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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Fonction photovoltaïque
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3. Dépollution de l’air
Dans cette section sont présentés deux types de fonctionnalisation du béton susceptibles d’améliorer la qualité de l’air par adsorption et/ou minéralisation des oxydes d’azote (NOx) (encadré 4) . Ces fonctionnalisations ont été développées durant les deux dernières décennies et font encore l’objet de nombreuses études à l’heure actuelle pour démontrer leur efficacité et durabilité en milieu urbain. Par contre, nous n’évoquons pas la réactivité avec les composés organiques volatils (COV), qui sont surtout des polluants de l’air intérieur des bâtiments (endroits où il y a peu de béton apparent).
La pollution atmosphérique par les oxydes d’azote (NOx) affecte la santé des habitants des zones urbaines en augmentant la survenue de maux respiratoires chroniques (toux, asthme) et en touchant particulièrement la santé des malades cardiaques. Parmi les principaux oxydes d’azote, c’est le dioxyde d’azote (NO2) qui est le plus dangereux, mais les concentrations en monoxyde d’azote (NO) sont aussi à surveiller, ce composé ayant tendance à se transformer en NO2 sous l’effet de différentes réactions chimiques. À noter que les NOx sont aussi des précurseurs de la formation d’ozone troposphérique, ce polluant étant irritant pour les voies respiratoires et induisant un ralentissement significatif de la croissance des plantes (impact non négligeable sur les cultures agricoles par exemple).
3.1 Bétons dépolluants avec charges photocatalytiques
3.1.1 Charges photocatalytiques et application dans les matériaux de construction
Les débuts de l’utilisation des propriétés photocatalytiques remontent aux travaux de Fujishima...
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Dépollution de l’air
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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