Il est connu différents procédés pour obtenir des surfaces ou panneaux poreux à plus ou moins grande perméabilité.

On peut citer :

1- les panneaux en ciment perforés de trous.

2- les dalles réalisées par la cuisson d'un mélange argile-sciure de bois, procédé déjà connu des Romains pour alléger les briques et les panneaux d'isolation.

3- le béton poreux réalisé abec de la roche broyée plus ou moins finement.

4- des surfaces où la roche broyée est remplacée par des languettes ou billes de caoutchouc.

Inconvénients des procédés existants :

Si 1 'onconsidère uniquement leur utilisation pour la construction de courts de tennis pour laquelle ces réalisations ont été conçues, leurs inconvénients sont les suivants :

1- les panneaux en ciment perforé donnent une surface inesthétique, très dure aux pieds et à la colonne vertébrale, glissante après la pluie.

Le rebond de la balle est lent, défaut que Ton corrige par une application de peinture au détriment de la perméabilité.

2- la dalle argile-sciure manque de souplesse et cependant elle est ^' . . fragile. Sa fragilité est due à l'impossibilité d'obtenir une combustion complète du mélange argile-sciure et de maîtriser la formation des canaux de porosité faute de pouvoir réaliser le mélange intime argile-sciure et l'achèvement de la combustion de ces deux éléments.

La surface de cette dalle est rugueuse puisque les canaux sont inégale¬ ment répartis et de conformité très différente. On comprend ainsi que la rugosité subsiste après le ponçage. Le rebond de la balle est lent, rappelle celui de la terre battue et surtout est affecté par l'inégalité de la surface qui, modifiant le profil géométrique des balles, nuit à la régularité des échanges au cours du jeu.

3- le béton poreux a une porosité qui n'est pas assurée scientifiquement par le phénomène bien connu de la tension capillaire, mais par une juxtaposition fortuite des graviers. Le béton poreux a marqué un progrès considérable dans la construction des courts de tennis quand on vise le minimum d'entretien et la possibilité de jouer à l'extérieur toute Tannée. Il présente malheureβsement les défauts suivants qui font que les grands

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joueurs refusent d'utiliser cette surface : dureté aux chevilles et à la colonne vertébrale, surface très glissante après la pluie, usure rapide des balles et des chaussures dues à la rugosité très grande de la surface, rebond de la balle irrëgulier par suite des aspérités dues à la nature même du béton poreux, changement du profil géométrique des balles entrai- nant des modifications dans leur balistique.

4- les surfaces caoutchoutées ont essayé de répondre aux critiques faites au béton poreux concernant notamment sa dureté mais leurs défauts sont les suivants : blocage du pied par temps sec, glissade du pied par temps humide porosité faible allant en diminaant à Tusage, rebond de la balle trop lent. Avantages de la présente invention :

La présente invention est une étape importante dans la recherche d'un matériau qui permet d'obtenir, si Ton parle de construction de courts de tennis, des terrasses, de terrains de sport, les avantages suivants :

- maîtrise de la porosité en influant sur le nombre et le diamètre des canaux,

- multitude et régularité des canaux de porosité et de perméabilité,

- solidité à toute épreuve donc longue durée des surfaces grâce à la combustion totale des matières utilisées pour créer la porosité,

- souplesse des surfaces réalisées, par la nature des dalles et leur pose sur une plateforme à éléments dotés d'une certaine élasticité, d'où sup¬ pression de la fatigueαnormale des chevilles et de la colonne vertébrale.

- régularité du rebond de la balle dû au minâscule diamètre des canaux de porosité d'où suppression d'une des causes du Tennis Elbow,

- adaptation de la vitesse des balles aux objectifs recharchés, les grands joueurs étant le plus désireux de jouer sur les surfaces rapides rappelant celles des U.S.A.

- très longue durée d'utilisation des balles et des chaussures, la rugosité étant pratiquement nulle,

- sauvegarde des formes dynamiques des balles.

Comme il sera développé par la suite, la présente invention a d'autres utilisations importantes notamment dans les domaines suivantes : dialyse, bâtiments, routes, pistes d'aviation.

La présente invention a pour objet une matière nouvelle et son procédé de fabrication. Cette nouvelle matière à grande perméabilité os otique et ca¬ pillaire est constituée uniquement de produits minéraux. Elle a la propriété d'absorber et de désorber une grande quantité d'eau ou d'autres liquides.

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Par l'effet d'osmose et de capillarité, le liquide absorbé et diffusé rapidement dans toute la masse de la matière est désorbé au fur et à mesure par la surface opposée. Cette matière est poreuse, elle contient une grande quantité de microcellules et d'interstices capillaires. La quantité d'eau absorbée par cette matière est fonction du nombre et du diamètre de ces microcellules et de ces capillaires. La pression et la tension superficielle produites dans ces cellules et capillaires sont fonction de deux facteurs : le degré de mouillabilité ou l'angle de contact entre la matière et le liquide, et le rayon de courbure des ménisques du liquide dans les capillaires.

La réalité de ces paramètres conditionne donc le choix des substances â utiliser et des procédés de mise en oeuvre pour la fabrication d'une matière à grande perméabilité.

Cette matière peut avoir de nombreuses applications dans diverses industries chimie, médecine, Génie civil, constructions, aménagements de voiries, allées, préaux, terrasses, terrains de sport, etc

Selon le domaine d'utilisation, cette matière peut se présenter sous forme de panneaux isolants, de dalles de différentes dimensions et de différents taux de perméabilité os otique etc ....

Par exemple, on peut fabriquer des membranes semi-perméables pour dialyse et des membranes cationiques et anioniques.

Pour la fabrication de cette matière osmotique, le produit minéral de base est Thydrosilicate d'alumine dit kaolinite qui, à l'état pur, est blanc. Ce produit doit être exempt de certaines substances comme le carbonate de chaux, la craie, la pyrite et le rutile.

Toutefois, pour certaines fabrications, on peut utiliser le kaolinite mélangée à des oxydes métalliques, dite alors "argile rouge". Ces deux matières, une fois hydratées, deviennent plastiques, de consistance assez grasse, du fait que leur nature physique est colloïdale. A ^' l'état pur, ces substances ont un grand coefficient de dilatation, de sorte qu'au séchage et à la cuisson, il se forme dans la masse des fissures. Pour éviter cet inconvénient, on les mélange 'à des sâbstagces non plastiques et non rétractables.

Pour ce faire, on choisit des substances minérales dites dégraissantes, qui ont également un grand degré de mouillabilité avec Teau. Ce dégrais¬ sant est composé de plusieurs substances comme : quartz - mica - verre et silice.

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Cette propriété de moui llabilité est très importante car ce facteur physique contribue à l ' élévation de la pression capi llaire dans la matière osmotique. Par le mélange de ces produits avec le kaolin ou argile colloïdale on obtient, après cuisson, une matière dont la pression capillaire devient très grance, elle peut être de Tordre de 20 à 100 bars. A cette pression, le point de congélation de Teau va descendre vers des températures beaucoup plus basses. Donc, pour des températures froides, plus modérées de T ordre 15 à 30 ^β Cil n'y a plus de solidification de Teau dans les capillaires et les microcel lules. De ce fait, cette matière osmotique devient non gêlive. Par ailleurs , les substances utilisées comme dégraissant ont été également choisies pour leur forte dureté mécanique. En variant leur pourcentage dans le mélange avec l ' argi le, onppeut augmenter à volonté la résistance à l a compression de la matière osmotique et obtenir ainsi une dureté différente. Pour varier la perméabilité, il est nécessaire de changer la porosité dans la masse de la matière osmotique. Pour cela, i l faudra varier le diamètre de ses pores ainsi que leur nombre.

Pour obtenir la variation de cette porosité suivant les conditions indiquées il va falloi r employer une matrice constituée d'une substance combustible. Cette matrice suivant ce procédé est faite d'un charbon à l 'état pulvérisé. Après un bσo age d'une grande finesse, ce charbon est sélectionné en fonction du diamètre de ses grains , par plusieurs tamisages. On peut obtenir ainsi des grammes de charbon pulvérisé d'une granulométrie différente dont le diamètre moyen des grains peut aller de 200 à 10 microns. Ce charbon pulvérisé est mélangé ensuite à l a matière colloïdale de l ' argile ou kaolin à l 'état sec, puis aux substances dégraissantes. Après l 'hydratation du mélange bien homogénéisé, cette pâte est façonnée, sëchëe à 110° C et finalement cuite au four.

Lorsque la température du four arrive à 400-450° C les grains de charbon vont s 'enfl ammer et l a combustion va se produire au fur et à mesure que les particules reçoivent l 'oxygène de l ' air. Toutefois , cet air doit tra¬ verser par diffusion toute la masse de l ' argi le.

Mais , étant donne que la viscosité cinématique de T air augmente avec la température, de 0,15 à 1 ,35 C St. vers 850° C , l a diffusion se produit difficilement à cette haute température. La combustion des grains de charbon se poursiit mais très lentement, et même une quantité de charbon va rester imbrQlëe, par manque d ^J oxygène.

De ce fait, la porosité va diminuer dans la matière osmotique, de plus , le charbon i brûlê va produire des zones de fragi lité dans la masse de la

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matière.

Pour éviter cet inconvénient majeur et obtenir une combustion totale de ces grains de charbon, on va fournir directement l'oxygène nécessaire à cette combustion sous forme d'oxydes ou de peroxydes métalliques. Ces substances sous forme de poudre sont mélangées intimement avec les grains de charbon avant qu'ils ne soient mélangés au kaolin ou argile. Pendant la cuisson, la température du four va produire un craquage des molécules de ces oxydes et les atomes d'oxygène ainsi libérés vont servir à la combustion du charbon. Cette combustion interne va produire des gaz de combustion, sous forme de onoxyde ou bioxyde de carbone. Pour obtenir ce processus chimique, on peut utiliser plusieurs réactions, suivant les caractéristiques de la matière osmotique à obtenir, soit avec un potentiel catiDnique, soit avec un potentiel anionique.

Comme porteur d'ocygëne, on emploie soit Toxyde ferrique Fe203, soit de la magnétite Fe304 qui avec le charbon produit la réaction suivante :. Fe304 + 4C = 3 Fe + 4 Co soit avec Co3 Cu + 2 C = Cu + 3 Co Dans la première réaction, les atomes de fer étant également libérés vont rester dans la matière osmotique et, de ce fait, lui conférer un potentiel anionique. Dans la deuxième réaction, le cuivre va lui donner un potentiel cationique.

La combustion de chaque grain de charbon va produire une microcellule dans la matière et dans chacune de ces cellules les gaz de combustion resteront enfermés. Toutefois, ces gaz étant à haute température, par leur dilatation, vont produire une pression sur les parois de leurs cellules et, par de multiples fissures capillaires, vont s'échapper. Ainsi, toutes ces micro¬ cellules seront réunies par un réseau de fissures capillaires. La surface interne de ces microcellules ainsi que tout ce réseau capillaire seront d'autant pltfs importants que le diamètre des grains sera plus petit et leur nombre plus important.

Pour ce prodédé de fabrication, on peut donc obtenir une gamme de matières osmo-capillaires, de différentes perméabilités, suivant la quantité de charbon pulvérisé, mélangée avec le kaolin ou argile. Lorsque Ton veut obtenir une matière isolante, de faible conductibilité thermique, et de grande porosité, on doit influer sur la matrice à charbon. Le procédé est de mélanger auparavant, le charbon pulvérisé à un liquide combustible de haut pouvoir calorifique, de cette manière on va augmenter le débit des gaz de combustion produits et obtenir ainsi un nombre plus élevé d'interstices capillaires.

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Pour arriver à ce résultat, il est possible d'employer deux procédés : le premier, mélanger le charbon de bois pulvérisé avec un combustible comme le décane (fuel) qui a son point d'êbull ition supérieur à 150° C Ce mélange charbon + fuel sera malaxé avec T argile, ensuite hydraté et façonné. Au séchage à 110° C Teau sera vaporisée mais non le dëcaiβe. A la cuisson par pyrolyse , vers 200-250° C le dëcane sera à son tout vaporisé. Au point d' inflammation, cette vapeur et les grains de charbon vont brûler et Toxygfne nécessaire sera fourni par le peroxyde. On obtient ainsi une plus grande quantité de gaz de combustion et, de ce fait, une porosité plus élevée de la matière.

Le deuxième procédé est l ' utilisation de charbon minéral pulvérisé, mais qui contient des matières volatiles en plus grande quantité, environ 20 à 30 % , comme la houi l le grasse ou demi-grasse. Dans le four, par pyrolyse à 350-400° C, cette matière volatile sera vaporisée et, à son point d' inflammation, brûlera avec les grains de charbbn à T aide de Tosygène fourni par les oxydes métalliques. La grande quantité de gaz produits ainsi va créer un réseau capi llaire plus important et donc une porosité plus grande dans toute la masse de la matière. Cette augmentation de l a porosité va diminuer son coefficient de conduc¬ tibilité thermique et sa densité.

Cette matière isol ante obtenue ainsi a l ' avantage d'être minérale donc non combustible. El le peut être util isée avantageusement dans l 'isolation thermique des bâtiments.

Par le même principe, il est possible de réaliser également des super¬ isolants dont la conductibilité thermique sera inférieure à cel le de T air. Cette matière sera fabriquée uniquement avec du kaol in de grande pureté, qui sera mélangé tout d' abord avec une quantité importante de si lice pulvé». :• ri se.

Cette substance est opaque au rayonnement infra-rouge et va empêcher ainsi les pertes de chaleur par radiation. Ensuite, l a matrice sera faite unique¬ ment avec du charbon de bois pulvérisé à grande finesse dont le diamètre des grains sera inférieur à 20 microns. Le charbon sera mélangé avec les peroxydes pour lui fournir l 'oxygène nécessaire à l a combustion. Ce superisolant sera susceptible d'être employé dans certaines industries de pointe, particul ièrement dans le domaine cryogénique. Il est possible également par ce procédé de produire d' autres matières osmotiques en modifiant l a perméabil ité comme des membranes semi-perméables pour l a dialyse ainsi que des fi ltres microniques pour l ' industrie chimique et

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7 également des membranes pour la purification de Teau par osmose inverse. Avec des membranes à potentiel cationique et anionique, on peut réaliser même des générateurs électriques par RED (revers-êlectro-dialyse). Autre àtilisation, l'aménagement des voiries et de terrains de jeux où il est souhaitable d'avoir une matière qui puisse absorber rapidement Teau de pluie et donc une surface extérieure qui peut sécher rapidement. L'hiver, cette matière peut éviter la formation de verglas. Pour les voirie cette matière doit avoir en plus la qualité d'être d'une grande résistance à la compression, une forte aspérité sur la surface côté roulage de manière à obtenir un coefficient d'adhérence le plus élevé possible. Pour la fabrication de cette matière, on emploie une argile grasse mais infusible, ne contenant surtout pas d'alcalin et permettant d'être cuite à une température plus élevée. Comme dégraissant, on utilisera seulement du quartz et de la silice dont le dosage sera fait de manière à obtenir une plus grande dureté et un produit non gélif. Comme matrice combustible, on prendra du charbon minéral demi gras, pulvérisé mais de faible fineese. Le diamètre des grains étant ainsi plus grand, on va obtenir des dalles avec une surface plus granuleuse et d'une plus forte aspérité. Pour obtenir également une bonne perméabilité osmotique, le dosage en charbon sera déterminé en conséquence.

Dans le cas d'utilisation de cette matière osmotique pour l'aménagement des terrains de jeux et plus particulièrement de courts de tennis, les conditions d'utilisation sont particulières. Le facteur principal de la matière osmotique est alors d'avoir un taux de perméabilité 5e plus élevé. Cela se traduit par une absorption plus rapide de Teau par unité de surface des dalles. Toutefois, cette, absorption rapide doit être égale au pouvoir de diffusion de cette eau dans la masse de la matière et à la vitesse de désorption à la surface inférieure de la dalle. Dans ces conditions, il faut augmenter la pression capillaire qui favorise l'action d'absorption et de diffusion de Teau et pour faciliter la désorption il faut augmenter la surface inférieure.

En tenant compte de ces paramètres, le procédé de la fabrication de dalles pour l'équipement des courts de tennis εe fera comme suit : On emploie de l'argile, pure, très grasse, dont la granulomêtrie sera contrôlée par un tamisage.

Comme dégraissant, un mélange de silice ou quartz pulvérisé d'une granu¬ lomêtrie fine et le dosage est fait de façon â obtenir une dureté de la matière d'environ 2 à 4 Kg/mm2.

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Comme matrice, on peut utiliser du charbon de bois mais de prêfëeence du charbon minéral , de la houille demi-grasse pulvérisée. Ce charbon sera mélangé à sec avec de la agnët te Fe3 04 pour fournir l 'oxygène néces¬ saire à sa combustion. La présence de la si lice ou quartz augmentera Tangle de mouillabilité et l 'util isation des grains de charbon de faible diamètre produire de plus petites microcellules dans la masse mais en nombre plus important pour le même dosage pondéral . Par ail leurs , la matière vol atile du cftarbon va produire une plus grande quantité de gaz de combustion, donc une formation d' un réseau capillaire plus important. Tous ces facteurs contribueront à élever le taux de perméab l ité. dans la masse de la matière et â accroître la vitesse de transport de Teau à travers la matière des dalles. A titre indicatif, une dalle de dimension 38/24/4cm fabriquée suivant ce g procédé, va contenir 14.10 (1,4 milliards) de microcellules d'un diamètre de 50 à 100 microns. La surface interne de ces microcellules est d'environ 85 m2 ; on comprend que cette grande surface permette d'obtenir un taux de perméabilité très élevé.

Pour obtenir une rapide désorption de Teau et donc une surface sèche, la surface de sortie doit être double de la surface d'entrée. La figure 1 nous montre une coupe transversale d'une dalle et la figure 2 une vue de sa surface inférieure.

La surface supérieure l(fig. 1) est lisse, elle est usinée de manière à être parfaitement plane. Par contre, la surface inférieure est constituée par une double cannelure (x et y) en largeur et en longueur. La cannelure en largeur est formée d'une série de creux 2 (fig. 1) et de sommets 3 (fîg 1). La même forme de cannelures est faîte également sur la longueur de la dalle (z et ). Cette double cannelure croisée a l'avantage, par leurs creux, de produire des drains dans les deux sens, de canaliser Teau dësorbëe vers le refoulement à l'extérieur. Les sommets de ces doubles cannelures ont une géométrie en forme de dés 4 (fig 2) sur lequel les dalles sont fixées sur le sol. Cette forme de cannelures a donc un double avantage : augmenter la surface de sortie de Teau par rapport à la surface supérieure d'entrée eè permettre une intercommunication entre les drains de manière à ce que l'écoulement d'eau puisse se faire, même en cas d'obstruction partielle de certains drains.

Toutefois, pour la fabrication de ces dalles, on a tenu compte également de plusieurs paramètres particuliers à la technique du jeu de tennis. L'aspérité de la surface supérieure de la matière doit être assez faible

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donc d'une porosité fine. Cela évitera une usure rapide des chaussures et surtout des balles car cette usure peut changer le profil géométrique des balles et produire des modifications dans leur balistique. Cette micro¬ porosité de la surface des dalles dont le diamètre des pores est seulement de 100 à 150 microns permet d'avoir un meilleur coefficient d'adhérence du pied du joueur avec la surface du court. Cette porosité fine empêche tous les glissements rectilignes tout en permettant un mouvement de rotation du pied sans trop d'effort. Du fait de la charge en silice de la matière, la dureté de la surface est plus élevée et ainsi on évite une trop grande absorption de l'énergie lors de rebond de la balle. Pendant le déroulement du jeu, il y a un facteur important, c'est la perception visuelle. Pour les humains, cette perception est plus grande dans la gamme de longueur d'onde de 0,5 à 0,8 Angstrome, c'est à dire dans le spectre lumineux vert- orange-rouge. Pour cette raison, la couleur choisie pour la fabrication des dalles de courts de tennis est donc orange-rouge et cela est obtenu par la nature des oxydes métalliques utilisés.

En ce qui concerne le montage et la fixation des dalles sur le sol, il est préconisé un nouveau système pour tenir compte, lors des échanges, de Teffet des chocs répétés sur l'organisme. Au moment de la prise de contact rapide du pied du joueur avec le sol, toute l'énergie cinétique de dëcëlé- risation est absorbée par Télesticité du sol et du pied. Si le sol est dur, donc une élasticité nulle, toute cette énergie est absorbée par les muscles et ligaments des pieds. Cela se traduit donc par d'inévitables chocs répétés qui produisent une fatigue plus rapide. Pour éviter cet inconvénient, le montage des dalles sera fait sur un sol bien nivelé et ensuite compacté fortement sur une épaisseur d'environ 10 cm - 5 fig. 3. Si le sol est trop humide, il faudra mettre une couche de sable argileux d'environ 2 à 3 cm et la compacter également pour obtenir une surface lisse 6 (fig. 3). Sur cette surface sera versé un agrégat qui sera consti¬ tué par des pierres concassées et enrobées à chaud d'une emulsion d'un mélange de goudron. Cette couche d'une épaisseur d'environ 5 â 6 cm sera également compactée à chaud 7 (fig. 3) pour obtenir une surface lisse. Sur cette surface sera pαlé'érjséiun liquide adhésif à base de néoprène et ensuite sera collée sur toute la surface une feuille de néoprène, dureté de 80 Shores, d'épaisseur 1 à 2 mm (8 fig 3).

Une autre couche de cette colle liquide sera mise sur la surface supérieure de la feuille sur laquelle seront montées les dalles par le sommet de

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leurs dés.

L ' avantage de ce système de montage est le suivant : la semelle d'agrégat bitumeuse, contrairement au béton, est plastique à la déformation ainsi qu'à la compression. De ce fait, elle peut suivre use éventuelle déformation du sol sans fissuration. La semelle peut être coulée d'un seul tenant, sans joints de dilatation qui sont souvent l a cause des infiltrations d'eau.

Finalement, cette semelle par sa plasticité est susceptible d' amortir tous les efforts de compression instantanés reçus par les pieds du joueur. La couche élastique de néoprène va absorber en grande partie l 'effort de contact entre les pieds du joueur et les dalles. Ce système de support stratifié sable-semel le d' agrégat plastique plus couche élastique de néopèène produit une sensation de douceur aux pieds, comme un terrain de gazon.

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