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Title:
METHOD FOR PRODUCING BLOCKS OF LIGHTWEIGHT AGGREGATES THAT CAN PRODUCE A VEGETATIVE COVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101692
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for producing blocks of lightweight aggregates that can produce a vegetative cover. In particular, the method can be used to produce blocks of lightweight aggregates agglomerated with a hydraulic binder that promotes plant growth on the surface thereof. The blocks produced using the above method comprise networks of interconnected pores forming channels suitable for plant root development.

Inventors:
YAMMINE-MALESYS, Joumana (178 Boulevard Gabriel Péri, 0 ROSNY SOUS BOIS, 0 ROSNY SOUS BOIS, 931110, FR)
GILLOT, Jessy (27 Rue Kléber, HELLEMMES-LILLE, HELLEMMES-LILLE, 59260, FR)
Application Number:
EP2018/081794
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
November 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SAINT-GOBAIN WEBER (Rue de brie, SERVON, 77170, FR)
International Classes:
A01G9/02; C04B28/34; E04C1/39
Domestic Patent References:
WO2011086518A12011-07-21
WO2011086518A12011-07-21
Foreign References:
EP0661242A11995-07-05
EP1243703A12002-09-25
FR2634971A11990-02-09
EP2913440A12015-09-02
US2113523A1938-04-05
FR2601552A11988-01-22
EP2564688A12013-03-06
FR2634971A11990-02-09
DE2733428A11979-02-01
JP4660153B22011-03-30
EP2913440A12015-09-02
JP3565222B22004-09-15
Other References:
ASTM C330: "Designation: C330/C330M - 09 Standard Specification for Lightweight Aggregates for Structural Concrete", SPECIFICATION FOR LIGHTWEIGHT AGGREGATES FOR STRUCTURAL CONCRETE, 16 April 2013 (2013-04-16), West Conshohocken, PA, XP055564026, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190304], DOI: 10.1520/C0330_C0330M-09
ASTM C331: "Standard Specification for Lightweight Aggregates for Concrete Masonry Units", SPECIFICATION FOR LIGHTWEIGHT AGGREGATES FOR CONCRETE MASONRY UNITS, 16 April 2013 (2013-04-16), West Conshohocken, PA, XP055564027, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190304], DOI: 10.1520/C0331_C0331M-10
ASTM C332: "Standard Specification for Lightweight Aggregates for Insulating Concrete", SPECIFICATION FOR LIGHTWEIGHT AGGREGATES FOR INSULATING CONCRETE, 1 February 2000 (2000-02-01), West Conshohocken, PA, XP055564028, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190304], DOI: 10.1520/C0332-09
Attorney, Agent or Firm:
SAINT-GOBAIN RECHERCHE (Quai Lucien Lefranc, AUBERVILLIERS, 93300, FR)
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Claims:
Revendications

1. Procédé de fabrication d’un bloc de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique, comprenant les étapes suivantes :

a. la préparation d’une composition aqueuse de liant hydraulique obtenu par mélange d’au moins un phosphate acide, d’au moins un oxyde d’un métal alcalino-terreux et d’eau, telle que la fraction massique d’eau dans la composition aqueuse de liant hydraulique est comprise entre 0,10 et 0,40, et le rapport massique d’oxyde de métal alcalino-terreux au phosphate acide est compris entre 0,55 et 1,3 ; b. l’incorporation de granulats légers dans la composition aqueuse de liant hydraulique de manière à former une préparation granulaire, telle que la fraction massique de la composition aqueuse de liant hydraulique dans la préparation granulaire est comprise entre 0,18 et 0,50 ;

c. la mise en forme de la préparation granulaire ;

d. la prise de la préparation granulaire mise en forme ;

e. le durcissement de la préparation granulaire.

2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, tel que l’oxyde de métal alcalino-terreux est choisi parmi l’oxyde de magnésium, l’oxyde de calcium, l’hydroxyde de magnésium et l’hydroxyde de calcium.

3. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, tel que la composition aqueuse de liant hydraulique comprend en outre un composé minéral choisi parmi les siliceux, les aluminosilicates, les silicates de calcium et les aluminosilicates de calcium, seuls ou en mélanges, tels que les argiles calcinées, les pouzzolanes naturelles ou synthétiques calcinées, les cendres volcaniques naturelles ou calcinées, les kaolins, les métakaolins, les cendres volantes de centrales thermiques, les cendres volantes de biomasse, les fumées de silice, les farines de quartz, les cendres de balles de riz, les laitiers de hauts-fourneaux, les composés totalement amorphes comme des verres sodo-calciques broyés à haute teneur en silice, les poudres de verre, les cendres volcaniques naturelles ou calcinées, les schistes, les schistes calcinés, la fraction massique dudit composé minéral dans la composition aqueuse étant inférieure à 0,20, de préférence comprise entre 0,01 et 0,30.

4. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, tel que le phosphate acide est choisi parmi :

a. les hydrogénophosphates de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, d’aluminium ou d’ammonium ; b. les dihydrogénophosphates de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, d’aluminium ou d’ammonium.

5. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, tel que les granulats légers sont choisis parmi les argiles expansées, les schistes expansés ou poreux, le verre expansé, les polysilicates expansés, la perüte, la vermiculite, les pierres ponces, les granulats à base de bois, les granulats à base de cellulose, les granulats à base de liège, seuls ou en mélanges.

6. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, tel qu’au moins 70% en poids des granulats légers ont une distribution granulaire avec une valeur de couple d/D choisie parmi 0/3, 0/4, 0/5, 3/10, 4/10, 5/10 et 10/20, de préférence parmi

3/ 10, 4/ 10, 5/10 et 10/20, seule ou en combinaison, et où d est la dimension minimale du granulat et D la dimension maximale du granulat déterminée par analyse granulométrique au moyen de tamis.

7. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, tel que la préparation granulaire peut comprendre en outre des rétenteurs d’eau à base d’hydrogels, d’argiles non expansées, de sciures de bois, de terre argileuse, de paille, de chanvre, de fibres de cellulose ou de leur combinaison.

8. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, tel que la composition aqueuse de liant hydraulique comprend en outre un agent retardateur de prise qui est un sel AX dont :

a. X représente un cation choisi parmi les ions de métaux alcalins, les ions de métaux alcaüno-terreux, l’ion zinc, l’ion aluminium et l’ion ammonium.

b. A représente un anion choisi parmi les ions acétate, citrate, formiate, benzoate, tartrate, oléate et oxalate.

9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, tel que la fraction massique de l’agent retardateur de prise dans la composition de liant hydraulique est comprise entre à 0,001 et 0,05.

10. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, tel que l’étape de durcissement est réalisée à température ambiante pendant une durée comprise entre 1 et 7 jours.

11. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, tel qu’il comprend en outre, entre les étapes c et d, une étape de compactage de la préparation granulaire par vibration.

12. Bloc de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique susceptible d’être obtenu à l’aide du procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.

13. Bloc de granulats légers selon la revendication 12, tel qu’il présente des réseaux de pores interconnectés formant des canaux adaptés au développement racinaire des végétaux. 14. Bloc de granulats légers selon l’une quelconque des revendications 12 à 13, tel que les réseaux de pores interconnectés représentent au moins 5% et au plus 40% du volume du bloc de granulats légers.

15. Bloc de granulats légers selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, tel que, lorsqu’il est immergé dans de l’eau déminéralisée, le pH de cette eau, au bout d’une période de 24 heures, est compris entre 6 et 9, de préférence entre 6,5 et 8,5.

Description:
Procédé de fabrication de blocs de granulats légers végétalisables

La présente invention concerne un procédé de fabrication de blocs de granulats légers végétalisables. En particulier, le procédé permet de fabriquer des blocs de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique favorisant la croissance des végétaux sur leur surface. Les blocs produits par le procédé ont des réseaux de pores interconnectés formant des canaux adaptés au développement racinaire des végétaux. Les blocs sont adaptés, par exemple, à la construction de murs extérieurs, de parement de façades et de planchers ou encore de toits terrasses de bâtiments.

La végétalisation des façades et des toitures terrasses ne cesse de progresser depuis que les espaces verts sont reconnus apporter de nombreux bénéfices dans les environnements urbains : une amélioration de la qualité de l’air, du confort acoustique, du confort visuel, et de l’isolation thermique, une réduction des phénomènes d’îlots de chaleur, une meilleure gestion des eaux pluviales, une réintroduction de la biosphère en milieu urbain, et la création de fermes urbaines. Les villes deviennent alors progressivement plus économes et résilientes en proposant un meilleur confort de vie, surtout lorsque des phénomènes météorologiques peuvent être intenses.

Actuellement, les méthodes de construction de la plupart des façades et toitures végétalisées sont généralement fondées sur l’utilisation de caissons architectoniques ou d’empilements de couches fonctionnelles, ou de leur combinaison.

Les caissons architectoniques sont des compartiments creux formant un réseau de cavités dans lesquelles est logé un substrat organique ou minéral horticole. Des exemples de caissons architectoniques sont décrits dans les documents US2113523, FR2601552 Al, et EP2564688 Al.

Les empilements de couches fonctionnelles comprennent au moins une couche organique ou minérale formant un substrat sur lequel il est possible de faire croître des végétaux. Les autres couches sont généralement les mêmes que celles utilisées dans la construction des façades et toitures traditionnelles non végétales, et ont principalement pour rôle d’apporter des fonctions d’isolation thermique et/ ou de rétention d’eau.

Des exemples de substrats organiques horticoles ou biocompatibles sont décrits dans les documents FR2634971 Al et DE2733428 Al. Les documents JP4660153 et WO2011086518 divulguent des substrats céramiques.

Le substrat peut aussi être un ensemble de couches à base de ciment dont la formulation est adaptée à la culture des végétaux. Par exemple, le document EP2913440 Al décrit un assemblage de couches à base de ciment phospho-magnésien qui peut être directement mis en œuvre sur des ouvrages de maçonnerie sous la forme d’un revêtement.

Toutefois, ces caissons architectoniques et ces assemblages de couches ne sont pas des éléments de maçonnerie en tant que tels. Leurs performances mécaniques sont généralement insuffisantes pour faire partie des structures ou des murs porteurs d’un bâtiment. Ils doivent alors être appliqués et fixés sur des structures porteuses comme des murs ou des planchers en béton ou en briques. Cela a plusieurs inconvénients.

Tout d’abord, la réalisation des ouvrages de maçonnerie nécessite des étapes supplémentaires, entraînant une augmentation de la consommation en matériaux ainsi que du temps et des frais de construction.

Ensuite, ces solutions ont pour conséquence d’accroitre l’épaisseur des murs par un ajout de couches fonctionnelles parfois redondantes avec celles déjà mises en œuvre sur la structure porteuse.

Enfin, les couches à base de ciment peuvent fissurer sous l’effet du développement racinaire des végétaux dans leur porosité, si celle-là ne forme pas un réseau de pores suffisamment ouvert pour faciliter le passage des racines. Le risque est un effritement puis un décollement prématuré des revêtements que forment ces assemblages de couches sur les ouvrages de maçonnerie.

D’autre part, des blocs de maçonnerie en béton ou à base de granulats avec un liant cimentaire de type portland pour la culture des plantes sont également décrits dans l’état de la technique, par exemple dans le document JP3565222. Ces blocs possèdent généralement de grandes cavités dans lesquelles les plantes sont disposées. Les cavités peuvent éventuellement contenir un substrat horticole.

Or, dans le cadre d’expériences visant à évaluer la biocompatibilité de ces blocs, il s’est avéré que la durée de vie des végétaux est particulièrement réduite en raison de la basicité des blocs et de leur faible capacité de rétention de l’humidité. En effet, la lixiviation des éléments alcalins contenus dans le liant cimentaire provoque une augmentation du pH du milieu entourant les racines, responsable de la mort prématurée des végétaux. En outre, les parois formant les cavités de ces blocs ont souvent une porosité insuffisante pour permettre un développement racinaire des végétaux sans fissuration. L’intégrité des blocs, et a fortiori, leurs performances mécaniques peuvent être alors dégradées.

La présente invention résout ces problèmes. Elle a pour objet un procédé de fabrication d’un bloc de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique, comprenant les étapes suivantes : a. la préparation d’une composition aqueuse de liant hydraulique obtenu par mélange d’au moins un phosphate acide, d’au moins un oxyde d’un métal alcalino-terreux et d’eau, telle que la fraction massique d’eau dans la composition aqueuse de liant hydraulique est comprise entre 0,10 et 0,40, et le rapport massique d’oxyde de métal alcalino-terreux au phosphate acide est compris entre 0,55 et 1,3 ; b. l’incorporation de granulats légers dans la composition aqueuse de liant hydraulique de manière à former une préparation granulaire, telle que la fraction massique de la composition aqueuse de liant hydraulique dans la préparation granulaire est comprise entre 0,18 et 0,50 ;

c. la mise en forme de la préparation granulaire ;

d. la prise de la préparation granulaire mise en forme ;

e. le durcissement de la préparation granulaire.

Au sens de l’invention, le terme « bloc » désigne tout objet comprenant des granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique quelle que soit la forme de cet objet. Le terme « bloc » ne doit pas être restreint à la désignation d’objet de forme parallélépipédique, quoique les blocs susceptibles d’être obtenus par le procédé de l’invention puissent avoir une telle forme.

Le procédé de l’invention permet de fabriquer des blocs de granulats légers agglomérés présentant plusieurs avantages.

Tout d’abord, lorsque des plantes sont cultivées sur leur surface, le pH du milieu entourant les racines reste relativement neutre. Les phosphates que contient le liant hydraulique peuvent en outre constituer des apports nutritifs fertilisants par effet de lixiviation. La croissance des plantes est ainsi favorisée et leur durée de vie est rallongée.

Ensuite, les blocs possèdent un réseau de pores interconnectés adaptés au développement racinaire. Les plantes peuvent croître tandis que le risque d’une fissuration du bloc pouvant en détériorer l’intégrité reste faible.

Les blocs de granulats fabriqués selon le procédé de l’invention présentent également une résistance mécanique à la compression supérieure, sinon au moins égale, à celle des blocs de granulats de l’état de la technique comprenant des granulats similaires et présentant une proportion massique granulats /liant comparable. Ils peuvent donc être mis en œuvre directement comme blocs de maçonnerie pour la construction d’ouvrages de maçonnerie sans qu’il soit requis de couches fonctionnelles complémentaires. Autrement dit, les blocs peuvent être utilisés pour construire des murs, des façades et des planchers extérieurs pouvant être directement végétalisés. Ils peuvent aussi être simplement incorporés aux murs, façades ou planchers afin de créer des zones végétaüsées décoratives.

Cela dit, selon la configuration et les fonctionnalités recherchées des ouvrages de maçonnerie, l’homme du métier peut néanmoins être amené à ajouter des systèmes fonctionnels complémentaires pour procurer à ces ouvrages des fonctions qui ne sont pas conférées par les blocs de granulats légers obtenus par le procédé de l’invention. Par exemple, il peut ajouter des moyens d’étanchéité pour préserver toute autre partie des ouvrages de maçonnerie susceptible d’être sensible à l’humidité, ou encore des systèmes d’approvisionnement en eau lorsque le risque de ruissèlement peut nuire au développement des plantes. Il peut également adjoindre des moyens de récupération et/ou de stockage des eaux pluviales.

Selon l’invention, un phosphate acide est un sel qui, lorsqu’il est mis en solution aqueuse, forme une solution acide. Cette solution acide peut ensuite réagir avec un composé basique, tel qu’un oxyde d’un métal alcaüno-terreux. Dans le procédé de l’invention, les proportions massiques relatives de phosphate acide et de l’oxyde de métal alcaüno-terreux sont adaptées de manière à ce que le pH d’un miüeu aqueux venant au contact du Hant hydrauüque des blocs soit proche de la neutraüté.

Le phosphate acide peut être choisi parmi :

a. les hydrogénophosphates de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, d’aluminium ou d’ammonium ;

b. les dihydrogénophosphates de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, d’aluminium ou d’ammonium.

Les phosphates sont des fertiüsants. Le phosphore est un composant essentiel des molécules comme les acides nucléiques et les phosphoüpides qui constituent les ceüules végétales. Un Hant hydrauüque contenant du phosphore est donc particulièrement avantageux pour former un miüeu favorable au développement des plantes.

Dans un mode préféré de réalisation de l’invention, l’oxyde de métal d’alcalino-terreux est choisi parmi l’oxyde de magnésium, l’oxyde de calcium, l’hydroxyde de magnésium et l’hydroxyde de calcium. Le magnésium et le calcium font partie de la classe des nutriments, dits secondaires, qui sont requis pour une croissance saine des végétaux. Le liant hydrauüque, contenant et libérant ces éléments, participe à créer autour des racines un müieu dont les caractéristiques se rapprochent de ceües qu’eües peuvent trouver dans un sol favorable à leur croissance. Le rapport massique d’oxyde de métal alcaüno-terreux au phosphate acide est compris entre 0,55 et 1,3, en particulier entre 0,6 et 1,2, voire entre 0,6 et 1,1. Les granulats légers sont des produits minéraux granulaires dont les grains ont une structure alvéolaire et/ ou lamellaire. Ils sont couramment utilisés dans la fabrication de blocs moulés de béton caverneux. Les granulats légers se caractérisent par une faible masse volumique apparente en vrac, généralement comprise entre la moitié et les deux tiers de la masse volumique réelle, et un fort pouvoir d’absorption d’eau, généralement compris entre 10 et 50%, voire entre 10 et 30% du poids sec après immersion pendant 24 heures. La valeur de la masse volumique apparente en vrac est généralement comprise entre 300 et 1200 kg/m 3 , en particulier entre 500 et 1000 kg/m 3 , voire entre 300 et 600 kg/m 3 . La valeur de la capacité d’absorption en eau, exprimée en pourcentage du poids sec après 24 heures d’immersion dans l’eau, est généralement comprise entre 10 et 50, voire entre 10 et 30.

La surface des granulats légers peut être régulière ou irrégulière. Leur forme peut être diverse : scoriacée, ronde, anguleuse, ou encore exfoliée. Les granulats légers peuvent être d’origine naturelle ou artificielle.

Les caractéristiques des granulats légers sont définies, par exemple, dans les normes NF EN 13055-1, NF EN 13055-2, ASTM C330, ASTM C331 et ASTM C332.

Dans l’invention, les granulats légers peuvent être choisis parmi les argiles expansées, les schistes expansés ou poreux, le verre expansé, les polysilicates expansés, la perlite, la vermiculite, les pierres ponces, les granulats à base de bois, les granulats à base de cellulose, les granulats à base de liège, seuls ou en mélanges.

La forme des granulats conditionne la quantité de liant hydraulique nécessaire pour les agglomérer sous forme d’un bloc. Dans le procédé de l’invention, la fraction massique de la composition aqueuse de liant hydraulique dans la préparation granulaire est comprise entre 0,18 et 0,50, en particulier entre 0,35 et 0,45.

Les granulats sont généralement classés en trois classes granulaires selon leur granularité. La granularité est la distribution dimensionnelle des grains déterminée par analyse granulométrique au moyen de tamis selon la norme NF EN 933-1. La distribution granulaire d’un granulat est généralement qualifiée par le couple d/D où d est la dimension minimale du granulat et D la dimension maximale du granulat. Trois classes peuvent être distinguées selon la valeur du couple d/D :

la classe dite des « sables », lorsque le couple d/D est 0/ 3, 0/4 ou 0/5 ; la classe dite des « grains moyens », lorsque le couple d/D est 3/10, 4/10 ou 5/10 ; la classe dite des « gros grains », lorsque le couple d/D est 10/20.

La valeur 0 dans la classe des « sables » est une valeur utilisée par convention en analyse granulométrique. Elle sert de borne inférieure pour la totalité de l’intervalle des tailles de grains inférieures à une certaine dimension. Par exemple, le couple 0/3 représente l’ensemble des granulats dont la taille est inférieure ou égale à 3mm.

Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins 70% en poids des granulats légers ont une distribution granulaire avec une valeur de couple d/D choisie parmi 0/ 3, 0/ 4, 0/5, 3/10, 4/10, 5/10 et 10/20, de préférence parmi 3/10, 4/10, 5/10 et 10/20, seule ou en combinaison, et où d est la dimension minimale du granulat et D la dimension maximale du granulat déterminée par analyse granulométrique au moyen de tamis.

La composition aqueuse de liant hydraulique peut en outre comprendre un composé minéral tel que les silicates de métaux alcaüno-terreux ou les aluminosilicates de métaux alcaüno-terreux. Ce type de composé favorise le durcissement du liant hydraulique après l’étape de prise grâce à la formation de phases hydratées. Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, la composition aqueuse de liant hydraulique comprend en outre un composé minéral choisi parmi les siliceux, les aluminosilicates, les silicates de calcium et les aluminosilicates de calcium, seuls ou en mélanges, tels que les argiles calcinées, les pouzzolanes naturelles ou synthétiques calcinées, les cendres volcaniques naturelles ou calcinées, les kaolins, les métakaolins, les cendres volantes de centrales thermiques, les cendres volantes de biomasse, les fumées de silice, les farines de quartz, les cendres de balles de riz, les laitiers de hauts-fourneaux, les composés totalement amorphes comme des verres sodo-calciques broyés à haute teneur en silice, les poudres de verre, les cendres volcaniques naturelles ou calcinées, les schistes, les schistes calcinés, la fraction massique dudit composé minéral dans la composition aqueuse étant inférieure à 0,20, de préférence comprise entre 0,01 et 0,30.

La composition aqueuse de liant hydraulique peut avantageusement comprendre un agent retardateur de prise.

Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, la composition aqueuse de liant hydraulique comprend en outre un agent retardateur de prise qui est un sel AX dont :

a. X représente un cation choisi parmi les ions de métaux alcalins, les ions de métaux alcalino-terreux, l’ion zinc, l’ion aluminium et l’ion ammonium

b. A représente un anion choisi parmi les ions acétate, citrate, formiate, benzoate, tartrate, oléate et oxalate.

De préférence, la fraction massique de l’agent retardateur de prise dans la composition de liant hydraulique est comprise entre 0,001 et 0,05.

L’étape de mise en forme de la préparation granulaire peut être réalisée selon les méthodes de moulage usuelles pour la fabrication des blocs de maçonnerie à base de béton. La préparation granulaire peut également être mise en forme par impression tridimensionnelle (impression 3D).

L’étape de prise de la préparation granulaire du procédé de l’invention peut idéalement être réalisée à température ambiante pendant une durée comprise entre 1 et 5 heures.

A la suite de l’étape de prise de la préparation granulaire, le procédé peut comprendre en outre une étape dite de durcissement consistant à laisser « mûrir » ou « reposer » le bloc pendant un temps pouvant être de plusieurs dizaines de jours. Lors de cette étape, les réactions chimiques au sein du liant hydraulique se poursuivent, les résistances mécaniques en flexion et en compression du bloc de granulats légers augmentent. Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’étape de durcissement est réalisée à température ambiante pendant une durée comprise entre 1 et 7 jours.

Le procédé de l’invention peut comprendre en outre, entre les étapes c et d, une étape de compactage de la préparation granulaire par vibration. Le compactage par vibration permet généralement de former un empilement plus compact des granulats de la préparation granulaire que celui qui serait obtenu sans cette étape de compactage. Les principaux avantages sont une plus grande stabilité dimensionnelle du bloc notamment lorsqu’il subit des charges mécaniques, des changements de température ou des changements d’humidité, ainsi qu’une plus grande résistance mécanique aux déformations sous charges répétées et une plus grande résistance mécanique à la rupture.

Lorsque la préparation granulaire est mise en forme par impression tridimensionnelle, le procédé ne comprend généralement pas d’étape supplémentaire de compactage par vibration.

Dans un mode de réalisation de l’invention, la préparation granulaire peut comprendre en outre des rétenteurs d’eau à base d’hydrogels, d’argiles non expansées, de sciures de bois, de terre argileuse, de paille, de chanvre, de fibres de cellulose ou de leur combinaison. Les capacités de rétention d’eau et/ou d’humidité des blocs de granulats légers agglomérés obtenus par le procédé de l’invention doivent être ajustées en fonction du type de plantes qui sont susceptibles d’être implantées sur leur surface. Par exemple, les plantes grasses, les plantes du type xérophytes et certaines plantes vivaces ont des besoins en apports hydriques inférieurs à ceux de certaines plantes d’ornement de type thérophyte ou bryophyte. Pour celles-ci, une augmentation des capacités de rétention en eau et/ou humidité des blocs de granulats légers agglomérés peut être requise. Pour cela, le mélange granulaire du procédé de l’invention peut comprendre des rétenteurs d’eau qui permettent de conserver une partie de l’humidité favorable au sein des blocs de granulats légers agglomérés. Il est également possible d’augmenter les capacités de rétention en eau et/ ou humidité des blocs de granulats légers obtenus par le procédé de l’invention en augmentant la porosité interne du liant hydraulique. Notamment la composition aqueuse de liant hydraulique peut comprendre des composés tensio-actifs dits « entraîneurs d’air » qui représentent alors 0,05 à 0,2% en poids du liant hydraulique.

Un second avantage d’une augmentation de la porosité interne du liant hydraulique est de procurer aux blocs de granulats légers agglomérés une résistance plus élevée contre la fissuration lors des cycles de gel et de dégel. En effet, les blocs de granulats sont en partie destinés à accueillir des plantes, et donc sont susceptibles de contenir une certaine quantité d’eau sous forme liquide ou sous forme de vapeur nécessaire à leur croissance. Dans certains environnements climatiques, les cycles de gel et de dégel peuvent provoquer des cycles de formation et de fonte de cristaux de glace dans les blocs. La porosité du liant hydraulique permet de compenser les changements de volume lors de la transformation de l’eau en glace.

Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, la préparation aqueuse de liant hydraulique ne comprend pas de composés cimentaires susceptibles de rendre le milieu entourant les racines basiques. En particulier, le pH dudit milieu ne doit pas être en-dehors de l’intervalle de valeurs comprises entre 6 et 8, ces deux valeurs étant incluses dans l’intervalle.

L’invention a également trait à un bloc de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique susceptible d’être obtenu par le procédé de l’invention.

Un tel bloc est notamment tel qu’il présente un réseau de pores interconnectés formant des canaux adaptés au développement racinaire. Les plantes peuvent croître tandis que le risque d’une fissuration du bloc reste faible. De préférence, le réseau de pores interconnectés représente au moins 5% et au plus 40% du volume du bloc de granulats légers. Au-delà de 40% du volume, les performances mécaniques, en particulier la résistance mécanique à la compression, risquent d’être insuffisantes pour autoriser une utilisation des blocs dans des ouvrages de maçonnerie, notamment des ouvrages porteurs.

Un bloc de granulats légers susceptible d’être obtenu par le procédé de l’invention est généralement tel qu’au moins 95 % de la surface des granulats légers est recouverte par le liant hydraulique. En effet, un tel enrobage des granulats par le liant hydraulique assure une cohésion suffisante des granulats entre eux pour conférer au bloc une résistance mécanique à la compression adaptée à sa mise en œuvre dans des ouvrages de maçonnerie.

Afin de favoriser la croissance de plantes, le pH du milieu entourant leur racine est de préférence neutre. Ainsi, pour un bloc de granulats légers susceptible d’être obtenu par le procédé de l’invention, lorsqu’il est immergé dans de l’eau déminéralisée, le pH de cette eau, au bout d’une période de 24 heures, est compris entre 6 et 9, de préférence entre 6,5 et 8,5. Avantageusement, après une période de 90 jours, le pH de l’eau peut être aussi compris entre 6,5 et 10.

Les avantages de l’invention sont illustrés par la figure et les exemples ci-après.

La figure 1 est une photographie de la structure d’un bloc de granulats légers agglomérés au moyen d’un liant hydraulique susceptible d’être obtenu par le procédé de l’invention.

La figure 2 est une représentation graphique comparant le diagramme charge- déplacement lors d’un essai mécanique en compression d’un bloc de granulats légers agglomérés obtenu par le procédé de l’invention (exemple 1) et d’un bloc de granulats légers agglomérés selon l’état de la technique (exemple comparatif 1).

La figure 3 est une photographie de face de rupture du bloc de granulats légers agglomérés de la figure 1 après un essai mécanique de compression.

Deux types de blocs de granulats légers agglomérés ont été fabriqués. Le premier type de bloc (exemple 1) a été obtenu par le procédé de l’invention. Le deuxième type de bloc (exemple comparatif 1) a été fabriqué selon un procédé de l’état de la technique dans lequel le liant est un ciment de type portland commercialisé par la société Jura Cernent (CEM 42.5 N). Les proportions massiques des constituants de la composition aqueuse de liant et de la préparation granulaire sont indiquées dans le tableau 1. La fraction massique d’eau dans la composition aqueuse de liant hydraulique et la fraction massique de composition aqueuse de liant hydraulique dans la préparation granulaire sont également indiquées.

Les préparations granulaires ont été moulées de manière à former des blocs d’une longueur de 16 cm et de section carrée 4x4 cm afin de pouvoir les soumettre à des essais mécaniques en compression. La figure 1 est une photographie de la structure d’un tel bloc de granulats légers agglomérés obtenu par le procédé de l’invention.

Les essais mécaniques en compression ont été réalisés après une étape de durcissement de 30 jours. La charge de compression a été appliquée sur une surface comparable pour tous les blocs. Chaque essai de compression est répété trois fois sur des échantillons identiques afin de vérifier que les résultats sont représentatifs du matériau. La figure 2 est une représentation graphique des diagrammes charge-déplacement représentatifs. La figure 2 compare les évolutions de la charge en Newton en fonction de la déformation en millimètre entre un bloc de granulats légers agglomérés obtenu par le procédé de l’invention (exemple 1) et un bloc de granulats légers agglomérés selon l’état de la technique (exemple comparatif 1). La figure 2 montre que les blocs de granulats selon l’invention ont une résistance élastique et une résistance mécanique supérieures aux blocs selon l’état de la technique. Pour les deux blocs, les chutes brutales de charge sont liées aux ruptures mécaniques successives des granulats légers.

Les performances mécaniques en compression d’un bloc de granulats légers obtenu par le procédé de l’invention sont donc supérieures, sinon équivalentes, à celles d’un bloc de granulats légers selon l’état de la technique avec un liant cimentaire de type Portland.

Une photographie de face de rupture du bloc de granulats légers agglomérés de la figure 1 après un essai mécanique de compression est présentée par la figure 3. Cette photographie montre que la rupture est une rupture de type intra -granulaire, c’est-à-dire que le front de rupture a traversé les granulats légers. Cela signifie que le liant possède une résistance mécanique à la rupture plus élevée que celle des granulats.

Le pH du milieu susceptible d’entourer les racines des plantes dans les blocs de granulats légers est un paramètre permettant d’évaluer si lesdits blocs sont aptes à être végétalisés. A cet effet, les blocs ont été immergés pendant plusieurs jours dans de l’eau déminéralisée présentant un pH entre 5,5 et 6 (acidité due à la présence inévitable d’acide carbonique par dissolution de gaz carbonique de l’air). Le pH de l’eau a ensuite été mesuré à l’aide d’un papier pH après 1 jour puis 90 jours d’immersion. Les résultats sont indiqués dans le tableau 1.

Après 1 jour d’immersion, le pH de l’eau dans laquelle un bloc de granulats légers obtenu par le procédé de l’invention (exemple 1) a été immergé est de 7. En revanche, le pH de l’eau dans laquelle un bloc de granulats légers selon l’état de la technique (exemple comparatif 1) a été immergé est de 11. Après 90 jours d’immersion, le pH de l’eau augmente pour atteindre des valeurs de 8,5 et de 13,5 respectivement. Les blocs de granulats légers obtenus par le procédé de l’invention permettent de conserver durablement un pH relativement proche de la neutralité

Ces exemples montrent que l’invention permet d’obtenir des blocs de granulats légers tels que le pH d’un milieu aqueux venant au contact du liant hydraulique des blocs reste proche de la neutralité, ce qui n’est pas le cas des blocs de l’état de la technique. Exemple

Tableau 1 Exemple 1

comparatif 1

Composition aqueuse de liant hydraulique

Ciment Portland 30,52 %

MgO 10,36 %

KH 2 PO 4 15,09 %

CaSiC> 3 4,55 %

Anorthosite 4,55 %

Oxalate de calcium 1,82 %

Eau 9,08 % 23,70 %

Rapport massique d’oxyde de

métal alcalino-terreux au 0,69

phosphate acide

Fraction massique d’eau dans la

composition aqueuse de liant 0,20 0,44 hydraulique

Préparation granulaire

Argiles expansées 54,55 % 45,78 %

Fraction massique de composition

aqueuse de liant hydraulique dans 0,45 0,46 la préparation granulaire

1 jour 7 11

90 jours 8,5 13,5