La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'éléments de construction, en particulier pour murs intérieurs de bâtiments, à partir d'un mélange de plâtre, d'une charge telle que du sable et d'eau.
Il est déjà connu, par exemple par
Les blocs de construction ainsi obtenus ont des caractéristiques mécaniques excellentes, comparables à celles des pierres de construction, ils peuvent être utilisés en construction à la sortie des moules sans séchage préalable, et ils ont une très grande précision dimensionnelle qui permet de les monter les uns sur les autres sans joints.
Dans ce procédé connu, le mélange de plâtre, de sable et d'eau est comprimé lentement et laissé sous pression dans le moule pendant la prise de plâtre, cette durée étant en général de plusieurs minutes, puis le moule est ouvert et le bloc est démoulé pour être stocké ou utilisé en construction. Il est nécessaire pour le démoulage d'exercer une poussée relativement forte sur le bloc, en raison de la pression relativement importante que le bloc applique sur les parois du moule, et qui résulte de l'expansion du plâtre à l'intérieur du moule. Il arrive parfois, si on laisse trop longtemps le bloc dans le moule, que l'expansion du plâtre soit terminée et qu'il soit impossible de démouler le bloc, si l'on ne dispose pas d'un vérin hydraulique suffisamment puissant. Pour ces raisons, on est conduit, soit à démouler les blocs par exemple aux deux tiers de l'expansion du plâtre, ce qui impose de connaître la durée de l'expansion maximale du plâtre avec suffisamment de précision, soit à équiper la machine de fabrication de vérins très puissants, donc relativement très coûteux.
Par ailleurs, la prise du plâtre à l'intérieur du moule se traduit par une immobilisation du moule pendant une durée relativement importante, ce qui oblige à disposer d'un grand nombre de moules ou à supporter des cadences de fabrication relativement faibles.
Le document
La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, satisfaisante, efficace et bon marché à ces problèmes, en particulier dans le cas de la fabrication d'éléments de construction destinés à être utilisés à l'intérieur d'un bâtiment.
Elle propose, à cet effet, un procédé de fabrication d'éléments de construction, selon les caractéristiques de la revendication 1.
Le procédé selon l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport à la technique connue :
Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, la pression finale maximale appliquée au mélange dans le moule est de l'ordre de 10MPA.
Les éléments de construction ainsi fabriqués ont une résistance en compression au moins égale à 15 Mpa et qui est typiquement de 25 à 30 Mpa environ.
On peut utiliser ces éléments pour faire des cloisons porteuses.
Avantageusement, ce procédé consiste encore à utiliser un plâtre retardé ou à prise relativement lente, et à le mélanger de façon uniforme et progressive à la quantité d'eau précitée.
Grâce à la prise lente ou retardée de ce plâtre, on peut procéder au mélange sans être obligé de le faire très rapidement, ce qui permet de mélanger plus uniformément le plâtre, le sable et l'eau.
De façon générale, la quantité de charge dans le mélange précité peut varier entre 30 et 80 % environ, en poids.
Avantageusement, le mélange comprimé dans le moule contient des agents hydrophobes tels que des silicones par exemple.
De façon typique, les éléments de construction ainsi réalisés sont des éléments plans pour murs intérieurs, ayant par exemple des dimensions de l'ordre de 25cmx 50cmx 10cm, mais on peut bien entendu réaliser par exécution du procédé selon l'invention des éléments de construction ayant toutes formes et dimensions souhaitées.
L'invention propose également un dispositif pour l'exécution de ce procédé, selon les caractéristiques de la revendication 8.
Ce dispositif permet de mouler simultanément et de démouler facilement une pluralité d'éléments, avec un seul moule.
Selon une autre caractéristique de ce dispositif, les moyens de compression comprennent des moyens de déplacement du plateau supérieur et/ou du plateau inférieur à l'intérieur de parties du moule qui sont dépourvues de cloisons internes.
Ces moyens de compression peuvent être indépendants des moyens d'appui utilisés pour le démoulage, ou bien comprendre les mêmes moyens que ces moyens d'appui.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :
Le dispositif de fabrication selon l'invention est destiné en particulier à être utilisé avec une presse hydraulique, comprenant au moins un vérin hydraulique et de préférence deux vérins hydrauliques alignés axialement.
Dans l'exemple représenté aux
Ce moule 14 est de forme générale parallélépipédique rectangle et comprend des parois latérales 16 qui sont rigides et indéformables. Ses extrémités supérieure et inférieure 18, 20 respectivement, sont ouvertes et reçoivent des plateaux de fermeture supérieur 22 et inférieur 24 sensiblement horizontaux qui sont déplaçables en translation verticale à l'intérieur du moule 14 avec un jeu faible par rapport aux parois latérales du moule.
L'espace interne du moule 14 est partagé en une pluralité de compartiments identiques 26 par des cloisons internes 28 qui s'étendent verticalement entre les parois latérales 16 du moule et qui sont montés fixement sur ces parois. Les cloisons internes 28 ont une hauteur inférieure à celle du moule 14 et se terminent à distance des extrémités ouvertes 18, 20 du moule, en formant des butées qui limitent les courses des plateaux 22 et 24 à l'intérieur du moule.
Le plateau supérieur 22 peut être fixé ou accroché sur une plaque 30 déplaçable en translation verticale par le vérin supérieur 10, et de même le plateau inférieur 24 est fixé ou accroché sur une plaque 32 déplaçable en translation verticale par le vérin inférieur 16.
Comme représenté, la partie inférieure du moule 14 qui s'étend sous les cloisons internes 28 peut être formée par un élément tubulaire 34 indépendant de la partie supérieure du moule ou bien peut être, en variante, d'une seule pièce avec cette partie supérieure.
Le procédé de fabrication d'éléments de construction selon l'invention au moyen de ce dispositif, est le suivant :
Ce mélange comprend de 30 à 80 % en poids environ de charge et de 70 à 20 % en poids environ de plâtre, la quantité d'eau étant légèrement supérieure, par exemple de quelques pour cent, à celle qui est nécessaire à une densité maximale du mélange (optimum Proctor). En fonction des granulométries de la charge et du plâtre, la quantité d'eau peut varier entre 1,5 et 1,9 litre environ dans le cas d'un mélange comprenant environ 6 kilos de sable et 4 kilos de plâtre.
On peut utiliser avantageusement un plâtre retardé ou à prise lente pour disposer d'un temps suffisant pour mélanger le sable, le plâtre et l'eau de façon sensiblement homogène avant que le plâtre ne commence sa prise.
On peut ajouter au mélange une faible quantité de produits hydrophobes, tels que des silicones par exemple, dans une proportion d'environ 1 à 5 pour mille du poids d'eau utilisé.
Le mélange homogène du plâtre, du sable et de l'eau est difficile, voire impossible à réaliser si on se contente de verser une quantité voulue d'eau sur un mélange de plâtre et de sable. Il faut soit pulvériser l'eau sur le mélange de plâtre et de sable lorsque ce mélange tombe dans le moule, soit pulvériser l'eau sur un mélange de plâtre et de sable dans un malaxeur conçu à cet effet, tel que décrit par exemple dans
Lorsqu'une quantité du mélange correspondant au volume interne du moule a été versée dans le moule, on tasse et on comprime lentement ce mélange dans le moule pour obtenir une densité maximale résultant d'une évacuation de l'eau en excès et de l'air contenus dans le mélange, qui peuvent s'échapper par les jeux entre les plateaux 22 et 24 et les parois latérales du moule, ces jeux étant faibles, de l'ordre du dixième de millimètre ou moins.
Pour ce tassement et cette compression, on peut, en fonction des conditions de remplissage du moule 14, soit déplacer seulement le plateau inférieur 24 vers le haut jusqu'à l'amener en butée sur les bords inférieurs des cloisons 28, soit déplacer simultanément les plateaux 22 et 24 l'un vers l'autre à l'intérieur du moule.
Lorsque les éléments à fabriquer ont une hauteur de 25 centimètres pour une longueur de 50 centimètres et une épaisseur de 10 centimètres par exemple, la course totale de déplacement des plateaux 22 et 24 pour le tassement et la compression du mélange dans le moule peut être d'une quinzaine de centimètres dans un premier temps, la pression appliquée au mélange par le ou les plateaux 22, 24 étant relativement faible. Ensuite sur une course de quelques centimètres, la pression augmente progressivement jusqu'à une valeur par exemple comprise entre 5 et 10MPa pour laquelle on arrive au voisinage de la compacité maximale du mélange dans le moule. De façon générale, la compression lente du mélange est exercée pendant une durée nécessaire à l'évacuation progressive de l'eau en excès et de l'air et a pour effet supplémentaire de créer à l'intérieur du mélange une pression hydrostatique omnidirectionnelle qui a plusieurs avantages :
Ce dernier avantage est accru lorsqu'on ajoute au mélange des grains plus fins que ceux normalement utilisés.
Le volume d'eau utilisé dans le mélange de plâtre, de charge et d'eau pour obtenir la compacité maximale (optimum Proctor) correspond au volume d'eau nécessaire à l'hydratation du plâtre contenu dans ce mélange et à sa transformation en gypse.
La durée de cette phase de compression peut varier de quelques secondes à 15 à 20 secondes environ, en fonction des caractéristiques granulométriques des matériaux utilisés.
A la fin de cette compression, les plateaux 22 et 24 sont dans les positions représentées en
On procède ensuite au démoulage des éléments 36 qui sont formés par le mélange tassé et comprimé dans les compartiments 26 du moule.
Pour cela, on soulève le plateau supérieur 22 et, comme représenté en
Lorsque cela est fait, on écarte les moyens d'appui 40 et on retire les éléments moulés 36 du plateau inférieur 24.
Comme représenté schématiquement en
Dans cette forme de réalisation, les moyens 40, 42, 44 de maintien en place des éléments moulés 36 pendant leur démoulage sont indépendants des moyens 10, 22, 30 de compression du mélange dans le moule.
En variante, ces moyens peuvent être confondus notamment lorsque l'on prévoit des moyens séparés de compression du mélange dans les divers compartiments 26 du moule. En particulier, les tiges 42 peuvent être des tiges de piston de vérins hydrauliques et les moyens d'appui 40 sont alors déplaçable par ces tiges de piston verticalement sur une distance correspondant à la fin de la compression du mélange dans le moule. On peut pour cela prévoir un vérin hydraulique par compartiment.
Dans tous les cas, les tiges 42 doivent avoir une hauteur permettant une translation verticale du moule 14 et des cloisons internes 28 suffisante pour le démoulage des éléments 36.
Ces éléments sont utilisables en construction très peu de temps après leur démoulage, dès que la prise du plâtre est achevée, ce qui peut prendre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes en fonction de la température et des caractéristiques des matériaux utilisés.
Quand le mélange comprimé dans le moule contient des agents hydrophobes précités, les éléments obtenus sont utilisables dans des salles de bain, des cuisines, des laveries, etc., en raison de leur caractère hydrophobe. Ils sont également utilisables en extérieur.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et s'applique à la fabrication d'éléments de construction ayant des formes et des dimensions diverses.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.