La présente invention a pour objet un élément de construction de forme générale parallélépipédique comprenant une matière poreuse silico-calcaire et pouvant être utilisée dans la construction d'un mur.

Les briques en terre cuite, dites « monomur », ou en ciment, dites « parpaing », à structure alvéolaire, sont largement utilisées pour la construction de murs, de sols, de cloisons ou autres éléments de bâtiments.

Ces briques sont habituellement composées d'alvéoles vides (non remplies) plus ou moins grandes, de forme plus ou moins différentes, destinées à augmenter l'isolation thermique. Ces structures sont composées d'alvéoles de taille réduite pour limiter la convection thermique et présentent de faibles épaisseurs de parois pour limiter l'effet de conduction.

L'espace intérieur des alvéoles de ces briques de construction est généralement vide. Lorsqu'il existe un gradient de température au sein d'une alvéole, l'air contenu dans cette alvéole se déplace par convection. La conséquence directe est une diminution de la résistance thermique du système. Une des solutions mises en œuvre pour minimiser les effets convectifs consiste à réduire la taille des alvéoles, mais cette solution est limitée par (i) une mise en œuvre technique des briques de plus en plus complexe, (ii) des quantités de matière plus importantes, (iii) l'apparition de phénomènes de conduction par les tessons plus importants.

Pour limiter les phénomènes de convection dans les alvéoles, il est possible de les remplir avec un matériau inorganique et ainsi empêcher ces mouvements convectifs. Le rôle de ce matériau inorganique, en général poreux, est du fait de sa micro structure de donner une «tenue mécanique à l'air», à savoir emprisonner l'air de manière à minimiser les effets de convection.

Pour limiter les phénomènes de conduction par les tessons d'argile de la brique, la solution consiste à réduire au maximum la section des tessons orientés dans la direction du flux thermique (direction 1). Cependant, on se heurte aux problèmes de manutention et de résistance de la brique.

A titre d'exemple, le document FR 2521 197 Al, fait mention de briques en terre cuite avec des alvéoles remplies « d'un matériau cellulaire à haut pouvoir d'isolation thermique ». Les matériaux proposés pour le remplissage des alvéoles sont : « une mousse de polyuréthane, une mousse de polystyrène, ou tout autre matériaux fibreux (laine de verre ou de roche) ou divisé (agglomérat de liège) ».

L'inconvénient de cette solution est l'utilisation de matériaux organiques et/ou inorganiques qui soient (i) peuvent mal se comporter face au risque d'incendie : tenue au feu, résistance au feu, émission(s) de gaz toxique(s) et de débris enflammés (ii) soit sont potentiellement dangereux car classifiables à termes dans la catégorie des FCR (Fibres Céramiques Réfractaires) nécessitant des conditions spécifiques de pose puis de gestion des déchets, (iii) soit perdre des propriétés d'isolation au cours du temps (tassement du garnissage, dégradation chimique des matériaux, ...), (iv) ne présentent pas ou peu de tenue mécanique (< 5 kg/cm ² ), (v) ne sont pas recyclables dans les filières traditionnelles, (vi) soit un mélange de points (i) à (vi). On peut également noter que dans certains cas le garnissage se fait sur place pendant le chantier, cela est une contrainte et nécessite de la main d'œuvre supplémentaire.

Le document FR 2 876 400 décrit quant à lui l'utilisation de briques creuses remplie

« avec un matériau isolant à base de produit(s) poreux en vrac ». La matière dite naturelle pour le garnissage est à base de perlite expansée ou de la vermiculite expansée dans laquelle on utilise l'amidon comme épaississant. Ce document fait également mention de l'utilisation d'autres composants comme de la silice colloïdale, des agents hydrophobes, ou du plastique dispersé.

L'inconvénient de cette solution est la faible tenue mécanique des agglomérats, cela entraînant un risque de détérioration de ces masses de garnissage pendant le transport et le montage de ces éléments. Il est à noter le faible pouvoir cohésif de cette structure induisant notamment des risques de perte de matière lors de perçage, de découpe, ... des murs par exemple. Il est à noter également le tassement des grains plusieurs années après la pose des éléments de construction, ce qui entraîne à terme la diminution du pouvoir isolant. Egalement l'emploi de liants organiques ou d'agent hydrophobe diminue sensiblement la résistance thermique de ces matériaux et accroît le risque de tenue au feu.

Sur le même principe, on peut citer le document FR2 927 623 Al qui divulgue des éléments de construction de type brique en terre cuite, garnie d'une mousse de chaux. Cette matière poreuse est constituée d'un mélange chaux-ciment 65 à 90% de la matière sèche, de fibres, de charges minérales, d'un durcisseur et d'un agent moussant. Le principe est de faire prendre de la chaux avec un agent moussant pour créer des bulles d'air, de les emprisonner lors de la réaction et avoir ainsi une structure poreuse. Une telle structure présente le désavantage d'avoir une tenue mécanique faible, ce qui limite la réduction du nombre de parois de la brique de terre cuite et entraîne des risques de dégradation de la matière poreuse pendant la pose des éléments de construction.

Autrement dit, l'inconvénient de toutes les solutions présentées ci-dessus est la faible résistance mécanique à la compression et le manque ou l'absence d'adhésion entre la brique et le matériau d'isolation. Ceci implique la nécessité d'assurer la tenue mécanique d'une brique de construction uniquement par les tessons d'argile et d'avoir sur les côtés de la brique des tessons d'épaisseur importante. Ceci induit la présence de ponts thermiques constitués de tessons d'argile épais à la jonction entre deux briques.

De plus, la tendance générale pour améliorer les performances d'isolation thermique des briques est à l'augmentation de leur épaisseur par rapport à leur largeur. A l'heure actuelle, cette dernière est comprise entre 200 et 650 mm. Pour des raisons de manutention (poids maximum de la brique) et de transport, les briques de construction deviennent plus épaisses que larges. Cela implique un nombre plus important de joints entre deux briques lors de la construction des murs (figure 1). La Figure 1 représente à gauche un mur avec des briques larges mais peu épaisse, et à droite un mur avec des briques moins large mais plus épaisse. On remarque effectivement une augmentation du nombre de joints entre deux briques sur le schéma de droite. Or, ces joints représentent des ponts thermiques très importants sur le mur final ce qui représente un frein à l'amélioration des performances d'isolation des constructions.

Partant de là, un problème qui se pose est de fournir une brique de construction dans lequel l'effet de conduction thermique est réduit.

Une solution de la présente invention est un élément de construction de forme générale parallélépipédique comprenant au moins deux alvéoles 1 délimitées par des tessons intérieurs 2 et des tessons périphériques 3, débouchant sur une première face et une deuxième face opposées du parallélépipède et comprenant une matière poreuse silico-calcaire 4, la première et la deuxième face du parallélépipède comprenant deux arêtes 5 orientées dans une première direction 1 et deux arêtes 6 orientées dans une deuxième direction 2, dans lequel au moins 70% du volume du parallélépipède est caractérisé par l'absence de passage continu entre les tessons orientés dans la direction 2.

Autrement dit, dans l'élément de construction selon l'invention, il n'y a pas de passage continu constitué par les tessons permettant à la chaleur de passer d'une des deux arrêtes orientées dans la direction 2 à l'autre arrête orientée dans la direction 2. La matière poreuse silico-calcaire présente une résistance mécanique suffisante pour participer à la résistance à la compression de l'élément de construction. Aussi, cette résistance à la compression permet de réduire la quantité de tessons et/ou leurs sections, d'éviter les passages continus entre les tessons et donc de réduire les effets de conduction thermique.

D'autre part, cette matière poreuse silico-calcaire permet du fait de sa micro structure de donner une tenue mécanique à l'air ou au vide, à savoir emprisonner l'air (ou le vide) de manière à minimiser les effets de convection.

La Figure 2 représente un schéma d'une brique de construction selon l'art antérieur montrant des passages continus entre les tessons intérieurs orientés dans la direction 2.

La Figure 3 représente un schéma d'une brique de construction selon l'invention montrant l'absence de passages continu entre les tessons orientés dans la direction 2.

On notera que de préférence les alvéoles sont remplis entièrement par la matière poreuse silico-calcaire.

Selon le cas, l'élément de construction selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

au moins 80%, de préférence au moins 90%>, encore plus préférentiellement 100%) du volume du parallélépipède est caractérisé par l'absence de passage continu entre les tessons orientés dans la direction 2 ;

le rapport entre la surface des tessons présents sur la première ou deuxième face et la surface totale de cette même face du parallélépipède est compris entre 20 et 32% ;

la première et la deuxième face du parallélépipède sont chacune caractérisée par une surface totale des tessons comprise entre 20 000 et 35 000 mm ² , pour une surface totale de ladite face parallélépipède comprise entre 90 000 et 130 000 mm ² ;

les tessons périphériques orientés dans la deuxième direction 2 présentent des ouvertures rectangulaires de largeur comprise entre 6 mm et 20 mm et de longueur comprise entre 20 et 35 mm ;

les alvéoles sont de dimensions différentes ;

la matière poreuse comprend 25% massique à 75% massique de silice, de 75% massique à 25% massique d'hydroxyde de calcium, et de 0 à 5% massique de magnésie et présentant une microstructure composée de nodules et/ou de cristaux sous forme d'aiguilles de manière à ménager des pores de diamètre moyen D50 compris ente 0,1 et 10 μιη, et de manière à ce que ladite matière poreuse présente une porosité comprise entre 60 et 95% ; la matière poreuse présente une micro structure composée de nodules et/ou de cristaux sous forme d'aiguilles et éventuellement de grains élémentaires de manière à ménager des pores de diamètre moyen D50 compris entre 0,1 et Ιμιη ;

la matière poreuse présente une résistance mécanique comprise entre 5 et 40kg/cm ² préférentiellement entre 10 et 30kg/cm ² et une conductivité thermique comprise entre 50 et 150mW/°K.m préférentiellement inférieure à 100mW/°K.m ;

la matière poreuse comprend au moins 70% en poids de phase(s) cristalline(s) ; la phase cristalline renferme en outre une ou plusieurs phases silico-calcaire représentant 0 à 50% du poids de la matière poreuse ;

les phases silico-calcaires sont choisis parmi la xonotlite, la foshagite, la tobermorite 11 A, la tobermorite 9A, la Riversideite 9Â, la Trabzonite [Ca ₄ Si30io, 2H ₂ 0 ], la Rosenhahnite [Ca ₃ SÎ308(OH) ₂ ], la Kilalaite [Ca ₆ Si ₄ 0i ₄ , H ₂ 0], et la Gyrolite ;

les alvéoles présentent des parois profilées ou rainurées ;

au moins une partie des tessons périphériques comprennent au moins un tenon dessiné pour s'ancrer dans la rainure d'un deuxième élément de construction ;

ledit élément de construction est une brique en terre cuite.

La présente invention a également pour objet un mur comprenant un ou plusieurs éléments de construction selon l'invention, dans lequel la première direction 1 est orientée dans le sens de l'épaisseur du mur.

La matière poreuse utilisée dans l'invention est totalement inorganique ce qui lui confère d'excellentes propriétés en terme de résistance au feu (maintien des propriétés mécaniques à haute température), de réduction des émissions de produits toxiques en cas d'incendie, de réduction des émissions de poussières ou de fibres,...

La matière poreuse remplit de préférence la totalité des espaces de la brique car cette dernière sert de moule lors de la mise en forme de l'isolant. Cela facilite le remplissage et l'adhésion et permet d'éviter tout espace entre la brique et la matière poreuse, espace dans lequel l'air pourrait circuler par convection. Ceci pourrait entraîner une perte de performance d'isolation.

La pose de ces éléments de construction est facilitée par rapport aux isolants traditionnels car il fait partie intégrante de la brique. La pose est donc identique à celle d'une brique non garnie.

La matière poreuse utilisée permet également de réduire la transmission des ondes sonores à travers l'élément de construction. La transmission sonore est en générale réduite lors du passage entre deux matériaux de densité différente. Enfin, l'ensemble des matériaux utilisés dans l'élaboration de l'élément de construction selon l'invention sont naturelles et recyclables.

Les éléments de construction sont réalisés à partir d'argile extrudé pour lui donner la forme souhaitée. L'argile est un matériau constitué de feuillets qui s'orientent dans la direction de l'extrusion. La conductivité thermique des tessons d'argile est différente suivant la direction considérée : 0,54 W/m dans la direction 1 et 0,37 W/m dans la direction 2.

Le transfert de la chaleur à travers la brique se fait majoritairement dans la direction 1 , entre l'extérieur du bâtiment et l'intérieur. Deux modes de transferts sont prépondérants, la conduction à travers le matériau de la brique et la convection de l'air emprisonné dans les ouvertures de la brique.

En considérant la convection de l'air dans les ouvertures de la brique, la solution retenue le plus souvent est de la remplir à l'aide d'un matériau poreux qui empêche les mouvements convectifs de l'air. Les matériaux les plus couramment cités sont les mousses organiques (polyuréthane), les laines minérales, les isolants organiques. Dans l'art antérieur, ces isolants sont prédécoupés puis insérés dans les ouvertures de la brique. Dans le cadre de l'invention, la matière poreuse silico-calcaire est synthétisée dans la brique elle-même, en se servant de cette dernière comme d'un moule. Cela présente l'avantage de remplir totalement l'ouverture de la brique sans espace entre le tesson et l'isolant. Un espace pourrait conduire à des phénomènes convectifs qui réduiraient les performances d'isolation thermique. A l'opposé, tasser un isolant de type mousse organique, conduirait à un matériau isolant de plus forte densité et donc aux performances d'isolation plus faibles.

La conduction de la chaleur à travers la brique est essentiellement assurée par les tessons d'argile. Trois approches sont possibles pour réduire la conduction, 1) augmenter la porosité de l'argile en ajoutant un porogène comme la perlite, 2) réduire la quantité de tesson 3) introduire des discontinuités de tessons entre les deux faces de la brique. On entend par discontinuité l'absence de passage continu entre les tessons orientés dans la direction 2. Ces deux derniers points se heurtent au problème du maintien de la résistance mécanique minimale en compression de la brique assuré par les tessons d'argile et à la manutention des briques lors de la pose. La plupart des matériaux isolants utilisés classiquement n'ont pas ou peu de résistance mécanique et d'adhérence avec le tesson de la brique. Cela induit l'impossibilité de réduire la section des tessons et d'éviter les passages continus entre les tessons orientés dans la direction 2.

Le matériau isolant inorganique proposé dans cette invention possède une résistance mécanique et une adhésion aux tessons d' suffisante pour permettre d'éviter les passages continus entre les tessons orientés dans la direction 2 tout en maintenant les propriétés mécaniques de l'élément de structure et en permettant sa manutention et son transport. La conduction de la chaleur dans les tessons qui est l'un des modes de transfert thermique les plus importants dans les constructions est donc réduit et les performances d'isolation du mur améliorées.