Béton cellulaire

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Photographie montrant quelques blocs blancs de béton cellulaire empilés les uns sur les autres.
Blocs standards de béton cellulaire.
Photographie montrant le bâti en construction d'une maison en blocs en béton cellulaire disposés de la même manière que pour les maisons en brique.
Construction d'une maison en béton cellulaire.
Photographie d'un morceau de béton cellulaire vue de près avec un aspect proche de celui d'une éponge.
Macro détail de béton cellulaire autoclavé.

Le béton cellulaire ou parfois béton autoclavé est un matériau de construction préfabriqué destiné au gros œuvre du bâtiment.

Description[modifier | modifier le code]

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Le béton cellulaire est un mélange finement moulu et aéré de calcaire et d'ardoise polie, qui forme en premier lieu une mousse minérale molle à l'étuve à la vapeur. Une fois mise en forme durcie par autoclavage à chaud sans rétrécissement dimensionnel notable, puis cuite et asséchée, elle emprisonne grâce au réseau minéral de silicates de calcium hydratés à base de tobermorite (en), définitivement et de manière stable une grande proportion d'air et de gaz dans une structure dite cellulaire, ce qui lui confère de bonnes propriétés en termes d'isolation thermique et de légèreté.

Il s'agit d'un mortier préparé par autoclavage à la vapeur à partir de matières premières qui peuvent être le sable siliceux, la chaux, le ciment, le gypse, l'anhydrite, de cendres pulvérisés, etc., mélangées ou malaxées finement avec de la poudre ou de la pâte d'aluminium métal qui, ainsi dispersée, et mise à l'étuve selon le procédé Alysworth et Dyer inventé en 1914, réagit vigoureusement avec l'hydroxyde de calcium produit un bullage de gaz hydrogène[1]. Czech Hoffman avait déjà en 1889 mis au point un brevet de procédé d'aération du béton avec du dioxyde de carbone[Contradiction avec l'article : béton cellulaire, section histoire technique].

Les réactions chimiques impliquées sont les suivantes :

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 65,2 kcal/mol ou 1155 kJ/kgCaO
3 Ca(OH)2 + 2 Al + 6 H2O → Ca3[Al(0H)6]2 + H2gaz
6 SiO2 + 5 Ca(OH)2 → 5 CaO. 6 SiO2. 5 H2O solide

Le béton cellulaire appartient à la classe des bétons légers, laquelle se subdivise en deux sous-classes: le béton gaz, ou béton cellulaire durci en autoclave et le béton mousse, ou béton cellulaire curé à l'air libre.

Certes, ce matériau est beaucoup moins connu en France, et c'est pourquoi seul le béton cellulaire durci en autoclave a fait l'objet de la norme NF EN 441-7. Il n'en demeure pas moins qu'il a fait l'objet des normes DIN en Allemagne et ASTM aux États-Unis et au Royaume-Uni.

Histoire technique[modifier | modifier le code]

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La création du procédé de béton autoclavé remonte à 1880 avec la mise au point d'un procédé d'autoclavage breveté par l'allemand W.[Qui ?] Michaelis ; puis en 1889 seconde invention concernant l'expansion des mortiers par E.[Qui ?] Hoffmann ; enfin en 1924 le suédois Axel Eriksson en débute la production et la commercialisation[Contradiction avec l'article : béton cellulaire, section description].

Le béton cellulaire est couramment utilisé sous forme non armé en Europe centrale et orientale, en Chine et en Inde. Les formes armées ou renforcées existent depuis 1935. Les pays développés, comme le Japon, la Corée du Sud, l'Australie, les États-Unis ou l'Europe occidentale maîtrisent ses dernières techniques plus sophistiquées. On estime[Qui ?], à l'échelle européenne, que 500 000 maisons individuelles sont construites chaque année avec ce matériau[réf. nécessaire].

Propriétés d'isolation thermiques et de légèreté[modifier | modifier le code]

Si le matériau est plébiscité de longue date dans les pays d’Europe du Nord[réf. nécessaire], il s’impose plus doucement dans les régions où l'isolation d'une habitation s'effectue par l’intérieur, comme en France. L’isolation par l’intérieur est moins efficace[non neutre] car les flux de chaleur circulent par les ponts thermiques (jonction des murs extérieurs, jonction des murs et planchers) ce qui peut représenter jusqu'à 40 % des déperditions d’énergie dans certains bâtiments.

Le béton cellulaire est un matériau dit « à isolation répartie ». À la fois porteur et isolant, ce procédé garantit la pérennité de l’isolation (pas d’affaiblissement ni de détérioration possible, comme cela peut être le cas pour une isolation rapportée).[réf. nécessaire] La performance thermique du matériau correspond à une conductivité thermique — notée lambda — de 0,12 W⋅m-1⋅K-1. Sa structure alvéolaire constituée de millions de bulles d’air lui confère ses propriétés d’isolant thermique. Emprisonné de façon homogène dans la masse du matériau, l’air assume son rôle d’isolant, tout en garantissant une bonne inertie thermique au bâtiment. Il existe des matériaux avec une densité permettant l'obtention de coefficient de conductivité thermique de 0,09 W⋅m-1⋅K-1 avec une résistance mécanique de 3 MPa, suffisante pour la construction de murs porteurs[réf. nécessaire].

Sa densité est de l'ordre de 0,35, soit 350 kg/m3[2]. Du fait de sa teneur en aluminium, il possède des propriétés électromagnétiques, effet possible de cage de Faraday[réf. nécessaire].

Utilisation[modifier | modifier le code]

Présentation[modifier | modifier le code]

Le béton cellulaire, sous forme de bloc, sert notamment à la construction de bâtiments, en particulier de maisons individuelles. Un bloc se présente généralement sous forme de parallélépipède rectangle de couleur blanche. En complément, toute une gamme existe, constituée de blocs de différentes tailles, présentant des réservations ou prêts à poser en linteau, ou pouvant également servir à la réalisation de dalles de plancher et de toiture, ou encore sous forme de carreaux pour réaliser des cloisons. Les fournisseurs et fabricants utilisent cet argument qui permet de réaliser une maison entièrement en béton cellulaire.

Réalisation[modifier | modifier le code]

La pose du matériau est réputée rapide et facile, l'assemblage se fait au mortier-colle pour une pose dite « à joint mince. » Un fournisseur[Qui ?] annonce une cadence 3 m2⋅h-1 pour un mur plein en épaisseur 20 cm[réf. nécessaire].

C'est un matériau sensible aux remontées capillaires, comme la brique ou l'aggloméré (« préfabriqué »), il doit donc être préservé de toute venue d'eau comme l'ensemble de ces matériaux. En France, le DTU régissant la pose des éléments de maçonnerie impose que le premier rang de blocs doit être à un minimum de 15 cm au-dessus du niveau du sol extérieur, il faut donc respecter la pose du premier rang de mur sur une arase de mortier avec soit un hydrofuge de masse ou une bande d'arase étanche. Lorsque ceci n'est pas possible, comme dans le cas d'un mur enterré, il est nécessaire de le protéger de manière étanche contre la venue d'eau au pied du mur.

Fabrication[modifier | modifier le code]

Procédé[modifier | modifier le code]

Les phases importantes de la fabrication sont :

  • La préparation, le dosage et le malaxage des matières premières (sable, chaux, ciment, poudre ou pâte d'aluminium et eau) ;
  • La préparation des moules ;
  • La coulée, la levée et le durcissement de la pâte ;
  • Le découpage et le profilage des produits ;
  • Le passage en autoclave sous une pression d’environ 11 bars et à 180 °C pendant 10 à 12 heures.

Le mode de fabrication en autoclave correspond à l’industrialisation d’un processus qui aboutit, à l’état naturel, à la création d’un minéral à la structure moléculaire analogue : la tobermorite (en), silicate de calcium hydraté. Le processus consiste donc à imiter ce matériau existant à l’état naturel ; les Romains l'avaient utilisé pour la construction de certains de leurs ouvrages sous-marins[réf. nécessaire]. La structure alvéolaire est reproduite grâce à la poudre ou pâte d'aluminium qui, en présence des autres composants de fabrication, agit comme agent d'expansion.

Ce mode de fabrication favorise le fonctionnement des usines en cycle fermé : elles ne rejettent aucune substance liquide ou solide susceptible de polluer eaux ou sols[citation nécessaire], et les déchets issus de cette phase de production, peu importants et totalement inertes, sont valorisés à 90 %[citation nécessaire]. Dans l’atmosphère, le seul gaz libéré est de la vapeur d’eau.

La fabrication du béton cellulaire nécessite en outre peu d’énergie[réf. nécessaire], dont une partie peut être utilisée pour chauffer les locaux ; l’eau nécessaire à ce processus peut également être réutilisée.

Composition[modifier | modifier le code]

Composition des matières pour réaliser le béton cellulaire :

  • Environ 64 % de sable de quartz siliceux
  • Environ 21 % de ciment (cpj32,5)
  • Environ 15 % de chaux
  • Environ 0,05 % de pâte ou poudre d'aluminium
  • Environ 1 % de gypse
  • De l'eau

Avec 1 m3 de matière première, on fabrique environ 5 m3 de produit fini, soit un bloc composé de 20 % de matière et 80 % d'air (valable pour un bloc en masse volumique de 400 kg/m3). 100 % des déchets avant autoclavage sont recyclés, et après autoclavage plus de 90 % sont remis dans le cycle de fabrication.

Dans la culture[modifier | modifier le code]

Par sa tendreté, sa facilité de travail, son aspect à bulles, le béton cellulaire a été utilisé par certains artistes comme matériau de sculpture, comme Roger Chomeaux.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]