles d'air risquent d'être emprisonnés entre le moule
14 et
l'enveloppe 12. Le film 20 permet alors de créer une zone tampon entre le
moule et
l'enveloppe. Le film 20 facilite la circulation de l'air entre la coque
inférieure 142 et
la partie inférieure 122 de l'enveloppe. De manière préférée, le dispositif 10
comporte deux films 20 (ou drains) dans l'enveloppe, l'un des films 20 étant
entre la
partie supérieure 121 et la coque supérieure 141 et l'autre des films 20 étant
entre la
partie inférieure 122 et la coque inférieure 142. La présence de deux films 20
favorise la création du vide dans toute l'enveloppe.
On peut aussi envisager qu'un film 22 (ou drain) soit dans le moule 14. Le
film
14 favorise alors la dépression dans le moule. En effet, la dépression créée
dans
l'enveloppe se propage aussi dans le moule, la création de la dépression dans
l'enveloppe se produit aussi dans le moule, au travers des bords des coques
141 et
142 ; toutefois, la dépression dans le moule est moins importante, de telle
sorte que le
matériau à mouler ne se trouve pas par la même occasion aspiré. Le film 22
dans le
moule favorise aussi la circulation et l'aspiration de l'air contenu dans le
moule.
L'air contenu dans le moule se trouve principalement entre le matériau à
mouler et la
coque supérieure 141 du moule ; le film 22 est donc de préférence situé dans
cette
zone, évitant que la coque 141 soit plaquée à même le matériau, mais plutôt
que le
film autorise une circulation d'air entre la coque et le matériau lors de la
création de
la dépression au sein de l'enveloppe. Le.film 22 peut être du même matériau
que le
film 20, perrnettant de laisser circuler l'air.
L'organe 18 de déformation permet de conformer le moule selon une forme
souhaitée de sorte à mouler le matériau selon une forme particulière. Un seul
organe
de déformation est suffisant pour conformer le moule, par exemple en déformant
une
zone centrale du moule ; de préférence, une pluralité d'organes de déformation
sont
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implémentés, de sorte à déformer le moule 14 en plusieurs zones. Dans la suite
du
texte, le dispositif sera décrit avec plusieurs organes de déformation mais
les mêmes
remarques s'appliquent si un seul organe de déformation était présent.
Les organes 18 de déformation du moule 14 sont sous le moule 14. Au repos,
5 le moule repose à plat, et, lorsque les organes de déformation sont activés,
ils
déforment le moule 14 à l'encontre de la gravité: L'avantage est que la
réalisation
pratique de la déformation est plus simple à réaliser que si le moule était
tenu
verticalement et que les organes 18 déformaient latéralement le moule, comme
cela
est le cas dans le document W02006/048652. Dans ce dernier document, un
problème se pose pour arriver à maintenir en place le matériau dans le moule,
alors
que le moule est tenu verticalement ; le risque est que le matériau s'écoule
au sein du
moule et que l'épaisseur du matériau varie.
Plus précisément, les organes 18 de déformation sollicitent l'enveloppe 12.
Les
organes 18 sont en contact de l'enveloppe ; par la sollicitation de
l'enveloppe, le
moule 14 est déformé. L'avantage est que les risques de perçage du moule sont
réduits, dès lors qu'une double protection est offerte par l'enveloppe 12 et
le moule
14. Les organes de déformation 18 sont donc également situés sous l'enveloppe
12 ;
la sollicitation de l'enveloppe 12 et la déformation du moule 14 sont
réalisées à
l'encontre de la gravité, par soulèvement ou soutien de l'enveloppe 12 et du
moule
14.
Le dispositif 10 peut en outre comprendre des rotules 30 entre les organes de
déformation 18 et l'enveloppe 12. Les rotules améliore la liaison entre les
organes de
déformation 18 et l'enveloppe 12 déformée sous l'action des organes 18. La
figure 2
montre une représentation schématique d'une rotule 30. La rotule 30 permet la
rotation autour de trois axes orthogonaux de l'élément de surface de
l'enveloppe en
regard de l'organe de déformation 18 correspondant. En effet, alors que
l'organe 18
sollicite l'enveloppe 12, cette dernière est soumise à des déplacements par
rapport à
l'organe 18. En particulier, le dispositif comporte un disque 32 entre la
rotule 30 et
l'enveloppe 12. La rotule 30 permet alors la rotation autour de trois axes du
disque
32.
Le disque 32 permet de renforcer l'enveloppe 12 de sorte à réduire encore plus
les risques de déchirure de l'enveloppe 12 et donc du moule 14. Le disque 32
peut
être moulé dans l'enveloppe 12, en particulier dans la partie inférieure 121
de
l'enveloppe. Le disque est ainsi solidaire de l'enveloppe. Le disque 32 peut
aussi être
simplement intercalé entre la rotule et l'organe 18 ; ceci permet de s'adapter
plus
facilement à une disposition plus aléatoire des organes.
Selon la figure 2, pour permettre la rotation du disque 32 ou de l'élément de
surface de l'enveloppe, la rotule 30 peut comporter un plot 34 déformable. Le
plot 34
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est par exemple en caoutchouc. Le plot 34 permet ainsi l'articulation du
disque 32 ou
de l'élément de surface de l'enveloppe 12 par rapport à l'organe de
déformation 18.
La construction de la rotule 32 est simple.
Le dispositif 10 peut en outre comporter une table 24. L'enveloppe 12 au repos
est sur la table. Ceci permet de faciliter l'introduction du matériau à mouler
dans le
dispositif 10. En effet, alors que la partie inférieure 122 du dispositif 10
repose sur la
table 24 et que la coque inférieure 142 repose sur la partie 122, il est
possible d'étaler
facilement le matériau sur la coque inférieure 142. Les organes de déformation
18
s'étendent à travers la table 24. Lorsque le dispositif 10 est actionné, les
organes 18
de déformation soulèvent l'enveloppe 12 de la table. Les organes 18 soulèvent
localement l'enveloppe 12 de sorte à créer localement une déformation du moule
14.
Les organes 18 sont par exemple des vérins. Les vérins s'étendent depuis le
dessous
de la table 24 jusqu'au contact de l'enveloppe 12, au travers de la table 24.
La table
24 comporte donc des orifices 26 permettant le passage des organes 18. Les
organes
de déformation 18 peuvent aussi être plus simplement des tiges métalliques
dont la
hauteur est réglée en intercalant des cales entre la base de la tige et le
sol. L'avantage
d'utiliser des vérins est que les formes que l'on peut obtenir sont infinies,
étant
entendu que les vérins peuvent occuper diverses positions.
L'organe de déformation peut aussi être un gabarit ; l'avantage est que l'on
peut reproduire plus facilement une forme donnée à l'enveloppe 12 et au moule
14.
Le gabarit est un modèle soutenant l'enveloppe et le moule. En posant
l'enveloppe et
le moule sur le gabarit, le gabarit sollicite l'enveloppe de sorte à déformer
le moule.
Le gabarit a par exemple la forme d'une selle de cheval, de sphère, de surface
courbe.. .
Le dispositif permet d'obtenir la déformations de pièces qui, au repos,
peuvent
mesurer environ 5 mz (à titre d'exemple). Les organes 18 de déformation sont
régulièrement répartis ou non sous la surface de l'enveloppe 12. De
préférence, les
organes 18 sont régulièrement répartis selon un quadrillage ; ceci permet de
mieux
maîtriser la déformation du moule. Dans le cas d'un organe de déformation sous
forme de gabarit, la surface du gabarit est naturellement répartie contre
l'enveloppe.
L'invention se rapporte aussi à un procédé pour fabriquer des pièces. Les
pièces peuvent être en béton, de préférence en béton fibré à hautes
performances
comme cela sera mieux décrit par la suite. Ce type de béton permet la
fabrication de
pièces minces de quelques millimètres. Le procédé comprend une étape de
fourniture
de l'enveloppe 12 et du moule 14. Le procédé comprend ensuite une étape
d'introduction d'un matériau à mouler dans le moule 14. Le procédé comprend
ensuite une étape de disposition du moule dans l'enveloppe. L'enveloppe 12 est
fermée et une dépression est créée dans l'enveloppe. La dépression dans
l'enveloppe
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12 peut même se propager dans le moule 14, attention étant portée sur le fait
que le
matériau ne s'échappe pas du moule 14. Le procédé comprend ensuite une étape
de
déformation du moule. Le matériau sèche (ou fait prise) alors même que le
moule est
maintenu déformé. Ainsi, on obtient unc pièce d'une forme particulière, qui
peut
donner un caractère esthétique à un ouvrage. De préférence, le procédé est
répété, de
sorte à obtenir une pluralité de pièces de forme particulière ; les pièces
peuvent
ensuite être assemblées de sorte que le puzzle obtenu donne une impression
esthétique. Le procédé permet en particulier de mouler des pièces qui ont une
faible
épaisseur (par exemple de 15 mm). En effet, le procédé permet de maîtriser
l'épaisseur du matériau, et ce, au cours du procédé.
L'étape de fourniture du moule 14 et de l'enveloppe 12 peut en outre
comporter la fourniture de la table 24 ; la partie inférieure 122 de
l'enveloppe peut en
premier lieu être disposée sur la table 24. Le moule est mis dans l'enveloppe
en ce
sens que, dans un premier temps, seule la coque inférieure 142 est ensuite
disposée
sur la partie 122. La partie inférieure 122 et la coque 142 reposent à plat.
Cette
disposition permet de faciliter l'étape d'introduction du matériau à mouler
dans le
moule, et l'étalage du matériau sur toute la surface du moule ; en
particulier, ceci
permet de mieux maîtriser l'épaisseur du matériau. Le moule 14 et l'enveloppe
12
étant disposés horizontalement, le matériau à mouler ne s'écoule pas à
l'intérieur du
moule 14. Avantageusement, on peut disposer un film 20 sur la partie
inférieure 122,
avant de disposer la coque inférieure 142. Ceci favorise la création de la
dépression
au sein de l'enveloppe. Après que le matériau a été mis sur la coque
inférieure 142,
le moule 14 est fermé par disposition de la coque supérieure 141 sur la coque
inférieure 142. Avantageusement, un film 22 est disposé entre le matériau et
la coque
supérieure 141. Le film 22 favorise la propagation de la dépression au sein du
moule
14. Le film 22 permet aussi de donner un meilleur aspect au matériau une fois
le
procédé terminé ; en effet le film 22 réduit le risque d'emprisonnement de
bulles
d'air dans le moule, ce qui donnerait un aspect crevassé à la surface de la
pièce à
mouler. Puis l'enveloppe 12 est refermée sur le moule 14, par disposition de
la partie
supérieure 121 de l'enveloppe 12 sur la coque supérieure 141. Avantageusement,
on
peut aussi disposer un film 20 entre la partie supérieure 121 et la coque
supérieure
141 ; ce film 20 permet aussi de favoriser la création de la dépression et
diminue
également le risque d'emprisonnement de bulle d'air dans l'enveloppe, ces
bulles
d'air ayant les effets néfastes décrits précédemment.
Une fois le moule confiné dans l'enveloppe, on crée une dépression dans
l'enveloppe. L'enveloppe 12 épouse alors la forme du moule 14 contenant le
matériau à mouler. Sous l'effet de la dépression, l'enveloppe est plaquée
contre le
moule (éventuellement par l'intermédiaire des films, le cas échéant) Cette
dépression
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peut se propager au sein du moule. L'avantage d'une telle dépression est que
l'on
obtient une galette, composée de l'enveloppe et du moule enfermant le matériau
à
mouler, qui soit suffisamment rigide pour que le matériau ne s'écoule pas dans
le
moule, mais qui soit aussi suffisamment souple pour subir une déformation par
les
organes de déformation. Un autre avantage est que le matériau confiné dans le
moule
reste d'épaisseur sensiblement constante lors du procédé de fabrication ce qui
permet
d'obtenir une pièce moulée d'épaisseur sensiblement constante.
La déformation du moule peut s'opérer par sollicitation de l'enveloppe par les
organes de déformation. Selon la forme souhaitée de la pièce à obtenir, les
organes
de déformation sont réglés indépendamment les uns des autres. Les organes 18
sollicitent plus ou moins l'enveloppe 12 ; les organes 18 soulèvent plus ou
moins
l'enveloppe 12, indépendamment les uns des autres. Alternativement, l'ensemble
enveloppe et moule peut être déposé sur un gabarit, et la déformation du moule
peut
s'opérer en épousant la forme du gabarit.
Après un temps préalablement défini, la pièce est retirée du moule ; la pièce
obtenue est une surface comportant des aspérités et des creux. La pièce
obtenue est
un objet tridimensionnel avec une courbure variable localement ; la courbure
peut
être localement de signe positif ou négatif. De préférence il n'y a pas de
singularité
ni de discontinuité. Si un seul organe 18 de déformation est implémenté, comme
cela
est visible sur la figure 1, la surface peut comporter une seule bosse ; si
plusieurs
organes 18 sont utilisés, alors la surface peut comporter une pluralité de
bosses plus
ou moins hautes et séparées par des creux. Les bosses correspondent aux
emplacements des organes 18 sollicitant l'enveloppe, alors que les creux
correspondent aux emplacements où il n'y a pas d'organes de déformation. La
surface de la pièce est similaire à la surface d'une mer agitée. De même, si
l'organe
de déformation est un gabarit, il est préalablement donné au gabarit une forme
souhaitée qui sera épousée par l'ensemble enveloppe et moule.
Le procédé décrit précédemment permet la fabrication d'une pièce par
moulage ; il est envisageable que le procédé soit répété de sorte à fabriquer
plusieurs
pièces par moulage, puis d'assembler ces pièces entre elles. Les pièces à
assembler
sont alors des modules. La surface ainsi fabriquée est elle-même un objet
tridimensionnel avec une courbure variable localement ; la courbure peut être
localement de signe positif ou négatif. De préférence il n'y a pas de
singularité ni de
discontinuité. Le procédé permet alors la fabrication d'une surface plus
grande (par
exemple de 8000 m2) par fabrication de pièces plus petites (par exemple
jusqu'à 20
m2, de préférence de 5m2). On fera en sorte que les organes de déformation
sollicitent
de la même manière les bords de deux pièces destinées à être contiguës dans
l'assemblage, de manière à pouvoir assembler les pièces entre elles par leurs
bords et
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que l'assemblage obtenu soit continu d'une pièce à l'autre. L'avantage du
dispositif
et du procédé est que les pièces obtenues et assemblées sont minces donc
relativement moins lourdes.
Le matériau utilisé pour fabriquer la pièce par le procédé et le dispositif
est de
préférence du béton fibré à ultra-hautes performances (en abrégé BFUP). Cette
pièce
est par exemple de 5 à 50 mm d'épaisseur, ce qui permet d'obtenir des pièces
très
minces ; de préférence la pièce est de 15 mm d'épaisseur.
Les bétons fibrés à ultra-hautes performances sont des bétons ayant une
matrice cimentaire contenant des fibres. Il est renvoyé au document intitulé
Bétons
fibrés à ultra-hautes performance du Service d'études techniques des routes
et
autoroutes (Setra) et de l'Association Française de Génie Civil (AFGC). La
résistance de ces bétons à la compression est en général supérieure à 150 MPa,
voire
même 250 MPa. Les fibres sont métalliques, organiques, ou un mélange. Le
dosage
en liant est élevé (le ratio E/C est faible; en général le ratio E/C est d'au
plus environ 0.3).
La matrice cimentaire comprend en général du ciment (Portland), un élément à
réaction pouzzolanique (notamment fumée de silice) et un sable fin. Les
dimensions
respectives sont des intervalles choisis, selon la nature et les quantités
respectives.
Par exemple, la matrice cimentaire peut comprendre:
- du ciment Portland
- du sable fin
- un élément de type fumée de silice
- éventuellement de la farine de quartz
- les quantités étant variables et les dimensions des différents éléments
étant choisis entre la gamme micronique ou submicronique et le
millimètre, avec une dimension maximale n'excédant pas en général 5 mm.
- un superplastifiant étant ajouté en général avec l'eau de gâchage.
A titre d'exemple de matrice cimentaire, on peut citer celles décrites dans
les
demandes de brevet EP-A-518777, EP-A-934915, WO-A-9501316, WO-A-9501317,
WO-A-9928267, WO-A-9958468, WO-A-9923046, WO-A-0158826, auxquelles il
est renvoyé pour plus de détails.
Les fibres ont des caractéristiques de longueur et de diamètre telles qu'elles
confèrent effectivement les caractéristiques mécaniques. Leur quantité est
généralement faible, par exemple entre 1 et 8% en volume.
Des exemples de matrice sont les BPR, Bétons à Poudre Réactive, tandis que
les exemples de BFUP sont les bétons BSI de Eiffage, Ductal de Lafarge, Cimax
de Italcementi et BCV de Vicat.
Des exemples spécifiques sont les bétons suivants:
1) ceux résultant des mélanges de
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a - un ciment Portland choisi dans le groupe constitué par les ciments
Portland
ordinaires dits "CPA", les ciments Portland à haute performance dits "CPA-HP",
les
ciments Portland à haute performance et à prise rapide dits "CPA-HPR" et les
ciments Portland à faible teneur en aluminate tricalcique (C3A), de type
normal ou à
5 haute performance et à prise rapide;
b - une microsilice vitreuse dont les grains ont ein majeure partie un
diamètre
compris dans la gamme 100 A-0,5 micron, obtenue comme sous-produit dans
l'industrie du zirconium, la proportion de cette silice étant de 10 à 30 % en
poids du
poids du ciment;
10 c - un agent super plastifiant réducteur d'eau et/ou un agent fluidifiant
en
proportion globale de 0,3 % à 3 % (poids de l'extrait sec par rapport au poids
de
ciment);
d - un sable de carrière constitué de grains de quartz qui ont en majeure
partie
un diamètre compris dans la gamme 0,08 mm - 1,0 mm;
e - éventuellement d'autres adjuvants.
2) ceux résultant du mélange de:
a - un ciment d'une granulométrie correspondant à un diamètre harmonique
moyen ou égal à 7 m, de préférence compris entre 3 et 7 m;
b - un mélange de sables de bauxites calcinées de différentes granulométries,
le
sable le plus fin ayant une granulométrie moyenne inférieure à lmm et le sable
le
plus grossier ayant une granulométrie moyenne inférieure à 10 mm;
c - de la fumée de silice dont 40% des particules ont une dimension inférieure
à
1 m, le diamètre harmonique moyen étant voisin de 0,2 m, et de préférence de
0,1 m;
d - un agent anti-mousse;
e - un superplastifiant réducteur d'eau;
f - éventuellement des fibres;
et de l'eau;
les ciments, les sables et la fumée de silice présentant une répartition
granulométrique telle que l'on ait au moins trois et au plus cinq classes
granulométriques différentes, le rapport entre le diamètre harmonique moyen
d'une
classe granulométrique et de la classe immédiatement supérieure étant
d'environ 10.
3) ceux résultant du mélange de:
a - un ciment Portland;
b - éléments granulaires;
c - éléments fins à réaction pouzzolanique;
d - fibres métalliques;
e - agent dispersant;
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et de l'eau;
les éléments granulaires prépondérants ont une grosseur de grain maximale D
au plus égale à 800 micromètres, en ce que les fibres métalliques
prépondérantes ont
une longueur individuelle 1 comprise dans.la gamme 4 mm - 20 mm, en ce que le
rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et ladite grosseur maximale D
des
éléments granulaires est au moins égal à 10 et en ce que la quantité des
fibres
métalliques prépondérantes est telle que le. volume de ces fibres est de 1,0 %
à 4,0 %
du volume du béton après la prise.
4) ceux résultant du mélange de:
a - 100 p. de ciment Portland;
b - 30 à 100 p., ou mieux 40 à 70 p., de sable fin ayant une grosseur de
grains
d'au moins 150 micromètres;
c - 10 à 40 p. ou mieux 20 à 30 p. de silice amorphe ayant une grosseur de
grains Inférieure à 0.5 micromètres;
d - 20 à 60 p. ou mieux 30 à 50 p., de quartz broyé ayant une grosseur de
grains
inférieure à 10 micromètres;
e - 25 à 100 p., ou mieux 45 à 80 p: de laine d'acier;
f - un fluidifiant,
g - 13 à 26 p., ou mieux 15 à 22 p., d'eau.
Une cure thermique est prévue.
5) ceux résultant du mélange de:
a - du ciment ;
b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale Dmax d'au
plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm ;
c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules
élémentaires d'au plus 1 m, de préférence d'au plus 0,5 m;
d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis
parmi
des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1
mm, et
présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume
cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique
(c);
e - au moins un agent dispersant et répondant aux conditions suivantes:
(1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment
(a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres
présentent
une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le
diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne
L des
fibres et la grosseur de grain maximale Dmax des éléments granulaires est d'au
moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à
4% et de
préférence à 3,5% du volume du béton après la prise.
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6) ceux résultant du mélange de:
a - du ciment;
b - des éléments granulaires;
c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules
élémentaires d'au plus 1 m, de préférence d'au plus 0,5 m;
d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis
parmi
des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1
mm, et
présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume
cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique
(c);
e - au moins un agent dispersant;
et répondant aux conditions suivantes : (1) le pourcentage en poids de l'eau E
par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans
la
gamme 8-24% ; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins
2
mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (bis)
le
rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de
l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) est d'au moins 5, de
préférence d'au
moins 10; 4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à
4% et de
préférence à 3,5% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des
constituants
(a), (b), (c) et (d) présente une taille de grain D75 d'au plus 2 mm, de
préférence, d'au
plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 200 m de préférence d'au plus
150 m.
7) ceux résultant du mélange de:
a - du ciment;
b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale D d'au plus
2 mm, de préférence d'au plus 1 mm;
c- des éléments fins à réaction pouzzolanique ayant une taille de particule
élémentaire d'au plus 20 m, de préférence d'au plus 1 m;
d - au moins un agent dispersant;
et répondant aux conditions suivantes: (e) le pourcentage en poids de l'eau
par
rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris entre 8
et 25%;
(f) les fibres organiques présentent une longueur individuelle L d'au moins 2
mm et
un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (g) le
rapport R
entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale D des
éléments granulaires est d'au moins 5, h) la quantité de fibres est telle que
leur
volume représente au plus 8 % du volume du béton après la prise.
8) ceux résultant du mélange de:
a - du ciment;
b - des éléments granulaires;
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c- des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules
élémentaires d'au plus 1 m, de préférence d'au plus 0,5 m;
d - au moins un agent dispersant;
et répondant aux conditions suivantes: 1) le pourcentage en poids de l'eau E
par
rapport au poids cumulé C du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans
la
gamme 8-24%; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins
2
mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3)
le rapport
R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de
l'ensemble des
constituants (a), (b) et (c) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10;
(4) la
quantité de fibres est telle que leur volume est au plus de 8% du volume du
béton
après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) présente une
taille de
grain D75 d'au plus 2mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain
D50
d'au plus 150 m, de préférence d'au plus 100 m.
9) ceux résultant du mélange de:
a - au moins un liant hydraulique du groupe constitué par les ciments Portland
classe G (API), les ciments Portland classe H (API) et les autres liants
hydrauliques à
faible teneur en aluminates,
b - une microsilice de granulométrie comprise dans la gamme 0,1 à 50
micromètres, à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique,
c - un ajout de particules moyennes, minéral et/ou organique, de granulométrie
comprise dans la gamme 0,5-200 micromètres à raison de 20 à 35% en poids par
rapport au liant hydraulique, la quantité dudit ajout de particules moyennes
étant
inférieure ou égale à la quantité de microsilice; -un agent superplastifiant
et/ou
fluidifiant hydrosoluble en proportion comprise entre 1% et 3% en poids par
rapport
au liant hydraulique, et
de l'eau en quantité au plus égale à 30% du poids du liant hydraulique.
10) ceux résultant du mélange de:
a - du ciment;
b - des éléments granulaires ayant une taille de grain Dg d'au plus 10 mm;
c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules
élémentaires comprise entre 0,1 et 100 m;
d - au moins un agent dispersant;
e - des fibres métalliques et organiques;
et répondant aux conditions: (1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport
au
poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24
%;
(2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne Lm d'au moins 2 mm,
et
un rapport h/dl, dl étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le
rapport Vi/V du
volume Vi des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est
supérieur à
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1, et le rapport Lm/Lo de la longueur des fibres métalliques à la longueur des
fibres
organiques est supérieure à 1; (4) le rapport R entre la longueur moyenne Lm
des
fibres métalliques et la taille Dg des éléments granulaires est d'au moins 3;
(5) la
quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 %
du volume
du béton après la prise et (6) les fibres organiques présentent une
température de
fusion inférieure à 300 C, une longueur moyenne Lo supérieure à 1 mm et un
diamètre Do d'au plus 200 m, la quantité de fibres organiques étant telle que
leur
volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton.
Une cure thermique peut être mise en oeuvre sur ces bétons. Par exemple, la
cure thermique comprend, après la prise hydraulique, le chauffage à une
température
de 90 C ou plus pendant plusieurs heures, typiquement 90 C pendant 48hres.
Le procédé décrit peut être mis en oeuvre par le dispositif décrit
précédemment.
