Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est de présenter diverses fonctionnalités des surfaces de béton. En premier lieu, la diversité des aspects de surface et la variabilité de sa composition chimique sont expliquées à travers l’influence de nombreux paramètres (coffrages, agents de décoffrage, post-traitements...). Plusieurs techniques permettent la protection de la surface du béton vis-à-vis des agressions extérieures (taches, poussières, etc.). Puis sont présentées des fonctionnalisations visant à améliorer la qualité de l’air. Enfin, l’étude de nouvelles fonctions pour les façades des bâtiments (comme la production d’électricité photovoltaïque) clôture cet article.
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Matthieu HORGNIES : Docteur en sciences et génie des matériaux, - HDR – Chargé de Recherche, - Centre de Recherche LafargeHolcim, Saint-Quentin-Fallavier, France
INTRODUCTION
La fonctionnalisation de surface des bétons est un domaine en plein essor, du fait de la commodité de production de ce matériau de construction, mais aussi de par l’ensemble des surfaces disponibles en milieu urbain. Cet article se propose de faire un état des lieux des différentes fonctionnalités, déjà disponibles sur le marché ou en cours d’élaboration, qui permettent d’envisager d’autres propriétés pour ce matériau de construction au-delà de ses propriétés intrinsèques de résistance structurelle et de durabilité. Après un rappel sur la variabilité intrinsèque de la composition des surfaces des bétons, nous répertorions les différents paramètres et procédés (coffrages, agents de décoffrage, post-traitements) impactant l’aspect du béton. Nous nous intéressons alors à sa coloration, en envisageant de colorer les bétons non plus dans la masse, mais via un transfert de pigments à sa surface. Sont ensuite présentés les leviers permettant d’agir sur l’interaction de l’eau vis-à-vis du béton (c’est-à-dire comment le rendre moins perméable, superhydrophile ou, au contraire, superhydrophobe). Les interactions entre polluants gazeux et les surfaces de béton sont ensuite explicitées, en étudiant l’influence de deux types de fonctionnalisation visant à améliorer la qualité de l’air : l’incorporation de pigments photo-catalytiques, ou de charbons actifs, au sein du béton. Enfin, l’adéquation de la surface du béton avec les moyens de production d’énergie photovoltaïque est présentée en décrivant deux procédés distincts de fonctionnalisation des façades de bâtiment : l’intégration par collage de cellules solaires sur des panneaux de bardage et le dépôt direct sous vide partiel de couches minces photovoltaïques sur le béton.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles et des symboles utilisés.
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5. Conclusions générales
Bien que les propriétés générales des surfaces de béton soient déjà bien documentées, il est nécessaire de souligner qu’elles sont notamment liées au processus de mise en œuvre du béton. L’interdépendance entre les propriétés de surface du béton et les coffrages et/ou les agents de décoffrage est ainsi à l’origine d’une première grande série de fonctionnalisation testée depuis de nombreuses années et visant principalement à rendre le béton moins tachable. Ce type de fonctionnalisation, qu’elle soit destinée à rendre la surface du béton hydrophile ou hydrophobe, ou à diminuer sa capacité d’absorption d’eau, commence à être employée à grande échelle. Une autre famille de fonctionnalisation a vu le jour plus récemment (depuis environ deux décennies) et consiste à incorporer des charges dépolluantes (principalement du TiO2 photocatalytique ou des charbons actifs) au sein du béton, afin de contribuer à la dépollution de l’air. Selon la technologie retenue, des essais à l’échelle 1, et/ou plusieurs séries de bâtiments pilote en béton, ont vu le jour au cours de la dernière décennie. Leur impact global sur la pollution extérieure (en conditions réelles d’exposition) est encore sujet à débat et, dans le cas de l’utilisation de nanoparticules de TiO2, se pose même la question du potentiel risque que représente le relargage de ces charges dépolluantes nanométriques dans l‘environnement. Enfin, une dernière voie de fonctionnalisation est étudiée depuis quelques temps et nécessitera encore de très nombreux travaux de développement : elle consiste à donner une fonction de production d’énergie (notamment d’électricité photovoltaïque) aux façades en béton. Cette dernière famille de fonctionnalisation permettrait à ce matériau de s’inscrire encore mieux dans le futur de la construction qui se veut le plus durable possible.
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Conclusions générales
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DE LARRARD (F.) - Concrete mixture proportioning. - E & FN Spon, London, United Kingdom (1999).
-
(2) - BEN AIM (R.) - Étude de la texture des empilements de grains. Application à la détermination de la perméabilité des mélanges binaires en régime moléculaire, intermédiaire, laminaire. - Thèse de doctorat, Université de Nancy (France) (1970).
-
(3) - HORGNIES (M.), WILLIEME (P.), GABET (O.) - Influence of the surface properties of concrete on the adhesion of coating: characterization of the interface by peel test and FT-IR spectroscopy. - Progress in Organic Coatings, 72, 360 (2011).
-
(4) - TAYLOR (H.F.W.) - Cement Chemistry. - 2nd Ed., Thomas Telford Publishing, London (1997).
-
(5) - ALLEN (A.J.), THOMAS (J.J.), JENNINGS (H.M.) - Composition and density of nanoscale calcium-silicate-hydrate in cement. - Nature Materials, 6, 311 (2007).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
EP1601626 – Cement-based paving blocks for photocatalytic paving for the abatement of urban pollutants.
WO2011045509 – EP2488279 – Use of a concrete-based element for the treatment of gases and volatile compounds.
WO2011095744 – Concrete element having a superhydrophobic surface.
WO2012020012 – EP2603471 – Concrete article comprising a surface with low open porosity.
FR2978693 – Composition de démoulage et procédé de fabrication d’une pièce moulée en béton.
EP20091887 – Composition de démoulage et procédé de préparation de pièces moulées.
FR2967688 – Composition de démoulage, utile pour la fabrication de pièce moulée en matériau à prise hydraulique, comprenant un agent tensioactif.
WO2015189096 – Photovoltaic concrete, production method thereof and construction element comprising such concrete.
WO2016042248 – Substrate made of a construction material, coated with a layer of polymers deposited by plasma technology and a thin film.
WO2017137824 – Method of manufacturing a photovoltaic concrete.
WO2019049036 – EP3453506 – Photovoltaic integration for building materials.
EP3501643 – Photocatalytic composite based-on kassite and perovskite and cementitious products containing it.
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